CN103787638A - 一种建筑外墙防火保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种建筑外墙防火保温材料及其制备方法，其特征是：由低导热防火胶凝料和聚苯乙烯发泡颗粒组成，每立方重量配比为：低导热防火胶凝料∶聚苯乙烯发泡颗粒＝180-230∶6-10，其中，每立方保温材料中低导热防火胶凝料由以下重量的原料组成：水玻璃50-90kg、矿渣50-75kg、粉煤灰25-35kg、钢渣25-35kg、纤维0.1-0.5kg、可再分散乳胶粉1.0-3.0kg、稳泡剂1.0-3.5kg、发泡剂2-10kg、水2-10kg。本发明具有优秀的防火能力、较低的导热系数及较高的强度。
Description
一.技术领域
本发明涉及一种防火保温材料及其制备方法，特别涉及一种建筑外墙防火保温材料及其制备方法。
二.背景技术
在建筑外墙做外保温，将整个建筑包围起来，以达到降低能耗的目的是建筑物节能降耗的通常做法。目前，市场上可应用这种做法的保温材料通常有有机类EPS、XPS、PU、酚醛以及无机类岩棉、无机多孔保温材料等。有机类保温材料保温能力好、质轻、施工方便，但这类材料极易发生火灾，近年来一系列重大火灾都是由外墙外保温材料引起的，其使用已经受到了全社会的关注；无机类保温材料防火性能好，可大大降低火灾隐患，但这类保温材料的保温能力低，导热系数普遍高于有机保温材料25％以上，有些甚至超过几倍，且重量大、施工难度大、稳定性不好、价格较高等。这些不足成为该类材料竞争力不强的主要因素。
三.发明内容
本发明的目的在于借鉴已有技术、提供一种容重在130-160kg/m3之间、具有较低导热系数(小于0.042w/m·k)、可达A级防火标准的聚苯乙烯发泡颗粒制品类建筑外墙防火保温材料，以克服现有技术下EPS板材防火性能差无法达到A级的不足。
本发明的目的还在于提供上述建筑外墙防火保温材料的制备方法，该制备方法生产成本低、效率高。
本发明的第一个目的是通过以下的技术方案来实现的：
一种建筑外墙防火保温材料，由低导热防火胶凝料和聚苯乙烯发泡颗粒组成，每立方重量配比为：低导热防火胶凝料：聚苯乙烯发泡颗粒＝180-230∶6-10，其中，每立方保温材料中低导热防火胶凝料由以下重量的原料组成：水玻璃50-90kg、矿渣50-75kg、粉煤灰25-35kg、钢渣25-35kg、纤维0.1-0.5kg、可再分散乳胶粉1.0-3.0kg、稳泡剂1.0-3.5kg、发泡剂2-10kg、水2-10kg。
所述的聚苯乙烯颗粒为原发性聚苯乙烯颗粒经过连续发泡而成，其容重为4.0-6.5kg/m3，水分含量为0％-3％，按体积比，颗粒直径3-6mm的占96％-100％，6mm以上的占0％-3％，3mm以下的占0％-1％。
所述的水玻璃为经过改性的高活性纳水玻璃、钾水玻璃和锂水玻璃中的至少一种，模数为1.0-2.0，波美度为40。
所述的粉煤灰为市售一级粉煤灰和二级粉煤灰中的至少一种。
所述的矿渣为高炉粒化炉渣磨成细度为200-1000目的矿渣微粉。
所述的钢渣为细度200-1000目的转炉钢渣。
所述的纤维为长度0.5-2cm的高强束状纤，是聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维和聚氯乙烯纤维中的至少一种。
所述的可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉中的至少一种。
所述的发泡剂为10％-50％的工业用双氧水和市售铝粉膏中的至少一种。
所述的稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油脂肪酸单乙醇酰胺中的至少一种。
本发明的第二目的是通过以下技术方案来实现的：
所述的建筑外墙防火保温材料的制备方法，包括以下步骤：
1、将各种原料矿渣、粉煤灰、钢渣、纤维和乳胶粉按照比例加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料；
2、按比例将聚苯乙烯发泡颗粒放入搅拌机进行搅拌，搅拌速度为30-180r/min，在搅拌过程中加入水玻璃和水，加入完成后再继续搅拌1-3min，得到分散均匀的聚苯颗粒湿料；
3、在保持搅拌机转速不变的情况下，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后按比例将发泡剂和稳泡剂加入到搅拌机中，搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料；
4、将混合物料注入一定比例的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4-6小时即可得到所述的建筑外墙防火保温材料。
本发明是以壳核——蜂巢结构为原理，壳层用低导热防火胶凝料，内核用聚苯乙烯发泡颗粒，经过混合成为壳核结构体，再通过模具挤压、养护、切割而制备成的防火保温材料，其具有优秀的防火能力，经检测可达GBT8624-2006中规定的A2级，且该材料具有较低的导热系数、较高的强度、重量轻，与现有施工方法相比，操作简便，与墙体粘结力好，并具有以下明显的优点：
1、本发明以普通聚苯乙烯发泡颗粒为主要改造对象，采用壳核——蜂巢的技术原理，即用低导热性防火胶凝材料均匀包覆聚苯乙烯发泡颗粒，在颗粒表面形成一薄层防火隔离屏障，与颗粒形成壳核结构，材料成型后，壳核结构紧密连接，类似蜂巢结构，材料收到火焰攻击时，有机颗粒迅速收缩到壳层上，而壳层阻止了火焰的进一步攻击，因而形成良好的防火性能，将非阻燃性聚苯乙烯发泡颗粒改造成为可达到A级的防火保温材料。
2、本发明通过限位挤压——计算压缩比例，压缩到一定比例后压力不再上升的做法，将发泡颗粒紧密挤压在一起，发泡颗粒与颗粒之间只有一层很薄的胶凝材料，此外在颗粒之间的小空隙中，有低导热胶凝材料的发泡体填充，因而可保证该材料的导热系数较低，接近聚苯板本身的导热系数，保温性能优良。
3、本发明制备防火保温材料的胶凝材料主要原料来源于工业废渣，原材料来源十分丰富，可大量消耗工业固废，且生产过程绿色环保。
4、本发明生产的保温材料除了具有优良的防火保温性能，还具有生产工艺简单、产品耐久性好、耐候性好、粘结牢固的特点。本发明既可应用于建筑作为外墙外保温材料使用，也可作为夹心板芯材、室内保温材料等来使用。
四.具体实施方式
实施例1
本实施例提供的建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度400目的矿渣60kg、一级粉煤灰28kg、细度400目钢渣28kg、聚丙烯纤维0.12kg、可再分散乳胶粉1.5kg、钠水玻璃60kg、水2.5kg、发泡剂4.5kg、稳泡剂1.5kg、容重为4.5kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒7.0kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度400目的矿渣60kg，一级粉煤灰28kg，细度400目钢渣28kg，聚丙烯纤维0.12kg，可再分散乳胶粉1.5kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为4.5kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒7.0kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为60r/min，在搅拌过程中加入钠水玻璃60kg和水2.5kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂4.5kg、稳泡剂1.5kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护6小时即可得到所述建筑外墙防火保温材料。
实施例2
本实施例提供的建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度600目的矿渣65kg、二级粉煤灰33kg、细度500目钢渣33kg、聚酰胺纤维0.15kg、可再分散乳胶粉1.8kg、钾水玻璃65kg、水3.4kg、发泡剂4.0kg、稳泡剂1.8kg、容重为4.8kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒7.5kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度600目的矿渣65kg，二级粉煤灰33kg，细度500目钢渣33kg，聚酰胺纤维0.15kg，可再分散乳胶粉1.8kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为4.8kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒7.5kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为80r/min，在搅拌过程中加入钾水玻璃65kg和水3.4kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂4.0kg、稳泡剂1.8kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护5小时即可得到所述建筑外墙防火保温材料。
实施例3
本实施例提供的建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度325目的矿渣70kg、一、二级粉煤灰按任意比例混合粉体30kg、细度450目钢渣30kg、聚乙烯醇纤维0.2kg、可再分散乳胶粉2.0kg、锂水玻璃75kg、水4.0kg、发泡剂6.5kg、稳泡剂2.2kg、容重为5.5kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒8.6kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度325目的矿渣70kg，一、二级粉煤灰按任意比例混合粉体30kg，细度450目钢渣30kg，聚乙烯醇纤维0.2kg，可再分散乳胶粉2.0kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为5.5kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒8.6kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为45r/min，在搅拌过程中加入锂水玻璃75kg和水4.0kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂6.5kg、稳泡剂2.2kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4.5小时即可得到所述建筑外墙防火保温材料。
实施例4
本实施例提供的建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度650目的矿渣55kg、一级粉煤灰29kg、细度650目钢渣29kg、聚丙烯腈纤维0.3kg、可再分散乳胶粉2.1kg、钾水玻璃与钠水玻璃按1∶1的比例混合物58kg、水4.5kg、发泡剂3.5kg、稳泡剂2.0kg、容重为4.0kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒6.5kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度650目的矿渣55kg，一级粉煤灰29kg，细度650目钢渣29kg，聚丙烯腈纤维0.3kg，可再分散乳胶粉2.1kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为4.0kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒6.5kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为30r/min，在搅拌过程中加入钾水玻璃与钠水玻璃按1∶1的比例混合物58kg和水4.5kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂3.5kg、稳泡剂2.0kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护6小时即可得到所述建筑外墙防火保温材料。
实施例5
本实施例提供的建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度800目的矿渣72kg、二级粉煤灰25kg、细度700目钢渣25kg、聚氯乙烯纤维和聚丙烯纤维按1∶1混合的混合物0.4kg、可再分散乳胶粉2.5kg、钾水玻璃、锂水玻璃与钠水玻璃按任意比混合的混合物82kg、水4.5kg、发泡剂8.5kg、稳泡剂3.0kg、容重为6.0kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒9.0kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度800目的矿渣72kg，二级粉煤灰25kg，细度700目钢渣25kg，聚氯乙烯纤维和聚丙烯纤维1∶1混合的混合物0.4kg，可再分散乳胶粉2.5kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为6.0kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒9.0kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为120r/min，在搅拌过程中加入钾水玻璃、锂水玻璃与钠水玻璃按任意比混合的混合物82kg和水4.5kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂8.5kg、稳泡剂3.0kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4小时即可得到所述建筑外墙防火保温材料。
本发明不局限于上述特定的实施方案范围内，本领域技术人员根据前文的描述，就能够根据实际需要找到不同的调整方案，这些调整都应在本文所附的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种建筑外墙防火保温材料，其特征是：由低导热防火胶凝料和聚苯乙烯发泡颗粒组成，每立方重量配比为：低导热防火胶凝料：聚苯乙烯发泡颗粒＝180-230∶6-10，其中，每立方保温材料中低导热防火胶凝料由以下重量的原料组成：水玻璃50-90kg、矿渣50-75kg、粉煤灰25-35kg、钢渣25-35kg、纤维0.1-0.5kg、可再分散乳胶粉1.0-3.0kg、稳泡剂1.0-3.5kg、发泡剂2-10kg、水2-10kg。
2.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的聚苯乙烯颗粒为原发性聚苯乙烯颗粒经过连续发泡而成，其容重为4.0-6.5kg/m3，水分含量为0％-3％，按体积比，颗粒直径3-6mm的占96％-100％，6mm以上的占0％-3％，3mm以下的占0％-1％。
3.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的水玻璃为经过改性的高活性纳水玻璃、钾水玻璃和锂水玻璃中的至少一种，模数为1.0-2.0，波美度为40。
4.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的粉煤灰为市售一级粉煤灰和二级粉煤灰中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的矿渣为高炉粒化炉渣磨成细度为200-1000目的矿渣微粉；所述的钢渣为细度200-1000目的转炉钢渣。
6.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的纤维为长度0.5-2cm的高强束状纤维，是聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和聚氯乙烯纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的发泡剂为10％-50％的工业用双氧水和市售铝粉膏中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油脂肪酸单乙醇酰胺中的至少一种。
10.一种权利要求1所述的建筑外墙防火保温材料制备方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将各种原料矿渣、粉煤灰、钢渣、纤维和乳胶粉按照比例加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料；
(2)按比例将聚苯乙烯发泡颗粒放入搅拌机进行搅拌，搅拌速度为30-180r/min，在搅拌过程中加入水玻璃和水，加入完成后再继续搅拌1-3min，得到分散均匀的聚苯颗粒湿料；
(3)在保持搅拌机转速不变的情况下，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后按比例将发泡剂和稳泡剂加入到搅拌机中，搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料；
(4)将混合物料注入一定比例的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4-6小时即可得到所述的建筑外墙防火保温材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140514 |