CN104016654A - 防火型无机改性聚苯板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防火型无机改性聚苯板，包括固定连接于一体的若干个粒度为2~5mm的聚苯乙烯颗粒和裹覆在所述聚苯乙烯颗粒上的防火材料，所述聚苯乙烯颗粒与所述防火材料的重量比为1:7~1:11，这种无机改性聚苯板具有非常优异的热绝缘能力，保温效果极佳；而且容重低，不易脱落；聚苯乙烯颗粒之间由于防火材料的存在，间隙比传统的EPS板的闭孔结构要小很多，吸水性大大降低，有利于这种防火型无机改性聚苯板的长期安全使用，杜绝安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物保温技术领域，尤其涉及一种防火型无机改性聚苯板。
背景技术
目前市面上的建筑物保温材料包括聚苯板、酚醛板、硬泡复合聚氨酯板、岩棉、保温砂浆、发泡水泥板，其中酚醛板虽然保温性能较好、防火性能高，但技术还不成熟，还存在吸水率偏高等问题尚未解决，短期内难以推广应用；硬泡复合聚氨酯板的燃烧性能指标只能达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》的B1级，而且技术门槛较高，一般企业难以达到产品生产的要求，导致产品价格很高，大大增加建造成本；而岩棉、保温砂浆、发泡水泥板则均存在吸水率较高的问题，这些保温材料吸水后导热系数有所上升，导致保温性能降低，而且容重增加，容易发生与墙体分离、高空坠落等安全事故。
聚苯板全称聚苯乙烯泡沫板，简称为EPS板，是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯颗粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体。EPS板能有效保护墙体、强度高、耐久长、保温性能良好，而且造价低、施工简单，维修方便，因此它作为一种性能良好的保温材料被广泛应用在墙体保温系统中。但是传统的EPS板的防火性能较差，属于易燃材料，遇火立即溶化、收缩、流淌，火灾蔓延速度快，过火面积大；EPS板在燃烧过程中会产生大量的有毒气体和烟雾，据统计，近八成的伤亡是因建筑材料燃烧释放的有毒气体和浓烟所致，严重影响逃生者的生还几率，增加救援难度，而且毒气和浓烟也会严重污染环境。因此，传统的EPS板就好比在建筑物上覆盖上了一层燃料，一旦发生火灾，会进一步加剧火势。
为了提高ESP板的防火性，一种方法是通过加入阻燃剂来实现，但是阻燃剂挥发较快，时间一长，EPS板的阻燃性会严重下降；还有一种提高防火性能的方法，例如申请号为201110176436.2的中国专利《聚苯乙烯防火材料及其制备方法》，其中公开了一种聚苯乙烯防火材料，包括聚苯乙烯泡沫颗粒和固化所述聚苯乙烯泡沫颗粒的混合填充料，所述混合填充料的组分及重量份数关系为：100份快硬性水泥、1~25份减水剂、1~25份膨胀剂、1~25份养护剂、1~25份催化剂和1~25份粘接剂，所述混合填充料与聚苯乙烯泡沫颗粒的重量配比关系
1：0.02~1：0.05。这种聚苯乙烯防火材料虽然在防火性能上有了显著提高，但其中水泥所占比例过高，导热系数偏高，远大于0.043W/(m·K)，导致保温性能严重下降，如果到达较好保温效果，必须要增加施工厚度，再加上这种材料本身的容重和吸水性要高于传统EPS板很多，将这种聚苯乙烯防火材料使用在建筑物的外墙保温系统中，既达不到节能环保的要求，长期吸水后，很容易受到风力和重力的作用就与墙体分离、从高空坠落，造成极大的安全事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决传统的EPS板易燃，燃烧产生毒气和浓烟的问题，以及针对目前现有的防火型EPS板虽然防火性能有所提高，但在保温性能、容重和吸水性等方面表现较差的情况进行改进，本发明提供了一种防火型无机改性聚苯板通过裹覆在聚苯乙烯颗粒将易燃的聚苯乙烯与空气隔绝，阻止其燃烧来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防火型无机改性聚苯板，包括固定连接于一体的若干个粒度为2~5mm的聚苯乙烯颗粒和裹覆在所述聚苯乙烯颗粒上的防火材料，所述聚苯乙烯颗粒与所述防火材料的重量比为1:7~1:11，所述防火材料按重量份数计包括：
水玻璃或者硅溶胶60~80份；
轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土15~25份；
絮凝剂1~2份；
表面活性剂0.5~1.5份；
二氧化碳4~5份；
气凝胶0.5~1.5份；
所述轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土的粒度为10000~15000目。
作为优选，所述气凝胶为硅气凝胶。
具体的，所述防火型无机改性聚苯板的容重为1500~1800N/m3。
作为优选，所述聚苯乙烯颗粒的粒度为4mm。
作为优选，所述聚苯乙烯颗粒与所述防火材料的重量比为1:11。
作为优选，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
作为优选，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。
本发明的有益效果是，聚苯乙烯泡沫遇到明火则软化、熔融、收缩和滴落,在空中和地面形成流窜火和流淌火,同时释放大量热量、黑烟和毒性气体产物,而在火灾中，保温材料必定会接触到明火，那么阻止聚苯乙烯泡沫燃烧的关键就在于如何将其与空气隔离，而这种防火型无机改性聚苯板正是根据这一点，在聚苯乙烯颗粒上裹覆一层防火材料，在聚苯乙烯颗粒周围形成隔绝空气的隔离罩，而防火材料耐热性极佳，能够承受1400℃的高温，遇到明火受热后不燃、不熔，其中部分组分蒸发并带走大量热，剩下组分炭化结晶形成骨架，在一定时间保证这种防火型无机改性聚苯板的完整性，彻底解决聚苯乙烯颗粒遇火易燃的缺陷，增强物理性能；这种防火型无机改性聚苯板的聚苯乙烯颗粒遇火表面炭化结晶，无熔融滴落现象；无纵、横向明火蔓延，离火即自熄；无阴燃，无燃屑掉落，有效阻绝火焰和高热向内传导，整体结构完整，无收缩、坍塌；无有毒气体和黑烟产生；由于裹覆在聚苯乙烯颗粒上的防火材料具有很低的导热性和折射率，因此令这种无机改性聚苯板具有非常优异的热绝缘能力，保温效果极佳；而且容重低，不易脱落；聚苯乙烯颗粒之间由于防火材料的存在，间隙比传统的EPS板的闭孔结构要小很多，吸水性大大降低，有利于这种防火型无机改性聚苯板的长期安全使用，杜绝安全隐患。
具体实施方式
本发明提供了一种防火型无机改性聚苯板，包括固定连接于一体的若干个粒度为2～5mm的聚苯乙烯颗粒和裹覆在聚苯乙烯颗粒上的防火材料，聚苯乙烯颗粒与防火材料的重量比为1:7～1:11，防火材料按重量份数计包括：
水玻璃或者硅溶胶60～80份；
轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土15～25份；
絮凝剂1～2份；
表面活性剂0.5～1.5份；
二氧化碳4～5份；
气凝胶0.5～1.5份；
轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土的粒度为10000～15000目。
本发明提供了一种防火型无机改性聚苯板，实际是一种防火型无机改性聚苯板的配方，本发明为了提供一种具有优异防火性能，并且能保证良好的保温性能、极低的吸水性、较低容重的防火型无机改性聚苯板，将聚苯乙烯颗粒，水玻璃或者硅溶胶，轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土以及二氧化碳作为主要原料，配以气凝胶、絮凝剂和表面活性剂混合搅拌，然后倒入模具中加压和固化，最后经过烘干、脱模以及切割成型。本发明中将水玻璃或者硅溶胶这种无机材料作为防火材料的主体，耐火温度能够达到1400℃以上，具有极佳的防火性能；虽然现有防火保温板中也有将水玻璃或硅溶胶加入防火材料中的，但它们对于水玻璃或硅溶胶的认识和利用与本发明有着本质区别：第一，在一些防火保温板中，防火材料的主体大多是氧化镁或者氢氧化铝，它们的耐火温度最高只有800℃左右，而这些防火材料中的水玻璃或硅溶胶是作为一种粘结剂来使用，能够帮助聚苯乙烯颗粒更好的粘连，提高结构强度；第二，还有一些防火保温板中，虽然在配方中也加入了较多量的无机硅酸盐和碳酸盐作为防火材料的主体，但是这些产品存在严重缺陷，因为这些防火保温板的发明人只是了解无机硅酸盐具有良好的防火性能，而盲目的将它们加入到防火材料中，实际上，就像本发明的防火型无机改性聚苯板不仅要充分发挥水玻璃或硅溶胶这种无机材料的防火性能，而且如何令水玻璃或硅溶胶快速固化，固化后具有稳定的性质，如何保证固化后板体具有较高结构强度和聚苯乙烯颗粒间的结合力度的前提下，尽量减少防火材料的加入量，这些正是本发明着重所要解决的技术问题，也是在配方中加入二氧化碳和对轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土的粒度作出限定的原因。
聚丙烯酰胺是本发明中采用的一种絮凝剂，它为水溶性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，在本发明中增强了防火材料的絮凝性和粘合性，从而增强聚苯乙烯颗粒之间的凝聚力，聚苯乙烯颗粒之间凝结更加紧密，从而可以尽可能减少这种防火型无机改性聚苯板中的空隙，达到降低吸水性的目的，结构强度也得到提高；另外，聚丙烯酰胺还具有良好的粘合性，进一步加强了这种防火型无机改性聚苯板的结构强度。
表面活性剂，本发明中采用的是十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，具有良好的增溶性，以此来增强轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土的溶解性，使防火材料中各组分混合更加均匀，同时也提高了防火材料的渗透性，有利于防火材料均匀覆盖于聚苯乙烯颗粒的表面，帮助防火材料充分发挥其防火性。
硅气凝胶是本发明中所采用的一种气凝胶，是一种外表成固体状，内部为空间网状结构的物质。由于空间网状结构中充满了空气，空气占体积的80%左右，因此硅气凝胶的密度极低，而且导热系数和折射率极低，具有极佳的热绝缘性，作为防火材料的其中一种组分，只需要很少的比例就可以令防火材料的导热系数降低，保证这种防火型无机改性聚苯板的保温性能良好。另外，硅气凝胶看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，能承受1400摄氏度的高温和零下130度的低温，帮助防火材料进一步提高耐热性和耐冻型。
以下是本发明一种防火型无机改性聚苯板的具体实施例：
实施例一
按照如下组分并按重量组分计量比例配制防火材料：
水玻璃60份；
粒度为10000目的轻质碳酸钙15份；
聚丙烯酰胺1份；
十二烷基硫酸钠0.5份；
二氧化碳4份；
硅气凝胶0.5份；
将上述组分混合搅拌均匀，将重量为160kg的防火材料与重量为14kg、粒度为3mm的聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀后倒入模具中，经过加压、固化，最后烘干、脱模已经切割成型。检测结果如表1所示。
实施例二
按照如下组分并按重量组分计量比例配制防火材料：
水玻璃70份；
粒度为12500目的重质碳酸钙20份；
聚丙烯酰胺1.5份；
十二烷基磺酸钠1份；
二氧化碳4.5份；
硅气凝胶1份；
将上述组分混合搅拌均匀，将重量为150kg的防火材料与重量为18kg、粒度为4mm的聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀后倒入模具中，经过加压、固化，最后烘干、脱模已经切割成型。检测结果如表1所示。
实施例三
按照如下组分并按重量组分计量比例配制防火材料：
硅溶胶80份；
粒度为15000目的高岭土25份；
聚丙烯酰胺2份；
十二烷基硫酸钠1.5份；
二氧化碳5份；
硅气凝胶1.5份；
将上述组分混合搅拌均匀，将重量为140kg的防火材料与重量为22kg、粒度为5mm的聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀后倒入模具中，经过加压、固化，最后烘干、脱模已经切割成型。检测结果如表1所示。
表1如下，为实施例一~三的性能检测结果：
| 检验项目（单位） | 实施一 | 实施二 | 实施三 |
| 表观密度（kg/m3） | 174 | 168 | 162 |
| 导热系数（[W/(m·K)]） | 0.048 | 0.046 | 0.045 |
| 压缩强度（MPa） | 0.13 | 0.14 | 0.15 |
| 吸水率（%） | 1.9 | 1.8 | 1.7 |
| 燃烧性能 | A2级 | A2级 | A2级 |
从表1中可以看出，本发明提供的这种防火型无机改性聚苯板具有优异的结构强度、阻燃性和防吸水性，燃烧性能达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》的A2-s2，do，t0级，而且硅气凝胶的作用明显，帮助这种防火型无机改性聚苯板降低了导热系数，提高了保温性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种防火型无机改性聚苯板，其特征在于：包括固定连接于一体的若干个粒度为2~5mm的聚苯乙烯颗粒和裹覆在所述聚苯乙烯颗粒上的防火材料，所述聚苯乙烯颗粒与所述防火材料的重量比为1:7~1:11，所述防火材料按重量份数计包括：
水玻璃或者硅溶胶60~80份；
轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土15~25份；
絮凝剂1~2份；
表面活性剂0.5~1.5份；
二氧化碳4~5份；
气凝胶0.5~1.5份；
所述轻质碳酸钙、重质碳酸钙或者高岭土的粒度为10000~15000目。
2.如权利要求1所述的防火型无机改性聚苯板，其特征在于：所述气凝胶为硅气凝胶。
3.如权利要求1所述的防火型无机改性聚苯板，其特征在于：所述防火型无机改性聚苯板的容重为1500~1800N/m3。
4.如权利要求1所述的防火型无机改性聚苯板，其特征在于：所述聚苯乙烯颗粒的粒度为4mm。
5.如权利要求1所述的防火型无机改性聚苯板，其特征在于：所述聚苯乙烯颗粒与所述防火材料的重量比为1:11。
6.如权利要求1所述的防火型无机改性聚苯板，其特征在于：所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
7.如权利要求1所述的防火型无机改性聚苯板，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。
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