CN104150944A - 一种烧结防火保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结防火保温材料及其制备方法,本发明的防火保温材料的原料由粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂和水等组成。各原料所占的质量百分比例是35~55%,30~55%,1~5%,0.01~0.1%和余量的水。矿物原料中粉煤灰占70~100wt.%,其他粉体原料含有矿渣、钢渣、硅灰、偏高岭土、循环硫化床底灰、赤泥、碱渣中的一种;碱性激发剂是水玻璃和NaOH/KOH的混合物,与粉体原料、发泡剂和稳泡剂混合搅拌,浇注成型,在50-90℃下,蒸养1~24h。空气中养护7-28天后,在800-1200℃烧结1-10小时得到防火保温材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结防火保温材料及其制备方法。
技术背景
建筑行业消耗大量资源、能源,也会产生固体废弃物、污水、噪音等。绿色建筑节能是减轻环境污染、解决能源危机的重要途径之一,建筑能耗占社会总能耗30%左右。绿色建筑一方面要使用节能、环保、保温的材料,保证建筑的能耗降到最低;另一方面,建筑材料本身需要绿色、节能,尽量多得利用固体废弃物,尽量少的产生废弃物。
当前我国防火保温材料使用的原材料种类繁多,有机类的,无机类的,有机无机复合的,材料性能参差不齐。有机类的普遍存在易燃、不耐高温的问题;无机类的普遍存在高容重、低强度、低抗折的问题;有机无机复合类的又存在材料间的兼容性问题。因此,当前我国迫切需要研发一种绿色、环保、高固体废弃物利用率,低容重、高强度、高抗折的防火保温材料。
发明内容
为了提高固体废弃物在防火保温材料生产中的掺量,本发明提供了一种制备工艺简单,性能稳定,低温蒸养、高温烧结的防火保温材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明的烧结防火保温材料的原料,包括粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂。
所述粉体原料包括粉煤灰,所述粉煤灰占粉体原料的70~100wt.%,其他粉体原料含有矿渣、钢渣、硅灰、偏高岭土、循环硫化床底灰、赤泥、碱渣的一种;所述发泡剂是双氧水;所述碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH,所述稳泡剂是三乙醇胺、三异丙醇胺或十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
本发明的烧结防火保温材料包括以下质量配比的原料:
粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂和水所占的质量百分比例是35~55%,30~55%,1~5%,0.01~0.1%和余量的水;
所述碱性激发剂:包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水;模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%;
所述双氧水:质量浓度为30wt.%;
所述粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求,Al2O3质量含量≥20wt.%;
除粉煤灰外的其他粉体原料的粒径为10μm≤D50≤100μm,颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%,含碳量≤5%,烧失量≤10%,氯离子含量≤0.2%;
所述碱性激发剂中包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水,模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%;
原料混合后的浆体中,H2O与Na2O的摩尔比为10~20;
成型坯体的蒸养温度为50-90℃,养护湿度为70~99%,养护时间为1~24h;
常温空气中养护7-28d后,800-1200℃烧结1-10h;
制得的烧结防火保温材料中,SiO2与Al2O3的摩尔比为:2.5~4.5,Na2O与Al2O3的摩尔比为:0.5~2。
本发明的上述烧结防火保温材料的制备方法,包括步骤:
1)将粉体原料、碱性激发剂、稳泡剂和水混合搅拌,再与发泡剂混合搅拌得到料浆,共搅拌1-10min;
2)将所述料浆浇注成型,调节浇注扩散度,使其为15%;
3)浇注完成后,将坯体放入静养室,在40~60℃环境下静养,所述的料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体,坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养,静养时间为30~90min;
4)将所述坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料;
5)将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度50-90℃,湿度为70~99%的环境下养护,养护时间为1~24h;
6)蒸养结束后在常温空气中养护7-28d,再在800-1200℃下烧结1-10h,得到所述烧结防火保温材料成品。
本发明制备工艺简单,性能优良、稳定,低温蒸养、低温烧结,成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例给出的烧结防火保温材料的微观形貌图
图2为本发明一实施例给出的烧结防火保温材料的宏观形貌图。
具体实施方式
本发明一实施例给出了一种烧结防火保温材料,包括粉煤灰基烧结防火保温材料,主要由以下原料制成:粉煤灰为主的硅铝质粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂和水等,其中粉体原料主要是粉煤灰,其他粉体原料含有矿渣、钢渣、硅灰、偏高岭土、循环硫化床底灰、赤泥、碱渣的一种。碱性激发剂由钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH组成。发泡剂是双氧水。稳泡剂可以是三乙醇胺、三异丙醇胺或十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。各种原料的配比分别为:
粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂和水所占的质量百分比例是35~55%,30~55%,1~5%,0.01~0.1%和余量的水。
粉体原料:70~100wt.%粉煤灰,0~30%的矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣、循环硫化床底灰、赤泥、碱渣等富含硅铝的原料的一种;
碱性激发剂:激发剂中包括钠(钾)水玻璃、NaOH/KOH、水。激发剂的模数在1.0~2.0,质量浓度在15~40wt.%;
发泡剂:双氧水的质量浓度为30wt.%;
上述的各种原料的含量根据需要也可以是其他的配比。
粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求,Al2O3质量含量不小于20wt.%;
其他矿物原料的粒径为10μm≤D50≤100μm,颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%,含碳量≤5%,烧失量≤10%,氯离子含量≤0.2%;
碱性激发剂包括钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH,水玻璃的模数为2.0~3.5,水玻璃与NaOH/KOH复合后的模数为1.0~2.0,或者其他模数。
如图1所示,为本实施例的烧结防火保温材料的微观形貌图。
如图2所示,为本实施例的烧结防火保温材料的宏观形貌图。
本发明另一实施例给出了上述烧结防火保温材料的制备方法,包括:
1)选择钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH为原料,将NaOH/KOH溶解在水中,控制摩尔浓度在5~15mol/L;选择钠(钾)水玻璃,控制模数为2~3.5;将二者混合,控制混合物的总体模数在1.0~2.0;搅拌1~10min,置于塑料容器,静置12~48h。
2)将粉体原料、碱性激发剂、稳泡剂与水混合搅拌,再与发泡剂混合搅拌,搅拌时间为1-10min,可以搅拌1、3、5、7、10min等,直至搅拌均匀;
3)将料浆浇注成型,调节浇注扩散度,使其为15%左右;
4)坯体放入静养室后,在40~60℃环境下,可以是40、50、60℃,料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体,坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养,静养时间在30~90min,可以是30、60、90min等;
5)坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料;
6)将切割好的半成品放入蒸压釜,在温度50-90℃,可以是50、60、70、80、90℃等;养护湿度为70~99%,可以是70、80、90、99%等;养护时间为1~24h;
7)蒸养结束后在常温空气中养护7-28d,可以是7d、14d、28d,再在800-1200℃下烧结1-10h,可以是800、1000、1200℃,保温时间可以是1、3、5、7、10h,烧结结束后得到成品。
本发明得到的烧结防火保温材料的性能参数是:
实施例一:
量取钠水玻璃350g,模数为3.25,密度为1.38g/ml,固含量为36.7wt.%;称取40g NaOH和40g水混合均匀,再与水玻璃、0.04g三异丙醇胺混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取Ⅰ级粉煤灰300g作为粉体原料,称取15g H2O2发泡剂加入到粉体原料中,均匀混合。
将液体碱性激发剂与粉体原料混合,搅拌均匀后加入发泡剂,搅拌3min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,密封,40℃下静养60min。
坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。
将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度90℃,养护湿度90%条件下,养护1h,蒸养结束后室温空气中养护7d,1000℃烧结2小时,得到成品。
所得样品测得的容重为400kg/m3,抗压强度为2.3MPa。
实施例二:
量取钠水玻璃240g,模数为3.25,密度为1.38g/ml,固含量为36.7wt.%;称取37g NaOH和60g水混合均匀,再与水玻璃、0.024g十二烷基苯磺酸钠混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取II级粉煤灰240g,矿渣60g作为粉体原料,称取9g H2O2发泡剂,加入粉体原料中,均匀混合。
将液体碱性激发剂与粉体原料混合,搅拌均匀后加入发泡剂,搅拌1min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,密封,60℃下静养30min。
坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。
将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度90℃,养护湿度70%条件下,养护3h,蒸养结束后室温空气中养护7d,800℃烧结6小时,得到成品。
所得样品测得的容重为600kg/m3,抗压强度为5MPa。
实施例三:
量取钠水玻璃220g,模数为3.25,密度为1.38g/ml,固含量为36.7wt.%;称取50g NaOH和80g水混合均匀,再与水玻璃、0.019g三乙醇胺混合均匀,放置36小时,作为液体碱性激发剂。
称取II级粉煤灰270g,硅灰30g作为粉体原料,称取7gH2O2发泡剂加入粉体原料中,均匀混合。
将液体碱性激发剂与粉体原料混合,搅拌均匀后加入发泡剂,搅拌3min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,密封,50℃下静养30min。
坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。
将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度70℃,养护湿度90%条件下,养护8h,蒸养结束后室温空气中养护7d,1000℃烧结1小时,得到成品。
所得样品测得的容重为700kg/m3,抗压强度为9.5MPa。
实施例四:
量取钠水玻璃300g,模数为3.25,密度为1.38g/ml,固含量为36.7wt.%;称取40g NaOH和80g水混合均匀,再与水玻璃混合均匀,放置36小时,作为液体碱性激发剂。
称取II级粉煤灰270g,钢渣30g作为粉体原料,均匀混合。
将液体碱性激发剂与粉体原料混合,搅拌均匀约5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,密封,60℃下静养30min。
坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。
将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度90℃,养护湿度80%条件下,养护12h,蒸养结束后室温空气中养护28d,1200℃烧结2小时,得到成品。
所得样品测得的容重为1500kg/m3,抗压强度为43MPa。
实施例五:
量取钠水玻璃210g,模数为3.25,密度为1.38g/ml,固含量为36.7wt.%;称取45g NaOH和40g水混合均匀,再与水玻璃、0.013g十二烷基苯磺酸钠混合均匀,放置12小时,作为液体碱性激发剂。
称取II级粉煤灰265g,赤泥45g作为粉体原料,称取6g H2O2发泡剂加入粉体原料中,均匀混合。
将液体碱性激发剂与粉体原料混合,搅拌均匀后加入发泡剂,搅拌3min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,密封,60℃下静养60min。
坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。
将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度80℃,养护湿度90%条件下,养护8h,蒸养结束后室温空气中养护14d,1000℃烧结3小时,得到成品。
所得样品测得的容重为800kg/m3,抗压强度为14.5MPa。
本发明的烧结防火保温材料以粉煤灰为主要原料,结合其他固体废弃物粉体原料,应用先进的化学发泡技术制备而成,制作工艺简单、性能可靠,稳定性好。产品可用作防火材料、保温材料、隔音材料、绝热材料等。
以上所述,仅为本发明优化的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种烧结防火保温材料,其特征在于,所述防火保温材料包括粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂和水。
2.根据权利要求1所述的烧结防火保温材料,其特征在于,所述粉体原料包括粉煤灰,所述粉体原料还含有矿渣、钢渣、硅灰、偏高岭土、循环硫化床底灰、赤泥、碱渣中的一种,所述粉煤灰占粉体原料的70~100wt.%;所述发泡剂是双氧水;所述碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH,所述稳泡剂是三乙醇胺、三异丙醇胺或十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的烧结防火保温材料,其特征在于,所述烧结防火保温材料包括以下质量配比的原料:
粉体原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂和水所占的质量百分比例分别是35~55%,30~55%,1~5%,0.01~0.1%和余量的水;
所述碱性激发剂:包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH和水;模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%;
所述双氧水:质量浓度为30wt.%。
4.根据权利要求2所述的烧结防火保温材料,其特征在于,所述粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求,Al2O3质量含量≥20wt.%;
除粉煤灰外的粉体原料的粒径为10μm≤D50≤100μm,颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%,含碳量≤5%,烧失量≤10%,氯离子含量≤0.2%;
所述碱性激发剂中包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水,模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%;
原料混合后的浆体中,H2O与Na2O的摩尔比为10~20;
成型坯体的蒸养温度为50-90℃,养护湿度为70~99%,养护时间为1~24h;
常温空气中养护7-28d后,800-1200℃烧结1-10h;
制得的烧结防火保温材料中,SiO2与Al2O3的摩尔比为:2.5~4.5,Na2O与Al2O3的摩尔比为:0.5~2。
5.一种烧结防火保温材料的制备方法,其特征在于,包括以下制备过程:
将粉体原料、碱性激发剂、稳泡剂和水混合搅拌,再与发泡剂混合搅拌得到料浆,共搅拌1-10min;
将所述料浆浇注成型,调节浇注扩散度,使其为15%;
浇注完成后,将坯体放入静养室,在40~60℃环境下静养,所述的料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体,坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养,静养时间为30~90min;
将所述坯体翻转脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料;
将切割好的半成品放入蒸养釜,在温度50-90℃,湿度为70~99%的环境下养护,养护时间为1~24h;
蒸养结束后在常温空气中养护7-28d,再在800-1200℃下烧结1-10h,得到所述烧结防火保温材料成品。
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