CN104556923B - 阻燃、耐老化的复合保温材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃、耐老化的复合保温材料及其制备方法和应用。所述复合保温材料包括以下组分：聚苯乙烯颗粒以及由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物。本发明进一步公开了制备复合保温材料的方法以及该复合保温材料在建筑物保温中的应用。本发明复合保温材料的阻燃性能达到A1级标准，具有优异的保温性能和耐老化性能。此外，采用本发明复合保温材料制备的保温板具有较高的抗压强度和抗渗性、防化学侵蚀，具有质量轻、防火效果好、强度高、施工方便、施工周期短、保温效果好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种保温材料，尤其涉及一种阻燃、耐老化的复合保温材料及其制备方法，本发明进一步涉及该复合保温材料在建筑物保温中的应用，属于建筑保温材料领域。
背景技术
聚苯颗粒全称为膨胀聚苯乙烯泡沫颗粒，又称膨胀聚苯颗粒。该材料是由可发性聚苯乙烯树脂珠粒为基础原料膨胀发泡制成的。是聚苯颗粒保温砂浆的主要骨料。聚苯颗粒具有保温效果好、价格便宜等优点，适用于建筑节能50%和65%目标要求的新建、扩建和既有房屋改造的工业民用建筑的外墙内、外保温和分户墙、地下室、车库、楼梯、走廊、消防通道、热桥单独保温隔热、EPS、XPS的找平防火层或保护层等。
但是聚苯颗粒由于本身材质的原因，属于易燃保温材料，阻燃等级只能达到B2级。此外，聚苯颗粒用作保温材料还存在易吸水、耐老化性差等缺陷，有待改进。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种阻燃、耐老化的复合保温材料；
本发明的目的之二是提供一种制备所述复合保温材料的方法；
本发明的目的之三是将所述的复合保温材料应用于建筑物保温领域。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种阻燃、耐老化的复合保温材料，包括以下组分：聚苯乙烯颗粒，由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物；
优选的，各组分的用量为：聚苯乙烯颗粒10-30份，由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物70-90份；
更优选的，各组分的用量为：聚苯乙烯颗粒20份，由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物80份。
其中，由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物中各组分的用量优选为：氧化镁80-98份、硫酸镁0.5-5份，超微建材高效添加剂1-8份；更优选的，各组分的用量为：氧化镁97份、硫酸镁1份，超微建材高效添加剂2份。
为了达到更好的技术效果，所述的氧化镁优选是细度为800-1500目的氧化镁，更选为细度为1000目的氧化镁。
所述的“超微建材高效添加剂”是授权公告号为CN1268574C，发明名称为“超微建材高效添加剂”（专利号：ZL200310113325.2）中所述的“超微建材高效添加剂”，包括改性纤维素40-60重量份、重质碳酸钙20-30重量份、含硅材料20-30重量份和植物蛋白胶2-8重量份；其中，所述的改性纤维素选自甲基纤维素醚、羟乙基醚纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素或它们的混合物；所述的含硅材料选自二氧化硅、硅酸盐，以硅酸盐为主要成分的矿物或它们的混合物。
本发明中所用到聚苯乙烯颗粒可以通过商业途径购买得到；也可以将聚苯乙烯板粉碎成颗粒，本发明对于聚苯乙烯颗粒的细度或大小没有特别的要求。
本发明另一个目的提供一种制备所述阻燃、耐老化的复合保温材料的方法；
本发明的另外一个目的是通过以下技术方案来实现的：
一种制备所述阻燃、耐老化的复合保温材料的方法，包括以下步骤：
（1）按所述重量称取各组分；
（2）将氧化镁粉碎成为800-1500目后与硫酸镁和超微建材高效添加剂混合均匀，再粉碎成2000-3500目，得到混合物备用；
（3）将混合物与聚苯乙烯颗粒混合均匀，即得。
其中，步骤（2）中优选将氧化镁粉碎成为1000目后与硫酸镁和超微建材高效添加剂混合均匀。
本发明还提供了所述的阻燃、耐老化的复合保温材料应用于建筑物保温的方法，包括：
将所述的复合保温材料与适量的水（所加入水的量为本领域技术人员根据实际情况很容易掌握，能够将复合保温材料与水制备成砂浆即可）混合搅拌得到浆料；将浆料均匀的披挂或涂覆到外墙的表面（厚度可以为3-5cm），等浆料凝固后在建筑物的外墙形成保温层；或者将浆料压制成保温板，再参照聚苯乙烯保温板应用于外墙保温施工。
氧化镁的分子结构具有优异的稳定性和非常好的耐燃烧性能,能承受高温并能阻温,即便在1000～1700℃的极端高温下，其分子结构也不会发生任何改变，既不膨胀也不收缩;硫酸镁属于酸性物质,具有天然的优异阻燃性,具有排斥火焰的功能,可直接反射火焰，使火焰和温度无法穿过的功能;超微建材高效添加剂由具有黏性的多种有机和无机物质复合而成,具有优异的黏结性能,超微建材高效添加剂促使无机活性物质氧化镁和硫酸镁加快相容和生长，使氧化镁和硫酸镁相互结合后在一起形成质地坚硬、结合紧密的晶格结构，该晶格结构不透水、不透气，能够将聚苯乙烯颗粒紧密的包裹起来,使聚苯乙烯颗粒基本上与外界的空气、水相隔绝，基本杜绝被腐蚀和氧化的可能;硫酸镁属于酸性物质,在超微建材高效添加剂的黏合作用下,硫酸镁与氧化镁紧密结合、相互渗透,最终能够将200-400目的颗粒微化成2000-4000目的超细微粒，这样的微粒具有非常强的附着和渗透性能，能够深入、全面的渗透到聚苯乙烯颗粒的毛细孔内，切断了聚苯乙烯保温板与外界空气、水相接触的通道，极大的提高了聚苯乙烯保温板的密度和抗压强度，最终有效提高聚苯乙烯保温板的保温性能、阻燃性和抗老化性能。
粉碎成800-1500目的氧化镁成在硫酸镁和超微建材高效添加剂的微化作用下，体表包裹能力增加了十几倍，能够将聚苯乙烯颗粒密实的包裹在内，全面的渗透到聚苯乙烯颗粒的毛细孔内，切断了聚苯乙烯颗粒与外界空气、水相接触的通道，大大降低了聚苯乙烯颗粒的吸水率，有效地阻止了空气和水蒸气的透过率，减轻了聚苯乙烯颗粒的氧化和腐蚀的机会，不仅提高了聚苯保温板的保温性能，还使聚苯乙烯保温板的抗老化能力大为增强，能够使聚苯乙烯保温板的使用寿命与建筑物相同。
采用本发明阻燃、耐老化的复合保温材料制备的保温层或保温板，具有优异的阻燃性能，用1000℃的火焰枪在表面烧5分钟，无燃点、无明火、无碳化现象，证明用本发明保温建筑材料处理后的聚苯乙烯保温板优异的阻燃、防火性能达到了A1级，解决了聚苯乙烯颗粒易燃的缺陷。
此外，采用本发明阻燃、耐老化的复合保温材料制备的保温板具有较高的抗压强度，抗渗性、防化学侵蚀、防碳化以及耐磨性等也非常优异，具有质量轻、防火效果好、强度高、施工方便、施工周期短、保温效果好等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1阻燃、耐老化的复合保温材料的制备
（1）制备混合物：按照所述重量称取各组分（单位：kg）：细度为1000目的氧化镁97，超微建材高效添加剂1，硫酸镁2；
细度为1000目的氧化镁，超微建材高效添加剂和硫酸镁混合均匀，粉碎成细度3000目后加入普通硅酸盐水泥，混合均匀，得到混合物；
（2）将20kg聚苯乙烯颗粒与步骤（2）所得到的混合物80kg混合均匀，即得。
实施例2阻燃、耐老化的复合保温材料的制备
（1）制备混合物：按照所述重量称取各组分（单位：kg）：细度为1000目的氧化镁98.5，超微建材高效添加剂1，硫酸镁0.5；
细度为1200目的氧化镁，超微建材高效添加剂和硫酸镁混合均匀，粉碎成细度3000目，得到混合物；
（2）将10kg聚苯乙烯颗粒与步骤（2）所得到的混合物90kg混合均匀，即得。
实施例3阻燃、耐老化的复合保温材料的制备
（1）制备混合物：按照所述重量称取各组分（单位：kg）：细度为800目的氧化镁95，超微建材高效添加剂3，硫酸镁2；
细度为800目的氧化镁，超微建材高效添加剂和硫酸镁混合均匀，粉碎成细度3000目，得到混合物；
（2）将30kg聚苯乙烯颗粒与步骤（2）所得到的混合物70kg混合均匀，即得。
实施例4阻燃、耐老化的复合保温材料的制备
（1）制备混合物：按照所述重量称取各组分（单位：kg）：细度为1000目的氧化镁87，超微建材高效添加剂8，硫酸镁5；
细度为1000目的氧化镁，超微建材高效添加剂和硫酸镁混合均匀，粉碎成细度3000目，得到混合物；
（2）将18kg聚苯乙烯颗粒与步骤（2）所得到的混合物82kg混合均匀，即得。
实施例5阻燃、耐老化的复合保温材料的制备
（1）制备混合物：按照所述重量称取各组分（单位：kg）：细度为1000目的氧化镁90，超微建材高效添加剂5，硫酸镁5；
细度为1000目的氧化镁，超微建材高效添加剂和硫酸镁混合均匀，粉碎成细度3000目，得到混合物；
（2）将22kg聚苯乙烯颗粒与步骤（2）所得到的混合物78kg混合均匀，即得。
试验例1本发明阻燃、耐老化的复合保温材料的阻燃性能试验
1、供试材料：实施例1-5所制备的复合保温材料。
2、检测方法：按照GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》检测供试材料的燃烧性能。
3、检测结果见表1。
表1 供试材料的燃烧性能试验结果
从燃烧性能试验结果，本发明的阻燃、耐老化的复合保温材料的阻燃性能达到了GB8624A1级标准，具有优异的阻燃性能。
试验例2本发明阻燃、耐老化的复合保温材料的保温性能试验
1、供试材料：实施例1-5所制备的复合保温材料。
2、检测方法：按照GB/T10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热统计法》检测供试材料的导热系数。
3、检测结果
检测结果为供试材料的导热系数为0.062W/(m.K)，测试结果表明，本发明复合保温材料具有优异的保温性能。
试验例3本发明复合保温材料的吸水性试验
1、供试材料：实施例1-5所制备的复合保温材料的。
2、试验方法及结果
将实施例1-5所制备的复合保温材料用水混合搅拌成砂浆压制成板材，待其凝固并彻底干燥后再进行下续试验：
将压制的保温板完全浸泡到清水中，浸泡时间为48小时；48小时后将聚苯乙烯保温板从清水中取出，将其表面的水分完全沥干，称重。
测试结果如下：浸泡前保温板重量为16.78kg;浸泡48小时后喷涂有复合渗透粘结剂的聚苯乙烯保温板的重量为16.82kg；试验结果表明，本发明复合保温材料具有极强的憎水性，吸水率几乎为零。
试验例4本发明复合保温材料的耐老化试验
1、供试材料：实施例1-5所制备的复合保温材料。
2、试验方法及结果
将实施例1-5所制备的复合保温材料用水混合搅拌成砂浆压制成厚度为3-5cm的保温板，待其凝固并彻底干燥后再进行抗老化试验。
采用湿热老化以及热空气加速老化的方法进行抗老化试验。
试验结果表明：用本发明复合保温材料制备的保温板有优异的抗老化性能，温度敏感性降低，耐高温性能显著改善；取强度保持率为50％作为寿终指标时，用本发明保温材料制备的保温板的寿命预测可达80年。
Claims (8)
1.一种阻燃、耐老化的复合保温材料，其特征在于，由以下各重量份的组分制成：聚苯乙烯颗粒20份，由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物80份；
其中，所述的氧化镁是细度为800-1500目的氧化镁；
所述超微建材高效添加剂，包括改性纤维素40-60重量份、重质碳酸钙20-30重量份、含硅材料20-30重量份和植物蛋白胶2-8重量份；其中，所述的改性纤维素选自甲基纤维素醚、羟乙基醚纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素或它们的混合物；所述的含硅材料选自二氧化硅、硅酸盐，以硅酸盐为主要成分的矿物或它们的混合物。
2.按照权利要求1所述的复合保温材料，其特征在于：所述的氧化镁是细度为1000目的氧化镁。
3.按照权利要求1所述的复合保温材料，其特征在于：由氧化镁、硫酸镁和超微建材高效添加剂组成的混合物中各组分的用量为：氧化镁80-98份、硫酸镁0.5-5份，超微建材高效添加剂1-8份。
4.按照权利要求3所述的复合保温材料，其特征在于，各组分的用量为：氧化镁97份、硫酸镁1份，超微建材高效添加剂2份。
5.按照权利要求1所述的复合保温材料，其特征在于：所述的超微建材高效添加剂包括改性纤维素40-60重量份、重质碳酸钙20-30重量份、含硅材料20-30重量份和植物蛋白胶2-8重量份；其中，所述的改性纤维素选自甲基纤维素醚、羟乙基醚纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素或它们的混合物；所述的含硅材料选自二氧化硅、硅酸盐，以硅酸盐为主要成分的矿物或它们的混合物。
6.一种制备权利要求1所述复合保温材料的方法，包括以下步骤：
(1)按所述重量称取各组分；
(2)将氧化镁粉碎成为800-1500目后与硫酸镁和超微建材高效添加剂混合均匀，再粉碎成2000-3500目，得到混合物备用；
(3)将混合物与聚苯乙烯颗粒混合均匀，即得。
7.权利要求1所述的复合保温材料在建筑保温中的应用。
8.按照权利要求7所述的应用，其特征在于：将所述的复合保温材料与水混合搅拌得到浆料；将浆料均匀的披挂或涂覆到外墙的表面，等浆料凝固后在建筑物的外墙形成保温层；或者将浆料压制成保温板，应用于外墙保温施工。
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