CN105753393A - 一种防火隔热材料及其制备方法及其应用 - Google Patents

一种防火隔热材料及其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防火隔热材料及其制备方法及其应用，该防火隔热材料，包括以下重量份的组分：6?10份带有结晶水的磷酸钠，0.5?2份硼砂，14?18份带有结晶水的硫酸锌，5?9份明矾，3?7份带有结晶水的硫酸镁，5?9份碱，75份水，以及40?50份水泥。本发明中，由于采用的磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、硫酸镁等无机盐作为防火材料的组分，其均含有结晶水。当保险箱外部受热的时候，达到一定温度时含结晶水的无机盐就会吸热分解，直至全部失去结晶水。在分解的过程中，保温材料的温度会保持不变，这样在一定时间内可以使保险箱内部的温度保持在一个相对较低的数值，其防火效果好。

Description

一种防火隔热材料及其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种防火隔热材料。
背景技术
现有的保险箱用的防火材料均存在比重大，保温吸热能力差，因而为了有效地起到防火作用，必然需要采用较厚的防火材料层，这就导致采用了这些防火材料的防火保险箱重量大，不利于携带或搬移。而且现有的防火材料的PH值都比较低，只适用于塑料外壳的保险箱，不适用于金属外壳的保险箱。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题和缺点，本发明提供一种PH值较高，既适用于塑料外壳保险箱又适用于金属外壳保险箱，且比重小，保温吸热能力强的防火材料。
为了解决上述技术问题，本发明是按以下技术方案实现的：提供一种防火隔热材料，包括以下重量份的组分：6-10份带有结晶水的磷酸钠，0.5-2份硼砂，14-18份带有结晶水的硫酸锌，5-9份明矾，3-7份带有结晶水的硫酸镁，5-9份碱，75份水，以及40-50份水泥。
本发明的防火隔热材料，其PH值大于10.5，不仅适用于塑料外壳保险箱，还适用于金属外壳的保险箱。
作为优选的技术方案，所述带有结晶水的磷酸钠为Na3PO4·12H2O，所述带有结晶水的硫酸锌为ZnSO4·7H2O，所述带有结晶水的硫酸镁MgSO4·7H2O，所述明矾为KAL(SO4)2·12H2O，所述硼砂为Na2B4O7·10H2O。该些组分所带有的结晶水越多，吸热后能放出的结晶水越多，越能达到调节温度的能力。
进一步，所述防火隔热材料还包括0.5份水泥发泡剂。主要作用是降低密度，同时亦可减低所述防火隔热材料的导热系数。
具体地，所述水泥的标号为500号以上。
具体地，所述防火隔热材料还包括0.5份聚酯纤维。当加入聚酯纤维后，除了可适用于金属外壳的保险箱外，还可适用于塑料外壳的保险箱，其适用范围广。
具体地，所述碱为氢氧化钙。
优选地，所述防火隔热材料，包括以下重量份的组分：包括以下重量份的组分：8份带有结晶水的磷酸钠，1份硼砂，16份带有结晶水的硫酸锌，7份明矾，5份带有结晶水的硫酸镁，7份碱，75份水，45份水泥，0.5份水泥发泡剂，和0.5份聚酯纤维。
为了解决上述技术问题，本发明提供另一个技术方案：一种防火隔热材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原材料：8份磷酸钠Na3PO4·12H2O，1份硼砂Na2B4O7·10H2O，16份硫酸锌ZnSO4·7H2O，7份明矾KAL(SO4)2·12H2O，5份硫酸镁MgSO4·7H2O，7份碱，75份水，45份水泥，0.5份水泥发泡剂，以及0.5份聚酯纤维；
2)将所述份量的碱用一部分水溶解，并搅拌；
3)向步骤2)制得的碱水加入磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及一部分水，混合并搅拌均匀；
4))按所述份量的水泥发泡剂与称取所得的水为1:10的比例混合水泥发泡剂与水；
5)将水泥与余下的水混合，再与步骤3)制得的物料混合搅拌均匀；
6)向步骤5)制得的物料注入步骤4)制得的水泥发泡剂溶液。
其中，步骤3)中，每一个组分是不分先后次序地、分别独自加入到步骤2)制得的碱水中，使得反应更好地进行。
其中，步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)中所用水的总量为步骤1)称取的75份重量份的水。
本发明所述的防火隔热材料可用于灌注入防火保险箱的夹层中作为防火材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明中，由于采用的磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、硫酸镁等无机盐作为防火材料的组分，其均含有结晶水。当保险箱外部受热的时候，达到一定温度时含结晶水的无机盐就会吸热分解，直至全部失去结晶水。在分解的过程中，防火隔热材料的温度会保持不变，这样在一定时间内可以使保险箱内部的温度保持在一个相对较低的数值，其防火效果好。各组分混合均匀后所得的浆料凝固形成的防火隔热材料的初始风化温度大大提高，可提高至100℃～120℃，这样进一步提高了材料的保温吸热能力，使其具有较好保温吸热能力。
(2)本发明中，各组分混合均匀后所得浆料的PH值大于10.5，适用于金属外壳的保险箱。此外，当加入聚酯纤维后，除了可适用于金属外壳的保险箱外，还可适用于塑料外壳的保险箱，其适用范围广。(3)本发明所述的防火隔热材料流动性能好易于灌注，凝固快易于定型，受热后强度好，不开裂破碎；同时浆料凝固后比重低，比重大小为0.70～0.90g/cm3，作为保险箱的保温层，使保险箱便于携带。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例1中所得浆料凝固后的材料的DSC曲线。
图2为实施例2中所得浆料凝固后的材料的DSC曲线。
图3为实施例3中所得浆料凝固后的材料的DSC曲线。
图4为实施例1中按UL标准实验1/2小时炉温曲线。
图5为实施例1中按UL标准实验1/2小时试件箱内温度曲线。
图6为实施例2中按UL标准实验1小时炉温曲线。
图7为实施例2中按UL标准实验1小时试件箱内温度曲线。
图8为实施例3中按UL标准实验2小时炉温曲线。
图9为实施例3中按UL标准实验2小时试件箱内温度曲线。
具体实施方式
实施例1
实施例1的防火隔热材料，其用于制作塑料防火保险箱。
实施例1的防火隔热材料，其包括以下组分：8克磷酸钠Na3PO4·12H2O，1克硼砂Na2B4O7·10H2O，16克硫酸锌ZnSO4·7H2O，7克明矾KAL(SO4)2·12H2O，5克硫酸镁MgSO4·7H2O，7克氢氧化钙Ca(OH)2，75克水，45克水泥(500号)，0.5克水泥发泡剂，0.5克聚酯纤维。
实施例1的防火隔热材料的制备方法，其步骤包括：
1)称取实施例1的防火隔热材料的各组分；
2)将所述份量的碱用称取所得的一部分水溶解，并搅拌；
3)向步骤2)制得的碱水加入磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及称取所得的一部分水，混合并搅拌均匀；
4)按所述份量的水泥发泡剂与称取所得的水为1:10的比例，将水泥发泡剂与水混合；
5)将水泥与称取所得的余下的水混合，再与步骤3)制得的物料混合搅拌均匀；
6)向步骤5)制得的物料注入步骤4)制得的水泥发泡剂溶液。
其中，步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)中所用水的总量为步骤1)称取的75份重量份的水。
其次，步骤2)所加入的水以至少足够溶解所述份量的碱为准。步骤3)所加入的水以至少足够溶解所述份量的磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁为准。
此外，步骤3)中，每一个组分是不分先后次序地、分别独自加入到步骤2)制得的碱水中，而不是将磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及水中的两种以上混合后加入，这是避免这些组分之间先发生反应，而导致得到目标以外的产物。各组分独自加入碱水中是为了反应有序进行，获得目标产物。
本发明所述的防火隔热材料可用于灌注入防火保险箱的夹层中作为防火材料。
上述各组分搅拌混合均匀后所得浆料的PH值为10.5。
将上述各组分搅拌混合均匀后的浆料灌注入防火保险箱的夹层，浆料凝固后形成保温隔热层，其比重为0.75，使制得的防火保险箱更为轻便，如图1中的DSC曲线所示，提高了含结晶水无机盐的风化温度，进而在一定时间内使防火保险箱内部的温度保持在一个相对较低的数值。采用实施例1的防火隔热材料灌注的夹层的内外均是塑料的夹层箱，当防火夹层厚度为22mm，保险箱按UL标准实验1/2小时，箱外温度升至843℃，保险箱内温度低于120℃，如图4和图5所示。
实施例2
实施例2的防火隔热材料，其用于制作塑料防火保险箱。
实施例2的防火隔热材料，其包括以下组分：8克磷酸钠Na3PO4·12H2O，1克硼砂Na2B4O7·10H2O，16克硫酸锌ZnSO4·7H2O，7克明矾KAL(SO4)2·12H2O，5克硫酸镁MgSO4·7H2O，7克氢氧化钙Ca(OH)2；，75克水，45克水泥(500号)，0.5克水泥发泡剂，0.5克聚酯纤维。
实施例2的防火隔热材料的制备方法，其步骤包括：
1)称取实施例2的防火隔热材料的各组分；
2)将所述份量的碱用称取所得的一部分水溶解，并搅拌；
3)向步骤2)制得的碱水加入磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及称取所得的一部分水，混合并搅拌均匀；
4)按所述份量的水泥发泡剂与称取所得的水为1:10的比例，将水泥发泡剂与水混合；
5)将水泥与称取所得的余下的水混合，再与步骤3)制得的物料混合搅拌均匀；
6)向步骤5)制得的物料注入步骤4)制得的水泥发泡剂溶液。
其中，步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)中所用水的总量为步骤1)称取的75份重量份的水。步骤2)所加入的水以至少足够溶解所述份量的碱为准。步骤3)所加入的水以至少足够溶解所述份量的磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁为准。
上述各组分搅拌混合均匀后所得浆料的PH值为10.5。
将上述各组分搅拌混合均匀后的浆料灌注入防火保险箱的夹层，浆料凝固后形成保温隔热层，其比重为0.75，使制得的防火保险箱更为轻便。如图2中的DSC曲线所示，提高了含结晶水无机盐的风化温度，进而在一定时间内使防火保险箱内部的温度保持在一个相对较低的数值。采用实施例2的防火隔热材料灌注的内外均是塑料的夹层箱，当防火夹层厚度40mm，保险箱按UL标准实验1小时，箱外温度升至927℃，保险箱内温度低于120℃，如图6和图7所示。
实施例3
实施例3的防火隔热材料，其用于制作铁壳防火保险箱。
实施例3的防火隔热材料，其包括以下组分：8克磷酸钠Na3PO4·12H2O，1克硼砂Na2B4O7·10H2O，16克硫酸锌ZnSO4·7H2O，7克明矾KAL(SO4)2·12H2O，5克硫酸镁MgSO4·7H2O，7克氢氧化钙Ca(OH)2；，75克水，45克水泥(500号)，0.5克水泥发泡剂，0.5克聚酯纤维。
实施例3的防火隔热材料的制备方法，其步骤包括：
1)称取实施例3的防火隔热材料的各组分；
2)将所述份量的碱用称取所得的一部分水溶解，并搅拌；
3)向步骤2)制得的碱水加入磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及称取所得的一部分水，混合并搅拌均匀；
4)按所述份量的水泥发泡剂与称取所得的水为1:10的比例，将水泥发泡剂与水混合；
5)将水泥与称取所得的余下的水混合，再与步骤3)制得的物料混合搅拌均匀；
6)向步骤5)制得的物料注入步骤4)制得的水泥发泡剂溶液。
其中，步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)中所用水的总量为步骤1)称取的75份重量份的水。步骤2)所加入的水以至少足够溶解所述份量的碱为准。步骤3)所加入的水以至少足够溶解所述份量的磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁为准。
上述各组分搅拌混合均匀后所得浆料的PH值为10.5。
将上述各组分搅拌混合均匀后的浆料灌注入外为铁皮且内为塑料的防火保险箱的夹层，浆料凝固后形成保温隔热层，其比重为0.78，使制得的防火保险箱更为轻便，如图3中的DSC曲线所示，提高了含结晶水无机盐的风化温度，进而在一定时间内使防火保险箱内部的温度保持在一个相对较低的数值。采用实施例3的防火隔热材料灌注的外为铁皮内为塑料的夹层箱，当防火夹层厚度为50mm，保险箱按UL标准实验2小时，箱外温度升至1010℃，保险箱内温度低于120℃，如图8和图9所示。
实施例4
实施例4的防火隔热材料，其包括以下组分：6克磷酸钠Na3PO4·12H2O，0.5克硼砂Na2B4O7·10H2O，14克硫酸锌ZnSO4·7H2O，5克明矾KAL(SO4)2·12H2O，3克硫酸镁MgSO4·7H2O，5克氢氧化钙Ca(OH)2，75克水，40克水泥(500号)，0.1克水泥发泡剂，0.1克聚酯纤维。
实施例4的防火隔热材料的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例5
实施例5的防火隔热材料，其包括以下组分：10克磷酸钠Na3PO4·12H2O，2克硼砂Na2B4O7·10H2O，18克硫酸锌ZnSO4·7H2O，9克明矾KAL(SO4)2·12H2O，7克硫酸镁MgSO4·7H2O，9克氢氧化钙Ca(OH)2，75克水，50克水泥(500号)，1克水泥发泡剂，1克聚酯纤维。
实施例5的防火隔热材料的制备方法与实施例1的制备方法相同。
本发明的防火隔热材料中，无机盐的作用是在稍大于100摄氏度的温度，产生大面积的吸热峰。这样在运输过程中不会脱水，在大于100摄氏度可大量吸热。
水泥的作用是与无机盐发生化学反应，一方面使其凝固，产生强度，另一方面改变矿物盐的构成。无机盐原料本身的DSC曲线中在40～60摄氏度均有脱水吸热峰(尤其是十二分子水的明矾和磷酸纳)，经各种成份相互作用后形成的新矿物形态，在温度大于100摄氏度时，形成一个宽的吸热峰。其中水泥发泡剂的主要作用是降低密度，同时亦可减低其导热系数，有保温作用。但在产品中产生防火作用主要依靠大的吸热量，不是保温作用。
需要说明的是，DSC曲线是指通过DSC所做的实验获得的温度曲线，DSC是差示扫描量热法(differential scanning calorimetry)的简写。差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。
UL标准实验指的是UL标准下所做的实验。而UL标准指的是UL认证。UL是英文保险商试验所(Underwriter Laboratories Inc.)的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度；确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料，同时开展实情调研业务。总之，它主要从事产品的安全认证和经营安全证明业务，其最终目的是为市场得到具有相当安全水准的商品，为人身健康和财产安全得到保证作出贡献。就产品安全认证作为消除国际贸易技术壁垒的有效手段而言，UL为促进国际贸易的发展也发挥着积极的作用。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种防火隔热材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：6-10份带有结晶水的磷酸钠，0.5-2份硼砂，14-18份带有结晶水的硫酸锌，5-9份明矾，3-7份带有结晶水的硫酸镁，5-9份碱，75份水，以及40-50份水泥。
2.如权利要求1所述防火隔热材料，其特征在于：所述带有结晶水的磷酸钠为Na3PO4·12H2O，所述带有结晶水的硫酸锌为ZnSO4·7H2O，所述带有结晶水的硫酸镁MgSO4·7H2O，所述明矾为KAL(SO4)2·12H2O，所述硼砂为Na2B4O7·10H2O。
3.如权利要求2所述防火隔热材料，其特征在于：还包括0.1-1份水泥发泡剂。
4.如权利要求3所述防火隔热材料，其特征在于：还包括0.1-1份聚酯纤维。
5.如权利要求4所述防火隔热材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：8份带有结晶水的磷酸钠，1份硼砂，16份带有结晶水的硫酸锌，7份明矾，5份带有结晶水的硫酸镁，7份碱，75份水，45份水泥，0.5份水泥发泡剂，和0.5份聚酯纤维。
6.如权利要求1-5任一项所述防火隔热材料，其特征在于：所述碱为氢氧化钙。
7.如权利要求6所述防火隔热材料，其特征在于：所述水泥的标号为500号以上。
8.一种防火隔热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原材料：8份磷酸钠Na3PO4·12H2O，1份硼砂Na2B4O7·10H2O，16份硫酸锌ZnSO4·7H2O，7份明矾KAL(SO4)2·12H2O，5份硫酸镁MgSO4·7H2O，7份碱，75份水，45份水泥，0.5份水泥发泡剂，以及0.5份聚酯纤维；
2)将所述份量的碱用一部分水溶解，并搅拌；
3)向步骤2)制得的碱水加入磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及一部分水，混合并搅拌均匀；
4)按所述份量的水泥发泡剂与称取所得的水为1:10的比例混合水泥发泡剂与水；
5)将水泥与余下的水混合，再与步骤3)制得的物料混合搅拌均匀；
6)向步骤5)制得的物料注入步骤4)制得的水泥发泡剂溶液。
9.如权利要求8所述防火隔热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述磷酸钠、硼砂、硫酸锌、明矾、聚酯纤维、硫酸镁及一部分水为加入。
10.将权利要求1的防火隔热材料用作保险箱的夹层。
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