一种防火保温装饰一体板及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥领域,具体讲,涉及一种防火保温装饰一体板及其制备方法。
背景技术
防火保温装饰一体板是一种装饰成品化的新型建材,其最重要的特点就是把传统的必须在现场离散技术生产的工艺部分在工厂完成,具有质量批次稳定、产能提升、不受施工环境影响等优点,是建筑工业化的一个重要分支,被广泛应用于外墙、室内、地铁、隧道、实验室台面、医院隔断、家具等领域。
防火保温装饰一体板由三层功能机构有机组成:饰面层(也叫装饰层)、防火载体层、防火保温层。表面装饰层可以选用氟碳涂料、聚酯、乳胶漆等,色彩丰富2800多种,可以做成多种仿真装饰效果。载体层有无机复合板、铝塑板、铝板等材料;保温材料可以选用岩棉、酚醛、无机保温砂浆等材料。
中国专利CN101205753公开了一种外墙保温装饰一体板,由聚苯板,挤塑板或聚氨酯板为保温层,以外墙涂料或装饰板为装饰层,通过聚合物粘结剂结合,构成外墙保温装饰板。中国专利CN8408837公开了一种外墙保温装饰板,由聚苯板或硬质聚氨酯塑料泡沫板为基板,氟碳板为面板,基板和面板通过粘结剂粘合形成外墙保温板。中国专利CN101413332公开了一种防火外墙复合保温装饰板,由岩棉/矿棉与硅酸钙板为保温层,聚合物砂浆或硅酸钙板为增强层,氟碳漆,金属漆,真石漆,丙烯酸乳漆中的任意一种为装饰层结构形成复合保温装饰板。中国专利CN104563425公开了一种装饰防火保温一体化板,其以阻燃型板材(EPS或XPS板)为保温层,以改性硫氧镁胶凝材料和耐碱玻璃纤维网布为防护层一次成型制得。
为克服现有外墙保温板的不足,本发明提供一种性能高、制备工艺简单的防火保温装饰一体板。
发明内容
本发明的首要发明目的在于提出一种防火保温装饰一体板。
本发明的第二发明目的在于提出该防火保温装饰一体板的制备方法。
为了完成本发明的目的,采用的技术方案为:
本发明涉及一种防火保温装饰一体板,包括保温层、增强层和装饰层;所述保温层和增强层由硫氧镁水泥制备;
所述保温层硫氧镁水泥的原料包括:硫酸镁100重量份,氧化镁50~200重量份,填料0~500重量份,水30~350重量份,发泡剂8~50重量份;优选为:硫酸镁100重量份,氧化镁50~162重量份,填料50~400重量份,水30~300重量份,发泡剂10~40重量份;更优选为:硫酸镁100重量份,氧化镁80~120重量份,填料50~200重量份,水80~120重量份,发泡剂15~25份;
所述增强层硫氧镁水泥的原料包括:硫酸镁100重量份,氧化镁50~200重量份,填料0~500重量份,水30~350重量份,发泡剂0~25重量份;优选为:硫酸镁100重量份,氧化镁50~162重量份,填料50~400重量份,水30~300重量份,发泡剂0~20重量份;更优选为:硫酸镁100重量份,氧化镁80~120重量份,填料50~200重量份,水80~120重量份,发泡剂0~10重量份;
所述硫氧镁水泥中还含有外加剂,所述外加剂的添加量为所述硫氧镁水泥重量的0.1~5%。
优选的,所述硫酸镁为烟气镁法脱硫生成的副产品硫酸镁,优选硫酸镁选自含有1~12个结晶水的硫酸镁中的至少一种。
优选的,所述氧化镁选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉、分析纯氧化镁中的至少一种;优选的,所述菱镁矿轻烧粉和所述白云石轻烧粉中氧化镁的含量为65~85%。
优选的,所述填料选自轻质骨料,优选为粉煤灰、矿渣微粉、硅灰、木屑、石膏粉、白云石粉、页岩粉中的至少一种,填料的粒径为300目~800目。
优选的,发泡剂选自过氧化氢、碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮甲酰胺或偶氮二异丁腈中的至少一种,优选为双氧水。
优选的,所述外加剂选自外加剂A、外加剂B、外加剂C、外加剂D、外加剂E、外加剂F、外加剂G、外加剂H中的至少一种;
所述外加剂A选自羧酸或其盐、羧酸的酸酐或其盐、二元羧酸或其盐、磺酸、磺酸的酸酐或其盐、膦酸、膦酸的酸酐或其盐、磷酸或其盐、硼酸、硼砂、硅酸钠中的至少一种;
所述羧酸以R-COOH表示,所述磺酸以R-SO3H表示,所述二元羧酸以HOOC-R-R-COOH表示,所述膦酸以RP(O)(OH)2或R2P(O)OH表示;R选自取代或未取代的C1-15烃基,取代基选自含有氧、氮、磷或硫原子的基团;
优选的,所述外加剂A选自草酸、磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢钠、磷酸三钠、六偏磷酸钠、甲酸、甲酸盐、酒石酸、酒石酸盐、乳酸、氨基酸、水杨酸、磺基水杨酸、丙二酸、丁二酸,蔗糖、葡萄糖、葡萄糖酸钠、醋酸钠中的至少一种;
所述外加剂B选自木质素系减水剂、萘磺酸系减水剂、水溶性树脂减水剂或聚羧酸减水剂中的至少一种;所述木质素系减水剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁中的至少一种;所述水溶性树脂减水剂选自三聚氰胺树脂、古玛隆树脂;
所述外加剂C选自早强剂选自氯盐类早强剂、硫酸盐类早强剂或有机胺类早强剂;所述氯盐类早强剂选自氯化钙、氯化钾、氯化铝或三氯化铁中的至少一种,优选为氯化钙;所述硫酸盐类早强剂选自硫酸钠、硫代硫酸钙、硫酸铝或硫酸铝钾中的至少一种,优选为硫酸钠;所述有机胺类早强剂选自三乙醇胺或三异丙醇胺,优选为三乙醇胺;
所述外加剂D选自糖类缓凝剂或木质素磺酸盐类缓凝剂,优选为木钙和糖蜜,更有选为蜜糖;
所述外加剂E选自聚合物、聚合物单体、蛋白、多肽、淀粉或阴离子表面活性剂中的至少一种;聚合物选自聚乙烯醇,聚丙烯、聚丙烯腈、木质素、羟丙基甲基纤维素;聚合物单体选自丙烯酰胺,丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯或丙烯;阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠;
所述外加剂F选自可溶性树脂酸盐、文沙尔树脂、皂化的吐尔油、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磺化石油羟类的可溶性盐中的至少一种;
所述外加剂G选自硅烷或硅氧烷;
所述外加剂H选自聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、木质素纤维或羟丙基甲基纤维素纤维中的至少一种。
优选的,
所述外加剂A的添加量为所述硫氧镁水泥重量的0.1~0.8%,优选0.4~0.5%;
所述外加剂B的添加量为所述硫氧镁水泥重量的0.1~0.8%,优选0.4~0.5%;
所述外加剂D的添加量为所述硫氧镁水泥重量的0.5~1.5%,优选0.8~1%;
所述外加剂F的添加量为所述硫氧镁水泥重量的0.05~0.2%,优选0.1~0.2%;
所述外加剂G的添加量为所述硫氧镁水泥重量的1.5~3%,优选1.6~2.5%。
优选的,所述保温层的厚度为50~100mm,容重为80~400kg/m3;所述增强层的厚度为3~15mm,容重400~800kg/m3。
优选的,所述装饰层选自氟碳漆、金属漆、真石漆、饰面砂浆或乳胶漆中的任意一种。
本发明还涉及该防火保温装饰一体板的制备方法,包括以下步骤:
(1)在平板模具中铺设一层耐碱玻璃网格布;在耐碱布上铺设所述增强层;然后铺设第二层耐碱玻璃网格布,养护至其硬化;
(2)在已经硬化的所述增强层硫氧镁水泥板上浇筑所述保温层,养护至硬化;
(3)脱模,切割;
(4)在所述增强层上喷涂装饰层,得到防火保温装饰一体板。
本发明的有益效果为:
本发明的防火保温装饰一体板,所使用的保温层和增强层均为硫氧镁水泥,具有极佳的相容性,硫氧镁水泥为无机材料,防火性能达A1级,并且通过外加剂的加入改性后,其抗压强度和耐水性显著提高。
本发明对硫氧镁水泥和发泡材料进行研究,确定了外加剂的成分及各组分的最佳配比,其硬化产物能够稳定,高强,耐水,防火,保温。
本发明的制备方法减少了现有复合板生产过程中的后粘结工艺,能够快速完成复合工作,生产效率高,装饰层的制备减少了后续的再装饰过程。
本发明的硫酸镁为烟气镁法脱硫生成的副产品硫酸镁,填料为大量廉价的工业废渣,因此,所述硫氧镁水泥的成本非常低,同时也减少了固体废弃物的污染。
附图说明
图1为防火保温装饰一体板的截面示意图;
其中,1为保温层,2为增强层,3为装饰层。
下面结合具体实施例,进一步阐述本申请。应理解,这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
具体实施方式
本发明涉及一种防火保温装饰一体板,包括保温层、增强层和装饰层;保温层和增强层由硫氧镁水泥制备;
保温层硫氧镁水泥的原料包括:硫酸镁100重量份,氧化镁80~120重量份,填料50~200重量份,水80~120重量份,发泡剂15~25份;增强层硫氧镁水泥的原料包括:硫酸镁100重量份,氧化镁80~120重量份,填料50~200重量份,水80~120重量份,发泡剂0~10份;硫氧镁水泥中还含有外加剂,外加剂的添加量为硫氧镁水泥重量的0.1~5%,并优选0.1~3%。
发泡用改性硫氧镁水泥需要克服普通改性硫氧镁水泥存在的韧性差、凝结时间长二个性能的缺陷。为了克服上述缺陷,本发明对硫氧镁水泥的配方进行了改进,使采用本发明配方的硫氧镁水泥制备的发泡水泥的韧性得到了极大的提高,并且缩短了硫氧镁水泥的凝结时间50%以上,2小时即达到初凝。
其中,保温层的厚度为50~100mm,容重为80~400kg/m3;增强层的厚度为3~15mm,容重为400~800kg/m3,装饰层选自氟碳漆、金属漆、真石漆、饰面砂浆或乳胶漆中的任意一种。
其中,氧化镁选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉、分析纯氧化镁中的至少一种;菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉的成本低,优选的,菱镁矿轻烧粉和白云石轻烧粉中氧化镁的含量为65~85%,若氧化镁含量不足可以通过分析纯的氧化镁进行调配。
其中,硫酸镁选自含有1~12个结晶水的硫酸镁中的至少一种,优选为七水硫酸镁。本发明对硫酸镁的纯度没有特别要求,在65~99%之间都可使用,最优为95~99%。
本发明的改性硫氧镁水泥的原料中包括外加剂,外加剂的选择可根据实际需要进行添加。外加剂选自外加剂A、外加剂B、外加剂C、外加剂D、外加剂F、外加剂E、外加剂G、外加剂H中的至少一种,并进一步优选含有外加剂A、外加剂B、外加剂D、外加剂F和外加剂G。外加剂A的添加量为硫氧镁水泥重量的0.1~0.5%,外加剂B的添加量为硫氧镁水泥重量的0.1~0.5%,外加剂D的添加量为硫氧镁水泥重量的0.1~1%,外加剂F的添加量为硫氧镁水泥重量的0.1~0.2%,外加剂G的添加量为硫氧镁水泥重量的1.5~3%。
优选的,外加剂A选自羧酸或其盐、羧酸的酸酐或其盐、二元羧酸或其盐、磺酸的酸酐或其盐、膦酸、膦酸的酸酐或其盐、磷酸或其盐、硼酸、硼砂、硅酸钠中的至少一种;盐优选为钾、钠、铵盐;
其中,羧酸以R-COOH表示,磺酸以R-SO3H表示,二元羧酸以HOOC-R-R-COOH表示,膦酸包括RP(O)(OH)2和R2P(O)OH;R选自取代或未取代的C1-15烃基,取代基选自含有氧、氮、磷或硫原子的基团;取代基可选自羟基、氨基、苯基等。
其中烃基可为支链或者直链,也可以为环烃;烃基可为烷基、烯基或炔基;上述烃基的碳原子数的优选上限值依次为10、8、6、4、3;例如,在碳原子数的上限值为8的情况下,烷基的碳原子数范围是指1~8;烷基的最优选碳原子数为1~6,并进一步优选1~3。烷基可为链烷基或环烷基:链烷基包含直链烷基和带有支链的烷基;环烷基为含有脂环结构的饱和烷基,脂环上可以含有或不含有取代基。
优选的,外加剂A选自草酸、磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢钠、磷酸三钠、六偏磷酸钠、甲酸、甲酸盐、酒石酸、酒石酸盐、乳酸、氨基酸、水杨酸、磺基水杨酸、丙二酸、丁二酸,蔗糖、葡萄糖、葡萄糖酸钠、醋酸钠中的至少一种。
外加剂B为减水剂,包括:木质素系减水剂,萘磺酸系减水剂,水溶性树脂减水剂,聚羧酸减水剂等。
其中,木质素系减水剂包括木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠(木钠)、木质素磺酸镁(木镁)等。
萘系减水剂是用萘或萘的同系物经磺化与甲醇缩回而成。
水溶性树脂减水剂以一些水溶性树脂为主要原料制成的减水剂,如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。该类减水剂增强效果显著,为高效减水剂。
聚羧酸减水剂包括:以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚醚和以马来酸酐为主链接枝不同侧链长度的聚醚。
减水剂的功能为降低表面张力,水泥颗粒更易湿润,使水化比较充分,从而提高混凝土的强度。
外加剂C为早强剂,早强剂是加速发泡材料早期强度发展,并对后期强度无显著影响的外加剂,包括:氯盐类早强剂,硫酸盐类早强剂,有机胺类早强剂等。
其中,氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等,优选的为氯化钙。能使混凝土3d强度提高50%~10%,7d强度提高20%~40%,同时能降低混凝土中水的冰点,防止混凝土早期受冻。
硫酸盐类早强剂,主要有硫酸钠、硫代硫酸钙、硫酸铝、硫酸铝钾等,优选的为硫酸钠。
有机胺类早强剂主要有三乙醇胺、三异丙醇胺等,优选的为三乙醇胺,能使混凝土早期强度提高。
外加剂D为缓凝剂,缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间,并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂,包括:糖类,如糖蜜;木质素磺酸盐类,如木钙、木钠。优选为木钙和糖蜜,更优选为蜜糖。
外加剂E为稳泡剂,用于提高气泡稳定性,延长泡沫破灭半衰期,包括:1,大分子物质,包括:聚乙烯醇,聚丙烯、聚丙烯腈、聚脂、木质素、羟丙基甲基纤维素等纤维中的一种或几种的组合,及蛋白、多肽、淀粉等大分子物质,或者为可以聚合的单体物质,优选为丙烯酰胺,丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯、丙烯;2,阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠(K12),脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES),α-烯基磺酸钠(AOS)等阴离子表面活性剂的稳泡剂。
外加剂F为引气剂,如可溶性树脂酸盐(松香酸)、文沙尔树脂、皂化的吐尔油、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磺化石油羟类的可溶性盐中的一种或几种的组合。
外加剂G为纤维,用于提高发泡产品的变形能力、韧性。选自聚丙烯、聚丙烯腈、聚脂、木质素、羟丙基甲基纤维素等纤维中的一种或几种的组合,以及其他可以用于水泥发泡的纤维产品。
外加剂H为憎水剂,选自硅烷、硅氧烷等憎水剂。
本发明的填料选自轻质骨料,优选为粉煤灰、矿渣微粉、硅灰、木屑、石膏粉、白云石粉、页岩粉中的至少一种,填料的粒径为300目~800目。
本发明的发泡剂选自过氧化氢、碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮甲酰胺或偶氮二异丁腈中的至少一种,优选为双氧水。
进一步,本发明还涉及该防火保温装饰一体板的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备增强层的硫氧镁水泥:按配比称量各物料,将硫酸镁加入水中搅拌完全溶解,加入外加剂,搅拌混合均匀,加入氧化镁继续搅拌,再加入轻质骨料进行搅拌,搅拌成为均匀的浆料;或者,将得到的浆液中再按比例加入发泡剂,迅速搅拌均匀进行发泡;在平板模具中铺设一层耐碱玻璃网格布;在耐碱布上铺设制备得到的浆料或者发泡水泥原料;然后铺设第二层耐碱玻璃网格布,养护至其硬化;
(2)制备得保温层的备硫氧镁发泡水泥:按配比称量各物料,将硫酸镁加入水中搅拌完全溶解,加入外加剂,搅拌混合均匀,加入氧化镁继续搅拌,再加入轻质骨料进行搅拌,搅拌成为均匀的浆液,加入发泡剂,迅速搅拌均匀进行发泡;在已经硬化的增强层硫氧镁水泥板上浇筑保温层,养护至硬化;
(3)脱模,切割;
(4)在所述增强层上喷涂装饰层,得到防火保温装饰一体板。
本发明制备得到的防火保温装饰一体板的性能如表1所示:
表1:
抗冲击性J/m2 |
>12 |
热阻m2·K/W |
>1.00 |
耐冻融性能 |
40次冻融循环后无破坏 |
吸水量Kg/m2 |
<0.1 |
耐燃烧性能h |
>4 |
在本发明的以下实施例中,使用以下原料:
轻烧氧化镁;
硫酸镁为烟气镁法脱硫生成的副产品硫酸镁;MgSO4:H2O比为1:7;
酸性粉煤灰(AFA),来自山西襄矿发电厂(含有主要成分:50wt%SiO2,25wt%Al2O3,9wt%CaO);
矿渣微粉,来自德龙钢铁(S90级)。
应该说明可使用的原料的纯度不是最重要的。许多外购材料可用作合适和廉价的原料。
在本发明中,外加剂用WJ-A,WJ-B,WJ-C,WJ-D,WJ-E,WJ-F,WJ-G,WJ-H表示。
实施例1:
硫氧镁水泥的配方如表2和3所示:
表2:水泥配方
水泥配方 |
MgO |
MgSO4 |
H2O |
填料类型 |
双氧水 |
保温层 |
300 |
300 |
300 |
粉煤灰,400 |
60 |
增强层 |
300 |
300 |
300 |
超细粉,400 |
0 |
按照1000份上述硫氧镁水泥中添加如表3所示重量份的外加剂。
表3:外加剂配方
外加剂 |
重量份 |
WJ-A:磷酸 |
5 |
WJ-B:木质素磺酸钠 |
5 |
WJ-D:蜜糖 |
10 |
WJ-F:十二烷基磺酸钠 |
2 |
WJ-G:聚丙烯纤维 |
20 |
所述外加剂G的添加量为所述硫氧镁水泥重量的1.5~3%,优选1.6~2.5%。
制备方法:
1、制备增强层的硫氧镁水泥:首先按配比称量各物料,然后将硫酸镁加入水中搅拌完全溶解,加入外加剂,搅拌混合均匀,加入氧化镁搅拌5Min,再加入轻质骨料进行搅拌,搅拌成为均匀的浆料;
2、制备得保温层的硫氧镁发泡水泥:首先按配比称量各物料,然后将硫酸镁加入水中搅拌完全溶解,加入外加剂,搅拌混合均匀,加入氧化镁搅拌5Min,再加入轻质骨料进行搅拌,搅拌成为均匀的浆液,加入发泡剂,迅速搅拌均匀进行发泡;
3、制备防火保温装饰一体板:在平板模具中铺设一层耐碱玻璃网格布,在耐碱布上浇筑增强层的硫氧镁水泥,然后铺设第二层耐碱玻璃网格布,养护至其硬化;在已经硬化的硫氧镁水泥板上浇筑保温层的发泡硫氧镁水泥,养护至硬化;脱模,进行切割切边,在增强层的表面层的表面喷涂氟碳漆装饰层,得到防火保温装饰一体板。保温层的厚度为100mm,容重为300kg/m3;增强层的厚度为5mm,容重为500kg/m3。
得到的一体化板性能如表4所示:
表4:
抗冲击性J/m2 |
13.4 |
热阻m2·K/W |
1.10 |
耐冻融性能 |
40次冻融循环后无破坏 |
吸水量Kg/m2 |
0.09 |
耐燃烧性能h |
5 |
实施例2:
硫氧镁水泥的配方如表5和6所示:
表5:水泥配方
水泥配方 |
MgO |
MgSO4 |
H2O |
填料类型 |
双氧水 |
保温层 |
300 |
300 |
300 |
粉煤灰,400 |
45 |
增强层 |
240 |
300 |
360 |
超细粉,600 |
10 |
按照1000份上述硫氧镁水泥中添加如表6所示重量份的外加剂。
表6:外加剂配方
制备方法:
1、制备增强层的硫氧镁发泡水泥:首先按配比称量各物料,然后将硫酸镁加入水中搅拌完全溶解,加入外加剂A,搅拌混合均匀,加入氧化镁搅拌5Min,再加入轻质骨料进行搅拌,搅拌成为均匀的浆料,加入发泡剂,迅速搅拌均匀进行发泡;
2、制备得保温层的硫氧镁发泡水泥:首先按配比称量各物料,然后将硫酸镁加入水中搅拌完全溶解,加入外加剂A,搅拌混合均匀,加入氧化镁搅拌5Min,再加入轻质骨料进行搅拌,搅拌成为均匀的浆液,加入发泡剂,迅速搅拌均匀进行发泡;
3、制备防火保温装饰一体板:在平板模具中铺设一层耐碱玻璃网格布,在耐碱布上浇筑增强层的硫氧镁水泥,然后铺设第二层耐碱玻璃网格布,养护至其硬化;在已经硬化的硫氧镁水泥板上浇筑保温层的发泡硫氧镁水泥,养护至硬化;脱模,进行切割切边,在增强层的表面层的表面喷涂金属漆装饰层,得到防火保温装饰一体板。保温层的厚度为90mm,容重为300kg/m3;增强层的厚度为15mm,容重为500kg/m3。其截面示意图如图1所示。
得到的一体化板性能如表7所示:
表7:
抗冲击性J/m2 |
13.1 |
热阻m2·K/W |
1.07 |
耐冻融性能 |
40次冻融循环后无破坏 |
吸水量Kg/m2 |
0.09 |
耐燃烧性能h |
4.5 |
对比例1~14
以矿渣微粉为轻质骨料,防火保温装饰一体板板主体的原料的配比如表8-1和8-2所示,其中外加剂的具体物质同实施例1,其中,外加剂C选自氯化钙、外加剂E选自聚乙烯醇、外加剂H选自硅烷;
表8-1:水泥配方
按照1000份上述硫氧镁水泥中添加如表8-2所示重量份的外加剂。
表8-2:外加剂配方
防火保温装饰一体板的制备方法同实施例1,制备得到的防火保温装饰一体板的参数如表9所示。
表9:防火保温装饰一体板性能
本申请虽然以较佳实施例公开如上,但并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下,都可以做出若干可能的变动和修改,因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。