CN106431172B - 改性硫镁防火门芯板及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法和应用。本发明所述防火门芯板包括氧化镁、硫酸镁、蛭石、增强剂、粘结剂，且所述氧化镁、硫酸镁、蛭石、增强剂、水性粘结剂的质量比为(35‑55)：(15‑25)：(3‑10)：(0.2‑0.6)：(0.5‑1.5)。本发明改性硫镁防火门芯板具有良好的抗折强度高、结构稳定、防火性能等特性以及对人体和环境无害等特性，应用范围广。本发明改性硫镁防火门芯板制备方法混料处理工艺简单易控制，原料易获取，对设备要求低，易大规模生产及推广。

Description

改性硫镁防火门芯板及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法和该改性硫镁防火门芯板的应用。
背景技术
在众多建筑材料中，防火门是防火环节中的重要防火环节之一。
当前，防火门大多采用防火门芯板制作，众所周知，采用防火门芯板制作的防火门不仅可以省去骨架支撑，还可以简化防火门的制作过程，提高生产效率，降低制造成本。但是，就目前的两种防火门芯板来说，第一种是以硅酸铝棉为主要材料的门芯板，由于其烟气毒性指标达不到国家标准，现在已被明令禁止使用；另一种是以膨胀珍珠岩为主要材料的门芯板，由于珍珠岩的自身的强度差，与钢板或多层板粘结后，薄钢板的加工变形、遇热变形，以及碰撞变形等因素，容易导致防火门芯板碎裂，从而影响防火门的整体性能。多层板与珍珠岩制成的芯料板粘结后，在运输、安装过程中，受外力冲撞容易使芯料板破裂，在发生火灾时，当多层板燃尽后，防火门便自行散架失去防火作用。
还有一种常用于制备防火门芯的防火材料——菱镁材料，菱镁发泡防火门芯是新一代不燃防火保温产品。主要是天然的氯氧镁无机环保材料，经机械流水作业压制复合而成。它具有不燃不爆，耐水、耐油、耐化学腐蚀，无毒以及机械强度高等特点。但是其也存在一定的问题，菱镁材料成分里含大量卤素离子(主要是氯离子)，因而在高温潮湿的环境下极易发生吸潮、易出现“反卤”现象，腐蚀防火门的框架材料而大大缩短防火门的服役期限。为了解决这一问题，众多科研人员及一线生产者试图用硫酸镁代替氯化镁。但仅仅用硫酸镁代替氯化镁来生产的防火门芯强度很低，无法满足生产应用的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法，以解决现有硫酸镁防火门芯板芯强度很低的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种改性硫镁防火门芯板。所述改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、硫酸镁、蛭石、增强剂、粘结剂，且所述氧化镁、硫酸镁、蛭石、增强剂、水性粘结剂的质量比为(35-55)：(15-25)：(3-10)：(0.2-0.6)：(0.5-1.5)。
本发明的另一方面，提供一种改性硫镁防火门芯板浆料。所述改性硫镁防火门芯板浆料包括以下质量百分比的组分：
本发明的又一方面，提供一种改性硫镁防火门芯板的制备方法。本发明制备方法包括以下基本步骤：
按照本发明改性硫镁防火门芯板浆料所含的组分及其比例分别量取各组分原料；
将量取的所述发泡剂和增强剂原料加入至发泡剂质量20-40倍的水中，得到发泡混合溶液；
称量取的硫酸镁、粘结剂、氧化镁、蛭石加入剩余的水中，进行混料处理，得到混合浆料；
将所述发泡混合溶液进行发泡处理后打入所述混合浆料中，继续进行混料处理，获得膏状改性硫镁防火门芯板浆料；
将所述改性硫镁防火门芯板浆料进行模压固化成型处理。
根据本发明的又一方面，提供了本发明改性硫镁防火门芯板或本发明制备方法制备的改性硫镁防火门芯板在木质防火门、钢质防火门、防盗门、防撬门、进户门、工艺门中的填充材料的应用。
与现有技术相比，本发明改性硫镁防火门芯板通过添加增强剂组分，可有效抑制Mg(OH)2相的存在，提高5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相的含量，从而使得本发明改性硫镁防火门芯板抗折强度显著提高。另外，所含的水性粘结剂能够与其他组分粘结，形成一整体，从而使得各组分之间起到协同作用下，赋予本发明改性硫镁防火门芯板高的抗折强度和结构稳定性以及防火性能，同时避免了本发明改性硫镁防火门芯板吸潮、返卤现象等不良现象发生。
本发明改性硫镁防火门芯板浆料不仅分散体系稳定，而且其被固化形成改性硫镁防火门芯板后，增强剂组分能有效抑制Mg(OH)2相的存在，提高5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相的含量，水性粘结剂能够与其他组分粘结形成一整体，从而使得各组分之间起到协同作用下，赋予本发明改性硫镁防火门芯板高的抗折强度和结构稳定性以及防火性能。
本发明改性硫镁防火门芯板的制备方法能够使得各组分能够充分分散，并发挥各组分之间的协效作用，保证了制备的改性硫镁防火门芯板具有抗折强度高、结构稳定、防火性能好的性能特点。而且本发明改性硫镁防火门芯板制备方法简单，环保，对人体和环境无害。另外，其制备方法工艺简单，条件易控制，原料易获取，对设备要求低，易大规模生产及推广。
正是由于本发明改性硫镁防火门芯板及其制备方法具有上述的性能和优点，因此，将其在木质防火门、钢质防火门、防盗门、防撬门、进户门、工艺门中应用时，使得含有本发明防火门芯板的木质防火门、钢质防火门、防盗门、防撬门、进户门、工艺门具有优异的防火性能，而且强度高和结构稳定，成本低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供一种具有抗折强度高、结构稳定的改性硫镁防火门芯板。在一实施例中，该改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、硫酸镁、蛭石、增强剂、粘结剂等组分。在一实施例中，所述氧化镁、硫酸镁、蛭石、增强剂、水性粘结剂的质量比为(35-55)：(15-25)：(3-10)：(0.2-0.6)：(0.5-1.5)。这样，以氧化镁、硫酸镁作为本发明实施例改性硫镁防火门芯板的基体材料，从而赋予本发明实施例改性硫镁防火门芯板耐高温高湿，使得改性硫镁防火门芯板不含氯元素，从而避免了现有菱镁发泡防火门芯板的高温易发生吸潮、返卤现象，而且对人体和环境无害。经研究发现，现有硫镁改性硫镁防火门芯板强度低的原因主要是其中含有大量的没有强度的Mg(OH)2相，因此，本发明实施例改性硫镁防火门芯板所含的增强剂可有效抑制硫酸镁转化Mg(OH)2相的量，保证高强度的5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相的含量，而使得本发明实施例改性硫镁防火门芯板抗折强度显著提高。所含的水性粘结剂能够与蛭石等其他组分粘结，形成一整体，从而使得各组分之间起到协同作用下，赋予本发明实施例改性硫镁防火门芯板高的抗折强度和结构稳定性以及防火性能。
在一实施例中，所含的水性粘结剂为偏硅酸钠粘结剂、硅酸钠粘结剂、硅溶胶粘结剂中的一种或几种混合物。该选用的水性粘结剂不仅具有良好的水溶性，能够在改性硫镁防火门芯板均匀分散，从而将各组分粘结一体，使各组分发挥作用，且各组分之间起到协效作用，从而提高本发明实施例改性硫镁防火门芯板高的抗折强度和结构稳定性。
在一实施例中，所含的增强剂为草酸、柠檬酸、乳酸中的一种或几种混合物。该选用的增强剂结剂能够有效抑制本发明实施例改性硫镁防火门芯板所含的增强剂可有效抑制硫酸镁转化Mg(OH)2相的量，保证高强度的5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相的含量，而使得本发明实施例改性硫镁防火门芯板抗折强度显著提高。
在一实施例中，所述改性硫镁防火门芯板的厚度控制为5-50mm。通过调节该改性硫镁防火门芯板进一步提高本发明实施例防火门芯板的抗折强度。
另外，本发明实施例改性硫镁防火门芯板可以按照下文的方法制备而成。
由上述可知，本发明实施例改性硫镁防火门芯板中Mg(OH)2相含量低5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相含量高，其具有高的抗折强度和结构稳定性以及防火性能。
作为本发明实施例的另一方面，提供了可以用于制备上文改性硫镁防火门芯板的浆料。本发明实施例改性硫镁防火门芯板浆料包括以下质量百分比的组分：
在一实施例中，所述水性粘结剂组分为偏硅酸钠、硅酸钠粘结剂、硅溶胶粘结剂中的一种或几种混合物。
在一实施例中，所述增强剂组分为草酸、柠檬酸、乳酸中的一种或几种混合物。
在另一实施例中，所述发泡剂为动植物蛋白类发泡剂。在具体实施例中，动植物蛋白类发泡剂可以选用本领域常规的动植物蛋白类发泡剂。该发泡剂具有良好的发泡性能，且发泡后稳定。
在一实施例中，所述蛭石的粒径为50-200目。该粒径范围的蛭石能够在本发明实施例改性硫镁防火门芯板浆料中均匀分散，并使得整个浆料分散体系保持良好的稳定性能，从而提高本发明实施例改性硫镁防火门芯板的抗折强度和防火性能。
因此，本发明实施例改性硫镁防火门芯板浆料不仅分散体系稳定，而且其被固化形成改性硫镁防火门芯板后，所含的增强剂组分能有效抑制Mg(OH)2相的存在，提高5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相的含量，水性粘结剂能够与其他组分粘结形成一整体，从而使得各组分之间起到协同作用下，赋予本发明实施例改性硫镁防火门芯板高的抗折强度和结构稳定性以及防火性能。
相应地，在上文所述改性硫镁防火门芯板和其浆料的基础上，本发明实施例还提供了本发明改性硫镁防火门芯板的一种制备方法。所述改性硫镁防火门芯板的制备方法包括如下步骤：
S01：按照上文所述的本发明实施例改性硫镁防火门芯板所含的组分比例分别量取各组分原料；
S02：将量取的所述发泡剂和增强剂原料加入至发泡剂质量20-40倍的水中，得到发泡混合溶液；
S03：称量取的硫酸镁、粘结剂、氧化镁、蛭石加入剩余的水中，进行混料处理，得到混合浆料；
S04：将所述发泡混合溶液进行发泡处理后打入所述混合浆料中，继续进行混料处理，获得膏状改性硫镁防火门芯板浆料；
S05：将所述改性硫镁防火门芯板浆料进行模压固化成型处理。
具体地，上述步骤S01中称取各组分均如上文改性硫镁防火门芯板浆料中所含的组分原料和含量，为了节约篇幅，在此不再赘述。
其中，该步骤S01中称取的氧化镁原料可以但不仅仅选用轻烧镁粉。硫酸镁原料可以但不仅仅选用七水硫酸镁，其为带结晶水的硫酸镁结晶颗粒。蛭石原料可以是常规的蛭石矿物，其具有层状结构和耐高温特性，一实施例中，如上文所述的，该蛭石的粒径控制为50-200目，可以是直接选用该粒径范围的蛭石原料，或者在进行混料之前，先对其粉碎处理，使得其粒径细化至50-200目。当水性粘结剂选用偏硅酸钠时，可以选用白色结晶状粉末的九水偏硅酸钠。
上述步骤S02中，发泡剂和增强剂原料加入水，使得两者充分溶解即可。
上述步骤S03中，作为一实施例，在加料的过程中，先将硫酸镁溶解后加入配比所需的粘结剂、氧化镁、蛭石进行混料处理。只要使得各组分充分溶解，蛭石充分分散的任何形式的混料处理均在本发明实施例公开的范围。
上述步骤S04中，发泡混合溶液的发泡处理可以按照常规发泡方式进行发泡，如采用发泡机进行发泡处理。经发泡后，打入步骤S03配制的混合浆料中进行继续混料处理，经混料处理后，膏状的如上文所述的本发明所述改性硫镁防火门芯板浆料。只要使得两者充分混合形成稳定的浆料体系，任何形式的混料处理均在本发明实施例公开的范围。
上述步骤S05中，所述模压固化成型是将步骤S04制备的膏状改性硫镁防火门芯板浆料加至防火门芯层的模具中，在一定的压力等条件下，使得该膏状改性硫镁防火门芯板浆料在模具内进行静置和固化成型。在一实施例中，所述模压固化成型的条件为：常温固化，在具体实施例中，固化时间为12-48h。
另外，理所当然的是，在上述步骤S05的固化处理后，还可以包括后续处理步骤，如脱模处理和根据尺寸的要求进行的裁剪处理等步骤。
由上述本发明实施例改性硫镁防火门芯板的制备方法可知，本发明实施例制备方法能够使得各组分能够充分分散，并发挥各组分之间的协效作用，保证了制备的改性硫镁防火门芯板具有抗折强度高、结构稳定、防火性能好的性能特点。而且本发明改性硫镁防火门芯板制备方法简单，环保，对人体和环境无害。另外，其制备方法工艺简单，条件易控制，原料易获取，对设备要求低，易大规模生产及推广。
在上文所述的本发明实施例改性硫镁防火门芯板及其制备方法的基础上，正如上文所述的改性硫镁防火门芯板具有抗折强度高、结构稳定、防火性能好的性能特点，而且环保，对人体无毒无害，因此，有效扩展了其应用范围。在一实施例中，本发明实施例改性硫镁防火门芯板被广泛用于木质防火门、钢质防火门、防盗门、防撬门、进户门、工艺门中的填充材料中，相应提高了采用本发明实施例改性硫镁防火门芯板的相关产品的性能。
以下结合具体优选实施例对本发明改性硫镁防火门芯板及其制备方法进行详细阐述。
实施例1
本实施例提供一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法。本实施例改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、草酸、九水偏硅酸钠等组分。
因此，本实施例改性硫镁防火门芯板浆料包括如下含量的氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、发泡剂、草酸、九水偏硅酸钠、水。
本实施例改性硫镁防火门芯板制备方法如下：
S11：称取0.2kg发泡剂、0.3kg草酸和6kg的水，混合均匀后倒入发泡机中准备发泡；
S12：称取13kg七水硫酸镁和13kg水，将七水硫酸镁溶解后加入0.5kg九水偏硅酸钠、32kg氧化镁、4kg蛭石进行混料处理，得到稀泥状混合物；
S13：启动发泡机，将泡沫打入所述稀泥状混合物中，继续进行混料处理，待混合均匀后得到膏状混合物；
S14：将所述膏状混合物倒入模具中，得到成型的改性硫镁防火门芯板；
S15：将所述成型的改性硫镁防火门芯板静置，使其常温固化后脱模；
S16：用切割机将固化后的成型的改性硫镁防火门芯板切割成产品所需大小，得到成品改性硫镁防火门芯板。
实施例2
本实施例提供一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法。本实施例改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、草酸、九水偏硅酸钠等组分。
因此，本实施例改性硫镁防火门芯板浆料包括如下含量的氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、发泡剂、草酸、九水偏硅酸钠、水。
本实施例改性硫镁防火门芯板制备方法如下：
S21：称取0.2kg发泡剂、0.4kg草酸和7kg的水，混合均匀后倒入发泡机中准备发泡；
S22：称取15kg七水硫酸镁和15kg水，将七水硫酸镁溶解后加入1.3kg九水偏硅酸钠、40kg氧化镁、5kg蛭石进行混料处理，得到稀泥状混合物；
S23：启动发泡机，将泡沫打入所述稀泥状混合物中，继续进行混料处理，待混合均匀后得到膏状混合物；
S24：将所述膏状混合物倒入模具中，得到成型的改性硫镁防火门芯板；
S25：将所述成型的改性硫镁防火门芯板静置，使其常温固化后脱模；
S26：用切割机将固化后的成型的改性硫镁防火门芯板切割成产品所需大小，得到成品改性硫镁防火门芯板。
实施例3
本实施例提供一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法。本实施例改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、草酸、九水偏硅酸钠等组分。
因此，本实施例改性硫镁防火门芯板浆料包括如下含量的氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、发泡剂、草酸、九水偏硅酸钠、水。
本实施例改性硫镁防火门芯板制备方法如下：
S31：称取0.3kg发泡剂、0.5kg草酸和12kg的水，混合均匀后倒入发泡机中准备发泡；
S32：称取16kg七水硫酸镁和16kg水，将七水硫酸镁溶解后加入1.1kg九水偏硅酸钠、50kg氧化镁、6kg蛭石进行混料处理，得到稀泥状混合物；
S33：启动发泡机，将泡沫打入所述稀泥状混合物中，继续进行混料处理，待混合均匀后得到膏状混合物；
S34：将所述膏状混合物倒入模具中，得到成型的改性硫镁防火门芯板；
S35：将所述成型的改性硫镁防火门芯板静置，使其常温固化后脱模；
S36：用切割机将固化后的成型的改性硫镁防火门芯板切割成产品所需大小，得到成品改性硫镁防火门芯板。
实施例4
本实施例提供一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法。本实施例改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、柠檬酸、硅酸钠粘结剂等组分。
因此，本实施例改性硫镁防火门芯板浆料包括如下含量的氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、发泡剂、柠檬酸、硅酸钠粘结剂、水。
本实施例改性硫镁防火门芯板制备方法如下：
S41：称取0.3kg发泡剂、0.6kg柠檬酸和6kg的水，混合均匀后倒入发泡机中准备发泡；
S42：称取14kg七水硫酸镁和14kg水，将七水硫酸镁溶解后加入0.9kg硅酸钠粘结剂、40kg氧化镁、5kg蛭石进行混料处理，得到稀泥状混合物；
S43：启动发泡机，将泡沫打入所述稀泥状混合物中，继续进行混料处理，待混合均匀后得到膏状混合物；
S44：将所述膏状混合物倒入模具中，得到成型的改性硫镁防火门芯板；
S45：将所述成型的改性硫镁防火门芯板静置，使其常温固化后脱模；
S46：用切割机将固化后的成型的改性硫镁防火门芯板切割成产品所需大小，得到成品改性硫镁防火门芯板。
实施例5
本实施例提供一种改性硫镁防火门芯板及其制备方法。本实施例改性硫镁防火门芯板包括氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、乳酸、硅溶胶粘结剂等组分。
因此，本实施例改性硫镁防火门芯板浆料包括如下含量的氧化镁、七水硫酸镁、蛭石、发泡剂、乳酸、硅溶胶粘结剂、水。
本实施例改性硫镁防火门芯板制备方法如下：
S51：称取0.3kg发泡剂、0.6kg乳酸和8kg的水，混合均匀后倒入发泡机中准备发泡；
S52：称取12kg七水硫酸镁和15kg水，将七水硫酸镁溶解后加入1.5kg硅溶胶粘结剂、35kg氧化镁、6kg蛭石进行混料处理，得到稀泥状混合物；
S53：启动发泡机，将泡沫打入所述稀泥状混合物中，继续进行混料处理，待混合均匀后得到膏状混合物；
S54：将所述膏状混合物倒入模具中，得到成型的改性硫镁防火门芯板；
S55：将所述成型的改性硫镁防火门芯板静置，使其常温固化后脱模；
S56：用切割机将固化后的成型的改性硫镁防火门芯板切割成产品所需大小，得到成品改性硫镁防火门芯板。
相关性能测试：
将上述实施例1～5中的成品改性硫镁防火门芯板经测试得知，密度280-350kg/m3，抗折强度1-5Mpa，耐燃温度800-1000℃，耐火极限1-2h，烟气毒性等级均达到准安全二级(ZA2)。
以上是对本发明所提供的改性硫镁防火门芯板及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改性硫镁防火门芯板，其特征在于，所述防火门芯板由如下重量百分含量的原料制备得到：
氧化镁 35~55%；
硫酸镁 15~25%；
蛭石 3~10%；
发泡剂 0.1~0.5%；
增强剂 0.2~0.6%；
水性粘结剂 0.5~1.5%；
水25~35%；其中，所述增强剂为草酸、柠檬酸、乳酸中的一种或几种混合物；所述水性粘结剂为偏硅酸钠粘结剂、硅酸钠粘结剂、硅溶胶粘结剂中的一种或几种混合物；
所述防火门芯板含有5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相，所述防火门芯板的厚度为5-50mm；
所述防火门芯板的密度为280-350kg/m3，抗折强度为1-5MPa，耐燃温度800-1000℃，耐火极限1-2h，烟气毒气等级均达到准安全二级。
2.根据权利要求1所述的改性硫镁防火门芯板，其特征在于所述发泡剂为动植物蛋白类发泡剂。
3.根据权利要求1所述的改性硫镁防火门芯板，其特征在于：所述蛭石的粒径为50-200目。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的改性硫镁防火门芯板的制备方法，其特征在于，包括以下基本步骤：
按照所述改性硫镁防火门芯板的原料组分及其比例分别量取各组分原料；
将量取的所述发泡剂和增强剂原料加入至发泡剂质量20-40倍的水中，得到发泡混合溶液；
称量取的硫酸镁、粘结剂、氧化镁、蛭石加入剩余的水中，进行混料处理，得到混合浆料；
将所述发泡混合溶液进行发泡处理后打入所述混合浆料中，继续进行混料处理，获得膏状改性硫镁防火门芯板浆料；
将所述改性硫镁防火门芯板浆料进行模压固化成型处理。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：经所述固化处理所形成的改性硫镁防火门芯板的厚度为5-50mm。
6.根据权利要求1-3任一所述的改性硫镁防火门芯板或由权利要求4-5任一所述的制备方法制备的改性硫镁防火门芯板在木质防火门、钢质防火门、防盗门、防撬门、进户门、工艺门中的应用。
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