CN107473690A - 一种蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料及其制备方法，其特征是：由低导热防火胶凝料和聚苯乙烯发泡颗粒组成，每立方重量配比为：低导热防火胶凝料∶聚苯乙烯发泡颗粒=180‑230∶6‑10，其中，每立方保温材料中低导热防火胶凝料由以下重量的原料组成：水玻璃50‑90kg、矿渣50‑75kg、滑石粉25‑35kg、钢渣25‑35kg、纤维0.1‑0.5kg、可再分散乳胶粉1.0‑3.0kg、稳泡剂1.0‑3.5kg、发泡剂2‑10kg、水2‑10kg。本发明具有优秀的防火能力、较低的导热系数及较高的强度。

Description

一种蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防火保温材料及其制备方法，特别涉及一种蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料及其制备方法。
背景技术
在建筑外墙做外保温，将整个建筑包围起来，以达到降低能耗的目的是建筑物节能降耗的通常做法。目前，市场上可应用这种做法的保温材料通常有有机类EPS、XPS、PU、酚醛以及无机类岩棉、无机多孔保温材料等。有机类保温材料保温能力好、质轻、施工方便，但这类材料极易发生火灾，近年来一系列重大火灾都是由外墙外保温材料引起的，其使用已经受到了全社会的关注；无机类保温材料防火性能好，可大大降低火灾隐患，但这类保温材料的保温能力低，导热系数普遍高于有机保温材料25％以上，有些甚至超过几倍，且重量大、施工难度大、稳定性不好、价格较高等。这些不足成为该类材料竞争力不强的主要因素。
发明内容
本发明的目的在于借鉴已有技术、提供一种容重在130-160kg/m3之间、具有较低导热系数(小于0.042w/m·k)、可达A级防火标准的聚苯乙烯发泡颗粒制品类蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，以克服现有技术下EPS板材防火性能差无法达到A级的不足。
本发明的目的还在于提供上述蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料的制备方法，该制备方法生产成本低、效率高。
本发明的第一个目的是通过以下的技术方案来实现的：
一种蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，由低导热防火胶凝料和聚苯乙烯发泡颗粒组成，每立方重量配比为：低导热防火胶凝料：聚苯乙烯发泡颗粒＝180-230∶6-10，其中，每立方保温材料中低导热防火胶凝料由以下重量的原料组成：水玻璃50-90kg、矿渣50-75kg、滑石粉25-35kg、钢渣25-35kg、纤维0.1-0.5kg、可再分散乳胶粉1.0-3.0kg、稳泡剂1.0-3.5kg、发泡剂2-10kg、水2-10kg。
所述的聚苯乙烯颗粒为原发性聚苯乙烯颗粒经过连续发泡而成，其容重为4.0-6.5kg/m3，水分含量为0％-3％，按体积比，颗粒直径3-6mm的占96％-100％，6mm以上的占0％-3％，3mm以下的占0％-1％。
所述的水玻璃为经过改性的高活性纳水玻璃、钾水玻璃和锂水玻璃中的至少一种，模数为1.0-2.0，波美度为40。
所述的滑石粉为市售一级滑石粉和二级滑石粉中的至少一种。
所述的矿渣为高炉粒化炉渣磨成细度为200-1000目的矿渣微粉。
所述的钢渣为细度200-1000目的转炉钢渣。
所述的纤维为长度0.5-2cm的高强束状纤，是聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维和聚氯乙烯纤维中的至少一种。
所述的可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉中的至少一种。
所述的发泡剂为10％-50％的工业用双氧水和市售铝粉膏中的至少一种。
所述的稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油脂肪酸单乙醇酰胺中的至少一种。
本发明的第二目的是通过以下技术方案来实现的：
所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料的制备方法，包括以下步骤：
1、将各种原料矿渣、滑石粉、钢渣、纤维和乳胶粉按照比例加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料；
2、按比例将聚苯乙烯发泡颗粒放入搅拌机进行搅拌，搅拌速度为30-180r/min，在搅拌过程中加入水玻璃和水，加入完成后再继续搅拌1-3min，得到分散均匀的聚苯颗粒湿料；
3、在保持搅拌机转速不变的情况下，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后按比例将发泡剂和稳泡剂加入到搅拌机中，搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料；
4、将混合物料注入一定比例的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4-6小时即可得到所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
本发明是以壳核——蜂巢结构为原理，壳层用低导热防火胶凝料，内核用聚苯乙烯发泡颗粒，经过混合成为壳核结构体，再通过模具挤压、养护、切割而制备成的防火保温材料，其具有优秀的防火能力，经检测可达GBT8624-2006中规定的A2级，且该材料具有较低的导热系数、较高的强度、重量轻，与现有施工方法相比，操作简便，与墙体粘结力好，并具有以下明显的优点：
1、本发明以普通聚苯乙烯发泡颗粒为主要改造对象，采用壳核——蜂巢的技术原理，即用低导热性防火胶凝材料均匀包覆聚苯乙烯发泡颗粒，在颗粒表面形成一薄层防火隔离屏障，与颗粒形成壳核结构，材料成型后，壳核结构紧密连接，类似蜂巢结构，材料收到火焰攻击时，有机颗粒迅速收缩到壳层上，而壳层阻止了火焰的进一步攻击，因而形成良好的防火性能，将非阻燃性聚苯乙烯发泡颗粒改造成为可达到A级的防火保温材料。
2、本发明通过限位挤压——计算压缩比例，压缩到一定比例后压力不再上升的做法，将发泡颗粒紧密挤压在一起，发泡颗粒与颗粒之间只有一层很薄的胶凝材料，此外在颗粒之间的小空隙中，有低导热胶凝材料的发泡体填充，因而可保证该材料的导热系数较低，接近聚苯板本身的导热系数，保温性能优良。
3、本发明制备防火保温材料的胶凝材料主要原料来源于工业废渣，原材料来源十分丰富，可大量消耗工业固废，且生产过程绿色环保。
4、本发明生产的保温材料除了具有优良的防火保温性能，还具有生产工艺简单、产品耐久性好、耐候性好、粘结牢固的特点。本发明既可应用于建筑作为外墙外保温材料使用，也可作为夹心板芯材、室内保温材料等来使用。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度400目的矿渣60kg、一级滑石粉28kg、细度400目钢渣28kg、聚丙烯纤维0.12kg、可再分散乳胶粉1.5kg、钠水玻璃60kg、水2.5kg、发泡剂4.5kg、稳泡剂1.5kg、容重为4.5kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒7.0kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度400目的矿渣60kg，一级滑石粉28kg，细度400目钢渣28kg，聚丙烯纤维0.12kg，可再分散乳胶粉1.5kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为4.5kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒7.0kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为60r/min，在搅拌过程中加入钠水玻璃60kg和水2.5kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂4.5kg、稳泡剂1.5kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护6小时即可得到所述蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
实施例2
本实施例提供的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度600目的矿渣65kg、二级滑石粉33kg、细度500目钢渣33kg、聚酰胺纤维0.15kg、可再分散乳胶粉1.8kg、钾水玻璃65kg、水3.4kg、发泡剂4.0kg、稳泡剂1.8kg、容重为4.8kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒7.5kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度600目的矿渣65kg，二级滑石粉33kg，细度500目钢渣33kg，聚酰胺纤维0.15kg，可再分散乳胶粉1.8kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为4.8kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒7.5kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为80r/min，在搅拌过程中加入钾水玻璃65kg和水3.4kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂4.0kg、稳泡剂1.8kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护5小时即可得到所述蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
实施例3
本实施例提供的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度325目的矿渣70kg、一、二级滑石粉按任意比例混合粉体30kg、细度450目钢渣30kg、聚乙烯醇纤维0.2kg、可再分散乳胶粉2.0kg、锂水玻璃75kg、水4.0kg、发泡剂6.5kg、稳泡剂2.2kg、容重为5.5kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒8.6kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度325目的矿渣70kg，一、二级滑石粉按任意比例混合粉体30kg，细度450目钢渣30kg，聚乙烯醇纤维0.2kg，可再分散乳胶粉2.0kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为5.5kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒8.6kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为45r/min，在搅拌过程中加入锂水玻璃75kg和水4.0kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂6.5kg、稳泡剂2.2kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4.5小时即可得到所述蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
实施例4
本实施例提供的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度650目的矿渣55kg、一级滑石粉29kg、细度650目钢渣29kg、聚丙烯腈纤维0.3kg、可再分散乳胶粉2.1kg、钾水玻璃与钠水玻璃按1∶1的比例混合物58kg、水4.5kg、发泡剂3.5kg、稳泡剂2.0kg、容重为4.0kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒6.5kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度650目的矿渣55kg，一级滑石粉29kg，细度650目钢渣29kg，聚丙烯腈纤维0.3kg，可再分散乳胶粉2.1kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为4.0kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒6.5kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为30r/min，在搅拌过程中加入钾水玻璃与钠水玻璃按1∶1的比例混合物58kg和水4.5kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂3.5kg、稳泡剂2.0kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护6小时即可得到所述蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
实施例5
本实施例提供的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料由以下重量的原料组成：细度800目的矿渣72kg、二级滑石粉25kg、细度700目钢渣25kg、聚氯乙烯纤维和聚丙烯纤维按1∶1混合的混合物0.4kg、可再分散乳胶粉2.5kg、钾水玻璃、锂水玻璃与钠水玻璃按任意比混合的混合物82kg、水4.5kg、发泡剂8.5kg、稳泡剂3.0kg、容重为6.0kg/m3的聚苯乙烯发泡颗粒9.0kg。
上述原料按照以下方法制备本发明所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料：
1、胶凝材料粉体的制备：称取细度800目的矿渣72kg，二级滑石粉25kg，细度700目钢渣25kg，聚氯乙烯纤维和聚丙烯纤维1∶1混合的混合物0.4kg，可再分散乳胶粉2.5kg，加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料。
2、聚苯乙烯发泡颗粒湿料的制备：称取容重为6.0kg/m3聚苯乙烯发泡颗粒9.0kg，放入无重力搅拌机中，搅拌速度为120r/min，在搅拌过程中加入钾水玻璃、锂水玻璃与钠水玻璃按任意比混合的混合物82kg和水4.5kg，加入完成后再继续搅拌1.5min，得到分散均匀的聚苯乙稀发泡颗粒湿料。
3、在继续搅拌的同时，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后向搅拌均匀的料中加入发泡剂8.5kg、稳泡剂3.0kg，并搅拌搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料。
4、将混合料注入1m3的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4小时即可得到所述蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
本发明不局限于上述特定的实施方案范围内，本领域技术人员根据前文的描述，就能够根据实际需要找到不同的调整方案，这些调整都应在本文所附的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：由低导热防火胶凝料和聚苯乙烯发泡颗粒组成，每立方重量配比为：低导热防火胶凝料：聚苯乙烯发泡颗粒＝180-230∶6-10，其中，每立方保温材料中低导热防火胶凝料由以下重量的原料组成：水玻璃50-90kg、矿渣50-75kg、滑石粉25-35kg、钢渣25-35kg、纤维0.1-0.5kg、可再分散乳胶粉1.0-3.0kg、稳泡剂1.0-3.5kg、发泡剂2-10kg、水2-10kg。
2.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的聚苯乙烯颗粒为原发性聚苯乙烯颗粒经过连续发泡而成，其容重为4.0-6.5kg/m3，水分含量为0％-3％，按体积比，颗粒直径3-6mm的占96％-100％，6mm以上的占0％-3％，3mm以下的占0％-1％。
3.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的水玻璃为经过改性的高活性纳水玻璃、钾水玻璃和锂水玻璃中的至少一种，模数为1.0-2.0，波美度为40。
4.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的滑石粉为市售一级滑石粉和二级滑石粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的矿渣为高炉粒化炉渣磨成细度为200-1000目的矿渣微粉；所述的钢渣为细度200-1000目的转炉钢渣。
6.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的纤维为长度0.5-2cm的高强束状纤维，是聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和聚氯乙烯纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的发泡剂为10％-50％的工业用双氧水和市售铝粉膏中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料，其特征是：所述的稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油脂肪酸单乙醇酰胺中的至少一种。
10.一种权利要求1所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料制备方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将各种原料矿渣、滑石粉、钢渣、纤维和乳胶粉按照比例加入到无重力混合搅拌机中，在120r/min的速度下分散2min，得到混合均匀的粉体原料；
(2)按比例将聚苯乙烯发泡颗粒放入搅拌机进行搅拌，搅拌速度为30-180r/min，在搅拌过程中加入水玻璃和水，加入完成后再继续搅拌1-3min，得到分散均匀的聚苯颗粒湿料；
(3)在保持搅拌机转速不变的情况下，将混合好的粉体原料加入到聚苯乙烯发泡颗粒湿料中，继续搅拌1.5min；之后按比例将发泡剂和稳泡剂加入到搅拌机中，搅拌0.5min，得到混合好的壳核型混合物料；
(4)将混合物料注入一定比例的模具中，通过限位挤压，在持续压力下养护4-6小时即可得到所述的蜂巢结构原理建筑外墙防火保温材料。
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