CN107572965B - 一种防火板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防火板材及其制备方法，涉及材料制备技术领域。该防火板材由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括25‑40份变质大理岩粉末、6‑15份增强纤维、3‑10份阻燃剂、20‑30份硅酸盐水泥和3‑10份分散剂。防火板材的制备方法包括：将变质大理岩粉末、增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂混合均匀并粉碎得到混合粉体；将混合粉体在固定模具中加压成型。应用本发明中的配方和制备方法得到的板材的阻燃性能十分优异，且制造成本较低方法简便易行，具有很好得市场应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料制备技术领域，且特别涉及一种防火板材及其制备方法。
背景技术
防火板材又称耐火板，具有耐磨、耐用消费品高温、耐划、抗渗透、易清洁的特征。随着人们生活水平的提升，对于建筑用材的要求越来越高，不在满足于功能单一的板材结构。
但是，现有的板材机构的防火性能差，防火板材一般而言制造成本低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防火板材，旨在提升板材的阻燃性能并降低板材的生产成本。
本发明的另一目的在于提供一种防火板材的制备方法，制备方法简便易行适于工业化应用。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种防火板材，由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括25-40份变质大理岩粉末、6-15份增强纤维、3-10份阻燃剂、20-30份硅酸盐水泥和3-10份分散剂。
本发明还提出一种防火板材的制备方法，包括以下步骤：
将变质大理岩粉末、增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂混合均匀并粉碎得到混合粉体；将混合粉体在固定模具中加压成型。
本发明实施例提供一种防火板材的有益效果是：该防火板材由变质大理岩粉末、增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂制备而得，充分利用变质大理岩的废角料基料的成本低，配合一定比例的增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂，显著增强其阻燃性能，起到防火的效果，应用范围广。本发明还提供了一种防火板材的制备方法，其方法简便易行，适于工业化应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种防火板材及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括25-40份变质大理岩粉末、6-15份增强纤维、3-10份阻燃剂、20-30份硅酸盐水泥和3-10份分散剂。
优选地，多种原料包括30-40份变质大理岩粉末、8-15份增强纤维、6-10份阻燃剂、25-30份硅酸盐水泥和3-8份分散剂；更优选地，33-35份变质大理岩粉末、10-15份增强纤维、6-8份份阻燃剂、25-28份硅酸盐水泥和5-8份分散剂。
需要说明的是，防火板材的原料采用上述比例能够保证制备得到的板材的阻燃性能和各项性能的稳定性，在上述比例范围内各组分可以起到很好地协同增效作用，尤其对于基料变质大理岩粉末和其他助剂的比例配伍对于提升产品的阻燃性能至关重要。采用大理岩为基材一定程度上可以提升板材的强度并降低成本，在上述比例范围内配合增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂得到各项性能良好且阻燃性能优异的防火板材。若各原料使用的比例超过或低于本发明实施例中记载的比例，则可能导致制备得到的防火板材的阻燃性能降低且容易发生开裂现象，稳定性能受到影响。
大理岩是一种变质岩，由碳酸盐岩经区域变质作用或接触变质作用形成，主要由方解石和白云石组成，此外含有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、斜长石、石英、方镁石等，通常白色和灰色大理岩居多。本发明的基料采用当地产量较多的变质大理岩可以有效降低工艺成本。
增强纤维，可以为玻璃纤维、碳纤维或麻纤维，其通过与基体材料通过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。能够显著增强材料的比强度和比模量，同时提升材料的抗腐蚀性和耐久性能。阻燃剂的加入，使得该界面剂具有阻燃效果，能够有效的预防火灾。阻燃剂，可以为自眯基脲或硼酸锌，发明人发现采用这两种阻燃剂和基材配伍能够显著增强基材的阻燃性能。
硅酸盐水泥也是防火板材的材料中的主要成分，其主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。本发明实施例中硅酸盐水泥可以显著增强材料的强度。
加入分散剂，有助于提高界面剂原料的分散性，进而保障最后制备的界面层的平整性和均匀度。分散剂可以为硬脂酸钙、聚乙二醇或聚乙烯蜡，在上述比例下采用硬脂酸钙、聚乙二醇或聚乙烯蜡作为分散剂可以显著改善粉体的分散性能提升材料的稳定性。
进一步地，多种原料还包括5-15份耐水调和粉，优选地，多种原料还包括8-12份耐水调和粉。耐水调和粉为自制调和助剂，用于增强板材的防水性能，发明人发现在此比例范围内配合变质大理岩粉末等其他组分得到的板材的防水性能十分优异。
具体地，耐水调和粉包括耐水胶粉和聚氨酯，且耐水胶粉和聚氨酯的质量比为3-7:1，优选地，耐水胶粉和聚氨酯的质量比为4-5:1。发明人经过试验发现，耐水胶粉和聚氨酯起到很好地协同增效作用，和上述原料混合制成板材可以显著提升产品的防水性能。耐水胶粉和聚氨酯采用上述的比例也是为了增强其协同作用，最大程度地增强板材的防水性能。若超过或低于上述比例范围则很有可能导致板材的防水性能不佳，原料间的分散性差容易开裂等现象。
进一步地，多种原料还包括3-8份混合助剂，混合助剂包括消泡剂和粘结剂，消泡剂和粘结剂的质量比为1.5-2:1。混合助剂为发明人经过试验筛选出的，采用上述比例的助剂，可以使得混合助剂的消泡性能和对其他成分的粘结力都保持在最佳水平，对于提升板材的品质具有重要作用。
具体地，消泡剂用于降低在板材的加工过程中的表面张力，抑制泡沫产生，可以为乳化硅油、聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯甘油醚等。催干剂主要作用是加速漆膜的氧化、聚合、干燥，达到快干的目的，如二月桂酸二丁基锡。粘结剂可以有效增强磨料和基体的黏结强度，如氰基丙烯酸酯-聚乙二醇或氰基丙烯酸酯粘结剂。
混合助剂还包括催干剂，消泡剂、催干剂和粘结剂的质量比为1.5-2:1:1。催干剂主要作用是加速漆膜的氧化、聚合、干燥，达到快干的目的，如二月桂酸二丁基锡。
需要说明的是，催干剂，消泡剂和粘结剂为统称，可以为常用的增效助剂。材料成分中未写入溶剂水，在此不做过多赘述。
本发明实施例还提供了一种防火板材的制备方法，包括以下步骤：将变质大理岩粉末、增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂混合均匀并粉碎得到混合粉体；将混合粉体在固定模具中加压成型。
将本发明防火板材中各原料按照各自的配比加入混合，并粉碎后在固定模具中加压成型，液压压力大致为40-70兆帕。在混合过程中可以配合机械搅拌装置使混合更加均匀。
优选地，在成型后还可以恒温烘干，加快其干燥速率，干燥完成后再自然冷却。
具体地，混合粉体的制备过程包括：将变质大理岩粉末、增强纤维和硅酸盐水泥研磨至1000-1200目得到第一混合粉体；将第一混合粉体与阻燃剂、分散剂在50-60℃的温度条件下搅拌混合。将变质大理岩粉末、增强纤维和硅酸盐水泥先研磨至1000-1200目，可以在后续的混合过程中混合更加均匀，在50-60℃的温度下混合可以增强各组分混合的均匀度，有利于最终提升防火板材的综合性能。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括25份变质大理岩粉末、6份玻璃纤维、3份自眯基脲、20份硅酸盐水泥和3份硬脂酸钙。
本实施例还提供了一种防火板材的制备方法，其包括以下步骤：
将25份变质大理岩粉末、6份玻璃纤维、3份自眯基脲、20份硅酸盐水泥和3份硬脂酸钙混合均匀并粉碎得到混合粉体；将混合粉体与水混合得到质量分数为50％的溶液，倒入固定模具中加压成型，液压机压力为50MPa。
实施例2
本实施例提供一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括40份变质大理岩粉末、15份碳纤维、10份硼酸锌、30份硅酸盐水泥和10份聚乙二醇。
本实施例还提供了一种防火板材的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将40份变质大理岩粉末、15份碳纤维和30份硅酸盐水泥研磨至1000目得到第一混合粉体。
其次，第一混合粉体与10份硼酸锌和10份聚乙二醇在50℃的温度条件下搅拌混合得到混合粉体。
最后，将混合粉体与水混合得到质量分数为50％的溶液，倒入固定模具中加压成型，液压机压力为50MPa。
实施例3
本实施例提供一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括30份变质大理岩粉末、8份碳纤维、6份硼酸锌、25份硅酸盐水泥、8份聚乙二醇和5份耐水调和粉；其中，耐水调和粉包括耐水胶粉和聚氨酯，且耐水胶粉和聚氨酯的质量比为3:1。
本实施例还提供了一种防火板材的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将30份变质大理岩粉末、8份碳纤维和25份硅酸盐水泥研磨至1200目得到第一混合粉体。
其次，第一混合粉体与6份硼酸锌、8份聚乙二醇、3.75份耐水胶粉和1.25份聚氨酯在60℃的温度条件下搅拌混合得到混合粉体。
最后，将混合粉体与水混合得到质量分数为50％的溶液，倒入固定模具中加压成型，液压机压力为50MPa。
实施例4
本实施例提供一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括33份变质大理岩粉末、10份麻纤维、8份硼酸锌、28份硅酸盐水泥、5份聚乙烯蜡、15份耐水调和粉和3份混合助剂；其中，耐水调和粉包括耐水胶粉和聚氨酯，且耐水胶粉和聚氨酯的质量比为7:1，混合助剂包括乳化硅油和氰基丙烯酸酯-聚乙二醇，乳化硅油和氰基丙烯酸酯-聚乙二醇的质量比为1.5:1。
本实施例还提供了一种防火板材的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将33份变质大理岩粉末、10份麻纤维和28份硅酸盐水泥研磨至1200目得到第一混合粉体。
其次，第一混合粉体与8份硼酸锌、5份聚乙烯蜡、13.125份耐水胶粉、1.875份聚氨酯、1.8份乳化硅油和1.2份氰基丙烯酸酯-聚乙二醇在60℃的温度条件下搅拌混合得到混合粉体。
最后，将混合粉体与水混合得到质量分数为50％的溶液，倒入固定模具中加压成型，液压机压力为50MPa。
实施例5
本实施例提供一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括35份变质大理岩粉末、15份麻纤维、8份硼酸锌、28份硅酸盐水泥、5份聚乙烯蜡、8份耐水调和粉和8份混合助剂；其中，耐水调和粉包括耐水胶粉和聚氨酯，且耐水胶粉和聚氨酯的质量比为4:1，混合助剂包括聚二甲基硅氧烷、氰基丙烯酸酯和二月桂酸二丁基锡，聚二甲基硅氧烷、氰基丙烯酸酯和二月桂酸二丁基锡的质量比为2:1:1。
本实施例还提供了一种防火板材的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将35份变质大理岩粉末、15份麻纤维和28份硅酸盐水泥研磨至1200目得到第一混合粉体。
其次，第一混合粉体与8份硼酸锌、5份聚乙烯蜡、6.4份耐水胶粉、1.6份聚氨酯、4份聚二甲基硅氧烷、2份氰基丙烯酸酯和2份二月桂酸二丁基锡在60℃的温度条件下搅拌混合得到混合粉体。
最后，将混合粉体与水混合得到质量分数为50％的溶液，倒入固定模具中加压成型，液压机压力为50MPa。
实施例6
本实施例提供一种防火板材，其由多种原料制成，按重量份数计，多种原料包括35份变质大理岩粉末、15份麻纤维、8份硼酸锌、28份硅酸盐水泥、5份聚乙烯蜡、12份耐水调和粉和8份混合助剂；其中，耐水调和粉包括耐水胶粉和聚氨酯，且耐水胶粉和聚氨酯的质量比为5:1，混合助剂包括聚氧丙烯甘油醚、氰基丙烯酸酯和二月桂酸二丁基锡，聚氧丙烯甘油醚、氰基丙烯酸酯和二月桂酸二丁基锡的质量比为2:1:1。
本实施例还提供了一种防火板材的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将35份变质大理岩粉末、15份麻纤维和28份硅酸盐水泥研磨至1200目得到第一混合粉体。
其次，第一混合粉体与8份硼酸锌、5份聚乙烯蜡、10份耐水胶粉、2份聚氨酯、4份聚氧丙烯甘油醚、2份氰基丙烯酸酯和2份二月桂酸二丁基锡在60℃的温度条件下搅拌混合得到混合粉体。
最后，将混合粉体与水混合得到质量分数为50％的溶液，倒入固定模具中加压成型，液压机压力为50MPa。
试验例
按照GB8410-2006中的测试方法测定实施例1-6中得到板材的阻燃性能，结果见表1。
表1本发明中制备的防火板材的阻燃性能测试结果
由表1可知，由本发明配方和制备方法得到的防火板材的综合性能十分优异。阻燃性能基本都达到了A-0，且力学性能也十分优异。实施例1-6中产品的阻燃性能等级更高，这可能与制备过程中原料的混合顺序和混合温度的控制有关。
综上所述，本发明提供的一种防火板材，其由一定比例的大理岩、增强纤维、阻燃剂、硅酸盐水泥和分散剂为原料，得到各项性能良好且阻燃性能优异的防火板材。阻燃性能等级较高，且力学性能也十分优异，应用前景十分广阔。本发明还提供了一种防火板材的制备方法，其将上述比例的各组分混合粉碎并采用一般的成型加工技术制备得到防火板材，方法简便易行，适于工业化应用。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种防火板材，其特征在于，所述防火板材由多种原料制成，按重量份数计，所述多种原料包括25-40份变质大理岩粉末、6-15份增强纤维、3-10份阻燃剂、20-30份硅酸盐水泥、3-10份分散剂、3-8份混合助剂和5-15份耐水调和粉；
所述耐水调和粉由耐水胶粉和聚氨酯组成，且所述耐水胶粉和所述聚氨酯的质量比为3-7:1；
所述混合助剂由消泡剂、粘结剂和催干剂组成，所述消泡剂、所述催干剂和所述粘结剂的质量比为1.5-2:1:1。
2.根据权利要求1所述的防火板材，其特征在于，所述多种原料包括30-40份所述变质大理岩粉末、8-15份所述增强纤维、6-10份所述阻燃剂、25-30份所述硅酸盐水泥、8-12份耐水调和粉和3-8份所述分散剂。
3.根据权利要求2所述的防火板材，其特征在于，所述多种原料包括33-35份所述变质大理岩粉末、10-15份所述增强纤维、6-8份所述阻燃剂、25-28份所述硅酸盐水泥和5-8份所述分散剂。
4.根据权利要求1所述的防火板材，其特征在于，所述耐水胶粉和所述聚氨酯的质量比为4-5:1。
5.根据权利要求1所述的防火板材，其特征在于，所述增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维和麻纤维中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的防火板材，其特征在于，所述阻燃剂选自眯基脲和硼酸锌中的任意一种。
7.根据权利要求1中所述的防火板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述变质大理岩粉末、所述增强纤维、所述阻燃剂、所述硅酸盐水泥、所述耐水调和粉、所述混合助剂和所述分散剂混合均匀并粉碎得到混合粉体；
将所述混合粉体在固定模具中加压成型。
8.根据权利要求7所述的防火板材的制备方法，其特征在于，所述混合粉体的制备过程包括：
将变质大理岩粉末、增强纤维和硅酸盐水泥研磨至1000-1200目得到第一混合粉体；
将第一混合粉体与阻燃剂、所述耐水调和粉、所述混合助剂和分散剂在50-60℃的温度条件下搅拌混合。
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