CN107698227A - 一种无机发泡建筑保温板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无机发泡建筑保温板的制备方法，采用改性膨胀珍珠岩、二氧化硅气凝胶、空心玻化微珠、埃洛石纳米管、混合阻燃剂、混合胶凝材料、水及无机发泡剂为原料发泡成型制备而得。本发明的保温板具有极佳的温度稳定性和化学稳定性，具有不开裂、不脱落、节能环保无公害、防火不燃安全性好，强度高等特点；其施工简便、施工期短、质量好、应用范围广，是一种可以应用于各种建筑外墙及防火隔离带、屋面的保温材料。
Description
本发明申请是母案申请“一种无机发泡建筑保温板及其制备方法”的分案申请，母案申请的申请号为2015103385477，申请日为2015年6月17日。
技术领域
本发明属于建环保节能建筑保温材料技术领域，更加具体地说，涉及一种无机发泡建筑保温板及其制备方法。
背景技术
中国的外墙保温行业是一个巨大的市场，在经过了建筑保温行业关于防火安全和节能效率的反复纠缠后，行业积累了许多正反两方面的经验和教训。虽然过去只顾节能不顾防火飞做法已经让我们付出了沉重的代价，但是近年来只顾防火不顾节能和系统安全性的做法更忽略了许多安全隐患。不论泡沫聚苯还是泡沫氨酯等其它有机保温材料，都具有易燃性、耐用寿命短、不隔音等缺陷。传统的EPS聚苯板经加工后得到普通阻燃B1、B2级别的保温板，遇火收缩，熔滴，冒黑烟，火焰易穿透；石墨聚苯板：聚苯颗粒添加石墨经加工后得到的阻燃B1级别的保温板，遇火收缩，熔滴，阻燃，冒黑烟，火焰易穿透；改性聚苯板又称热固型聚苯板，是普通聚苯颗粒经特殊工艺，将酚醛树脂等材料涂膜搅拌，抽真空烘干切割工序后得到的阻燃B1级保温板，遇火时不收缩，不熔滴，阻燃，不易被火焰穿透，但冒黑烟，有刺激性气味，市场多冒充A2级别。这些现有常用的聚苯板都存在一些安全上的隐患，因此一种阻燃级别高、安全可靠，性价比又高的保温材料是目前行业亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，旨在提供一种无机发泡建筑保温材料板及其制备方法，本发明的无机发泡建筑保温板具有极佳的温度稳定性和化学稳定性，不开裂、不脱落、节能环保无公害、防火不燃安全性好，强度高等特点，可以应用于各种建筑外墙及防火隔离带、屋面的保温材料，并且施工简便、施工期短、质量好、应用范围广。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种无机发泡建筑保温板及其制备方法，由下述原料按照下述步骤进行制备：
原料由改性膨胀珍珠岩25-35质量份、二氧化硅气凝胶45-50质量份、空心玻化微珠100-130质量份、埃洛石纳米管10-15质量份、混合阻燃剂100-120质量份、混合胶凝材料250-300质量份、水300-400质量份和无机发泡剂10-15质量份组成；
按照下述步骤进行制备：
步骤1，将改性膨胀珍珠岩、二氧化硅气凝胶、空心玻化微珠、埃洛石纳米管、混合阻燃剂、混合胶凝材料按照上述比例进行配比，送入搅拌机内搅拌均匀；
步骤2，向步骤(1)中搅拌均匀的体系内加入水并混合均匀得到混合浆料，然后再向混合浆料中加入无机发泡剂并搅拌均匀；
步骤3，将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板。
在上述技术方案中，所述改性膨胀珍珠岩按照下述步骤进行制备：将膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的水溶液混合搅拌均匀，在70—80℃下浸泡4—6h后干燥；在甲基硅酸钠的水溶液中，甲基硅酸钠的质量百分数为5—10％；膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的质量比为1：(1—10)。
在上述技术方案中，所述二氧化硅气凝胶为疏水型二氧化硅气凝胶且为工业级，比表面积为500-700m2/g，并且具有耐高温、导热系数低、密度小、强度高、绿色环保、防水不燃等优越性能，同时兼具优越的隔声减震性能。
在上述技术方案中，所述空心玻化微珠(s15)为工业级，是一种酸性玻璃质溶岩矿物质(松脂岩矿砂)，主要化学成份是SiO2﹑Al2O3﹑CaO,属无机非金属材料，,是一种尺寸微小的空心玻璃球体,典型粒径范围10-180微米，堆积密度0.1-0.25克/立方厘米,具有质轻、低导热、隔音、高分散、电绝缘性和热稳定性好等优点，细度为1000-1200目。
在上述技术方案中，所述混合阻燃剂是由氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂组成的混合物，氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂的质量比为6：(2.5—3)：2：(1—1.5)：(0.8—1.2)：2；所述膨胀型阻燃剂(IFR)为氮-磷系的膨胀型阻燃剂，氮含量为18±l wt％，磷含量为22±2wt％，由脲磷酸盐、淀粉、酚醛树脂、聚酰胺、脲醛树脂组成。
在上述技术方案中，所述的混合胶凝材料是由阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃组成的混合物，阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃的质量比为(2.5-3):(2-2.5):(1-1.2):(8.5-9)；所述阿拉伯胶粉为化学纯，是一种水溶性天然胶，无色，无味，植物纤维丰富,具有良好的溶解性及较低的溶液粘度,不溶于酒精等有机溶剂和油脂，能与大部分天然胶相互兼容，对热、酸环境稳定；所述可分散乳胶粉为工业级，与水接触后可以很快再分散成乳液，是乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、或者丙烯酸共聚物水玻璃为硅酸钠的水溶液，所述羟甲基纤维素的重均分子量为九万—十二万，所述水玻璃为硅酸钠的水溶液，硅酸钠质量百分含量为40％。
在上述技术方案中，所述无机发泡剂为碳酸氢铵或者碳酸氢钠中的一种。
在上述技术方案中，在所述原料中，氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙的细度为800-900目。
在上述技术方案中，所述原料除水之外，均为粉料。
优选地，原料由改性膨胀珍珠岩为25-30质量份、二氧化硅气凝胶48-50质量份、空心玻化微珠110-120质量份、埃洛石纳米管12-15质量份、混合阻燃剂110-120质量份、混合胶凝材料270-300质量份、水300-360质量份和无机发泡剂12-15质量份组成。
在上述技术方案中，每个质量份为1g。
在所述步骤1中，搅拌时间为0.5-1小时。
在所述步骤2中，加水混合均匀时进行搅拌，搅拌时间为10-20分钟；
在所述步骤2中，加入无机发泡剂并搅拌均匀，搅拌时间为10-15分钟；
在所述步骤3中，无机发泡建筑保温板的规格尺寸是：长为300mm～600mm；宽为300mm～600mm；高为40mm～60mm。
本发明的无机发泡保温板主要由改性膨胀珍珠岩、泡腔和二氧化硅气凝胶颗粒结构组成，在发泡剂与无机浆料搅拌混合成型过程中，空心玻化微珠、埃洛石纳米管、混合阻燃剂和混合胶凝材料在发泡作用下实现在体系中的均匀分散。
本发明无机发泡建筑保温板严格按照国家《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》研制，利用无机材料的不燃及发泡产生的大量密闭气孔达到防火、轻质、保温的效果，通过发泡剂与无机浆料搅拌混合成型的一种无机发泡建筑保温板。试样容重测定利用BSA224S精准电子天平称取质量，测试试样尺寸为300mm×300mm×40mm，再根据容量的定义(即材料的密度，单位容积内保温材料的重量)计算出试样的容重，得到该无机发泡建筑保温板的容重为150.0-180.0kg/m3。热导率通过由德国耐驰仪器制造有限公司提供的HFM-4363型热流法导热分析仪测定，测试试样尺寸为300mm×300mm×40mm，测试温度为25℃，测得导热系数为0.045-0.055W/mK。抗压强度采用深圳市新三思材料检测有限公司提供的CMT6104型微机控制电子万能试验机测试，测试试样尺寸为40mm×40mm×40mm，测得该无机发泡建筑保温板的抗压强度为0.40-0.50MPa。燃烧热值通过南京市江宁区分析仪器厂生产的RZ-1建材制品燃烧热值测试仪进行测试，测得燃烧热值为0.2-0.3MJ/kg，根据GB/T 14402-2012热值PCS≤2.0MJ/kg，其燃烧等级达到A1级。表1为本发明的无机发泡建筑保温板与现有发泡水泥保温板的各项性能检测的结果，其中发泡水泥保温板的各项性能的检测结果是经国家建筑节能质量监督检验中心检测得到，如GB/T14402-2007其燃烧热值PCS≤2.0MJ/kg，燃烧性能达到A1级规定要求。对比可以看出，本发明的无机发泡建筑保温板具有较低的导热系数和容重，说明其保温隔热性能更加优异。
表1产品的各项性能
本发明无机发泡建筑保温板以改性膨胀珍珠岩为主料，以其良好的保温效能，超强的稳定性能，尤其在耐火保温节能方面发挥优异的性能。有广泛应用的经济和社会价值，施工极其便利、易于维修，撞击性能优于其它任何一种保温材料。而且是无缝界施工，从而对建筑物形成全胶塑包裹保护作用。在正常使用条件下，如遇干燥、严寒、高温、潮湿、电化腐蚀或昆虫、真菌或藻类生长，以及因锯齿动物的破坏、物体撞击等种种侵袭，都不致造成损害，大大地延长建筑物的使用寿命。
附图说明
图1为本发明无机发泡建筑保温板的整体结构示意图。
图2为本发明无机发泡建筑保温板放大结构示意图，其中：1为改性膨胀珍珠岩，2为泡腔，3为二氧化硅气凝胶颗粒。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案，其中二氧化硅气凝胶购自纳诺科技有限公司；空心玻化微珠购自3M公司；混合阻燃剂中的膨胀型阻燃剂购自杭州捷尔思阻燃化工有限公司，氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙购自合肥中科阻燃新材料有限公司，硼酸锌、磷酸锌购自天津市光复精细化工研究所；混合胶凝材料中的阿拉伯树胶粉购自天津市风船化学试剂科技有限公司，可分散乳胶粉购自石家庄森隆化工有限公司，羟甲基纤维素购自浙江科泓化工有限公司，水玻璃购自天津渤海化工集团。
首先，通过不同方案制备改性膨胀珍珠岩：
方案A：将膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的水溶液混合搅拌均匀，在70℃下浸泡4h后干燥；在甲基硅酸钠的水溶液中，甲基硅酸钠的质量百分数为5％；膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的质量比为1:1，制得的产品为改性膨胀珍珠岩A。
方案B：将膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的水溶液混合搅拌均匀，在80℃下浸泡6h后干燥；在甲基硅酸钠的水溶液中，甲基硅酸钠的质量百分数为10％；膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的质量比为1:10，制得的产品为改性膨胀珍珠岩B。
方案C：将膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的水溶液混合搅拌均匀，在75℃下浸泡5h后干燥；在甲基硅酸钠的水溶液中，甲基硅酸钠的质量百分数为8％；膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的质量比为1:5，制得的产品为改性膨胀珍珠岩C。
其次，制备不同组分含量的混合阻燃剂：
方案A：混合阻燃剂中氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂的质量比为6:3:2:1:1:2，制得的产品为混合阻燃剂A。
方案B：混合阻燃剂中氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂的质量比为6:2.5:2:1.5:0.8:2，制得的产品为混合阻燃剂B。
方案C：混合阻燃剂中氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂的质量比为6:2.2:2:1.3:1.2:2，制得的产品为混合阻燃剂C。
最后，制备不同组分含量的混合胶凝材料：
方案A：混合胶凝材料中阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃的质量比为3:2:1:9，制得的产品为混合胶凝材料A。
方案B：混合胶凝材料中阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃的质量比为2.5:2.2:1.2:8.5，制得的产品为混合胶凝材料B。
方案C：混合胶凝材料中阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃的质量比为2.8:2.5:1.1:8.7，制得的产品为混合胶凝材料C。
实施例1
(1)将改性膨胀珍珠岩A 25g，二氧化硅气凝胶45g，空心玻化微珠100g，埃洛石纳米管10g，混合阻燃剂A 100g，混合胶凝材料A 250g送入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为0.5小时。
(2)向步骤(1)中搅拌均匀的粉料内加入300g水并搅拌10分钟，然后再向混合浆料中加入10g碳酸氢铵并搅拌10分钟。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板，所制得的无机发泡建筑保温板长为300mm；宽为300mm，高为40mm。
实施例2
(1)将改性膨胀珍珠岩B 35g，二氧化硅气凝胶50g，空心玻化微珠130g，埃洛石纳米管15g，混合阻燃剂B 120g，混合胶凝材料B 300g送入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为1小时。
(2)向步骤(1)中搅拌均匀的粉料内加入400g水并搅拌20分钟，然后再向混合浆料中加入15g碳酸氢铵并搅拌15分钟。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板，所制得的无机发泡建筑保温板长为600mm；宽为600mm，高为60mm。
实施例3
(1)将改性膨胀珍珠岩C 30g，二氧化硅气凝胶48g，空心玻化微珠110g，埃洛石纳米管12g，混合阻燃剂C 110g，混合胶凝材料C270g送入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为0.8小时。
(2)向步骤(1)中搅拌均匀的粉料内加入360g水并搅拌15分钟，然后再向混合浆料中加入10g碳酸氢钠并搅拌12分钟。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板，所制得的无机发泡建筑保温板长为450mm；宽为450mm，高为50mm。
实施例4
(1)将改性膨胀珍珠岩A 30g，二氧化硅气凝胶50g，空心玻化微珠100g，埃洛石纳米管15g，混合阻燃剂B 120g，混合胶凝材料C 280g送入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为0.5小时。
(2)向步骤(1)中搅拌均匀的粉料内加入350g水并搅拌15分钟，然后再向混合浆料中加入12g碳酸氢钠并搅拌15分钟。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板，所制得的无机发泡建筑保温板长为400mm；宽为500mm，高为50mm。
实施例5
(1)将改性膨胀珍珠岩B 33g，二氧化硅气凝胶46g，空心玻化微珠120g，埃洛石纳米管15g，混合阻燃剂C 110g，混合胶凝材料A 260g送入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为1小时。
(2)向步骤(1)中搅拌均匀的粉料内加入380g水并搅拌20分钟，然后再向混合浆料中加入15g碳酸氢钠并搅拌15分钟。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板，所制得的无机发泡建筑保温板长为500mm；宽为350mm，高为60mm。
依照本发明内容的技术方案，调整制备过程中相应的工艺参数进行不同材料的制备，最终制备的材料，与上述实施例制备的材料基本表现出相同的性质。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种无机发泡建筑保温板的制备方法，其特征在于，由下述原料按照下述步骤进行制备：
原料由改性膨胀珍珠岩25-35质量份、二氧化硅气凝胶45-50质量份、空心玻化微珠100-130质量份、埃洛石纳米管10-15质量份、混合阻燃剂100-120质量份、混合胶凝材料250-300质量份、水300-400质量份和无机发泡剂10-15质量份组成。按照下述步骤进行制备：
步骤1，将改性膨胀珍珠岩、二氧化硅气凝胶、空心玻化微珠、埃洛石纳米管、混合阻燃剂、混合胶凝材料按照上述比例进行配比，送入搅拌机内搅拌均匀。
步骤2，向步骤(1)中搅拌均匀的体系内加入水并混合均匀得到混合浆料，然后再向混合浆料中加入无机发泡剂并搅拌均匀。
步骤3，将步骤(2)中搅拌均匀的混合浆料倒入模具中，待其发泡成型，自然养护干燥，即制得无机发泡建筑保温板。
所述改性膨胀珍珠岩按照下述步骤进行制备：将膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的水溶液混合搅拌均匀，在70—80℃下浸泡4—6h后干燥；在甲基硅酸钠的水溶液中，甲基硅酸钠的质量百分数为5—10％；膨胀珍珠岩与甲基硅酸钠的质量比为1：(1—10)；
所述混合阻燃剂是由氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂组成的混合物，氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、硼酸锌、磷酸锌和膨胀性阻燃剂的质量比为6：(2.5—3)：2：(1—1.5)：(0.8—1.2)：2；所述膨胀型阻燃剂(IFR)为氮-磷系的膨胀型阻燃剂，氮含量为18±l wt％，磷含量为22±2wt％，由脲磷酸盐、淀粉、酚醛树脂、聚酰胺、脲醛树脂组成；
所述无机发泡剂为碳酸氢铵或者碳酸氢钠中的一种；
所述的混合胶凝材料是由阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃组成的混合物，阿拉伯树胶粉、可分散乳胶粉、羟甲基纤维素、水玻璃的质量比为(2.5-3):(2-2.5):(1-1.2):(8.5-9)；阿拉伯胶粉为化学纯；所述可分散乳胶粉为工业级，与水接触后可以很快再分散成乳液，是乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、或者丙烯酸共聚物，所述羟甲基纤维素的重均分子量为九万—十二万，所述水玻璃为硅酸钠的水溶液，硅酸钠质量百分含量为40％。
2.根据权利要求1所述的一种无机发泡建筑保温板的制备方法，其特征在于，原料由改性膨胀珍珠岩为25-30质量份、二氧化硅气凝胶48-50质量份、空心玻化微珠110-120质量份、埃洛石纳米管12-15质量份、混合阻燃剂110-120质量份、混合胶凝材料270-300质量份、水300-360质量份和无机发泡剂12-15质量份组成。
3.根据权利要求1所述的一种无机发泡建筑保温板的制备方法，其特征在于，所述空心玻化微珠(s15)为工业级，目数为1000-1200，所述二氧化硅气凝胶为疏水型二氧化硅气凝胶且为工业级，比表面积为500-700m2/g，氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙的目数为800-900。
4.根据权利要求1所述的一种无机发泡建筑保温板的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，搅拌时间为0.5-1小时。
5.根据权利要求1所述的一种无机发泡建筑保温板的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，加水混合均匀时进行搅拌，搅拌时间为10-20分钟；加入无机发泡剂并搅拌均匀，搅拌时间为10-15分钟。
6.根据权利要求1所述的一种无机发泡建筑保温板的制备方法，其特征在于，所述无机发泡建筑保温板的规格尺寸是：长为300mm～600mm；宽为300mm～600mm；高为40mm～60mm。
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