CN107879713A - 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，属于防火材料技术领域。防火板材由内到外依次包括板芯、防火板、饰面板，板芯由骨架以及填充在骨架之间的填充物组成，填充物的成分及其重量份数为：珍珠岩200‑600份、电石基材150‑300份、硅酸钠35‑45份、氯氧镁8‑16份、水600‑1000份，其中电石基材的成分及其重量份数为：CaO60‑160份、高岭石50‑150份、莫来石纤维20‑30份、Fe2O33‑5份、聚乙烯醇10‑20份、白云石纤维30‑50份、水600‑800份。同时，以制备骨架、板芯填充、压制成品3大步骤进行防火板材的制备。多种耐火材料的协同促进作用，更能提升防火板材的综合属性。而防火板材的多层结构通过压力压制成型，结构紧密，密封性好。

Description

一种防火板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防火板材及其制备方法，属于防火材料领域。
背景技术
防火材料是指各种对现代防火起到绝对性的作用的、多用于建筑的材料，包括防火板、防火板材等。防火材料具有防止或阻滞火焰蔓延的性能，通常有不燃材料和难燃材料两类。不燃材料不会燃烧。难燃材料虽可燃烧，但具有阻燃性，即难起火、难炭化，在火源移开后燃烧即可停止。
自人类认识并使用火以后，火就成为我们生活、生产中不可分割的一部分。不管是森林自然起火，还是因电起火，火灾在我们生活中频频发生，这就促使我们开始使用防火的材料。
防火板材作为我们生活生产中常用的工具，通常选用合金与木料相结合，同时填充对火不敏感的材料，以起到阻止火势蔓延的目的。但是，传统防火板材本身合金耐火性能低，填充物难以持续抵御火焰灼烧，防火效果不佳。
针对传统防火板材耐火性能低下，防火被动等缺点，公开号104929499A公开了一种通过额外安装有干粉的料箱，以便在火灾时能利用干粉进行主动灭火。然而，在真正的火灾现场，依靠防火板材附带的干粉，其效果可以忽略不计，难以为逃离提供时间。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供隔热、强度高、防火效果好的防火板材。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种防火板材，由内到外依次包括板芯、防火板、饰面板，所述的板芯由骨架以及填充在骨架之间的填充物组成，所述填充物的成分及其重量份数为：珍珠岩200-600份、电石基材150-300份、硅酸钠35-45份、氯氧镁8-16份、水600-1000份。
以高熔点合金作为基础框架，配合其它单一耐火填充材料，进行简单组合后制得传统的防火板材。不仅质量较大，成本高，而且防火效果并不理想，作为主要材质的金属，其导热性会使得防火板材的温度升高，对火灾中人员造成二次伤害。而本发明中采用多层防火材料拼接而成，其中最内层的板芯又采用特殊材料混合鞣制，防火隔热效果极好。电石基材作为创新型防火材料，本发明通过改变其成分配方，在降低成本的同时大大提升了其防火性能。硅酸钠与氯氧镁是常见的水泥主要成分，本身具备良好的防火性能，同时也有较高的强度，提升防火板材的综合性能。
作为优选，所述填充物中电石基材的成分及其重量份数为：CaO60-160份、高岭石50-150份、莫来石纤维20-30份、Fe2O33-5份、聚乙烯醇10-20份、白云石纤维30-50份、水600-800份。电石基材中的成分都具备耐高温防火性质，高岭石是高岭土的主要成分，是烧制陶瓷的主要物质，极耐火焰灼烧，在防火耐火性能上极为优异。
进一步优选，还提供了电石基材的制备方法：先将CaO、氧化铁和部分高岭石混合磨粉，加适量水呈乳液，用功率为150W的超声仪器进行30min超声处理，再加入余下高岭石和水，在350r/min的速率下搅拌，并以2℃/min的速率升温至280℃，保温30min，自然冷却得料浆，再加入莫来石纤维、白云石纤维和聚乙烯醇，搅拌均匀后压滤成型，然后经120℃温度干燥即可。
作为优选，防火板的成分及其重量份数为：氧化锆150-250份、气凝胶80-120份、硅酸铝纤维40-80份。防火板的材料不再依循传统的木质或合金类材质，采用以氧化锆为支持框架，加入硅酸铝纤维增强其韧性，又利用真空浸渍技术将SiO2气凝胶附着在框架上，形成具有纳米孔的复合材料，具有极强的耐高温特性，其中，SiO2气凝胶还掺入二氧化钛，进一步增强其耐高温性质。
作为优选，防火板材的饰面板为柞木饰面板。柞木耐火烧，材质坚硬，纹理美观且具有抗腐耐水的特点。
作为优选，所述的板芯表面还由2-1层的玄武岩纤维膜包覆。本发明利用高温熔化后制成纤维膜，保留其坚硬、耐磨、耐高温的性质。板芯填充物的结构因为珍珠岩的不规则排列而造成表面不平整，通过包覆玄武岩纤维膜来调整其平整性。
作为优选，防火板材的骨架采用木质材料以提高其韧性。大多数不易燃烧的木材均可作为骨架，本发明骨架采用的松木或楠木，是木材中性质较好的不燃材料，不仅支撑强度高，而且对火焰敏感性低。
本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：
一种防火板材的制备方法，所述的方法包括如下步骤：
(1)制备骨架：将干燥后的木材加工成规格料，并进行真空压力阻燃处理，再进行二次干燥，经修整后组装成骨架；
(2)板芯填充：按上述填充物的成分及其重量份数称取原料，将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，精压后自然固化得防火板材板芯；
(3)压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，施加压力压制得防火板材成品。
现在一般的防火板材结构简单，通常使用钢钉等进行固定，初期时板材结构较为牢固，随着使用时间的增加，钢钉极易生锈，从而导致防火板材变形，难以应对突发火灾。本发明直接通过防火胶粘合，施加外部压力并保持一定时间，使各个层级之间紧密结合，同时保持良好的密封性能，对于板材内部的防火材料，隔绝与空气等接触，延长其寿命。
作为优选，在步骤(1)中，真空压力阻燃处理中真空度为0.5×10-2-0.9×10-2Pa，压力为60-80MPa，固体阻燃剂的用量为120-140kg/m3。其中固体阻燃剂为氢氧化镁、二氧化硅、三氧化二锑中的一种或多种。
作为优选，在步骤(3)中，所述防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结。避免因铁钉等紧固件生锈造成防火板材变形，降低安全系数。
作为优选，步骤(2)中的精压以及步骤(3)中的压力均为120-200MPa，压制时间均为10-18h。通过压力压合形成的防火板材，结构紧密，密封性好。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)电石基材的成分复杂，但都具备优良的防火耐火性能，本发明通过改变其成分配方，在降低成本的同时大大提升了其防火性能。
(2)防火板中的SiO2气凝胶附着在框架上，形成具有纳米孔的复合材料，具有极强的耐高温特性，而且SiO2气凝胶还掺入二氧化钛，进一步增强其耐高温性质。
(3)多种耐火材料的协同促进作用，更能提升防火板材的综合属性。
(4)防火板材的多层结构通过压力压制成型，结构紧密，密封性好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中1.木质骨架；2.填充物；3.防火板；4.饰面板
具体实施方式
下面通过具体实施方式与附图对本发明进一步说明；
如图1所示，一种防火板材，由内到外依次包括板芯、防火板、饰面板，板芯由骨架以及填充在骨架之间的填充物组成。
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
制备骨架：选取优质松木，经干燥处理后加工成规格料，将规格料置于真空环境中，控制真空度为小于0.01Pa，在规格料上均匀铺上一层含氢氧化镁、二氧化硅的混合粉末，混合粉末的用量为130kg/m3，再缓慢施加压力至70MPa，保持5h后进行二次干燥，经修整后组装成防火板材骨架。
电石基材制备：电石基材按其成分及重量份数选取原料：CaO110份、高岭石100份、莫来石纤维25份、Fe2O34份、聚乙烯醇15份、白云石纤维40份、水700份。具体制备过程为：先将CaO、氧化铁和部分高岭石混合磨粉，加适量水呈乳液，用功率为150W的超声仪器进行30min超声处理，再加入余下高岭石和水，在350r/min的速率下搅拌，并以2℃/min的速率升温至280℃，保温30min，自然冷却得料浆，再加入莫来石纤维、白云石纤维和聚乙烯醇，搅拌均匀后压滤成型，然后经120℃温度干燥即可。
板芯填充：按填充物的成分及其重量份数称取原料：珍珠岩400份、电石基材230份、硅酸钠40份、氯氧镁12份、水800份。将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，施加160MPa压力进行精压处理，保持14h，自然固化后包覆3层玄武岩纤维膜得防火板材板芯。
压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结，再施加160MPa压力压制14h后得防火板材成品。
实施例2
制备骨架：选取优质松木，经干燥处理后加工成规格料，将规格料置于真空环境中，控制真空度为小于0.01Pa，在规格料上均匀铺上一层含氢氧化镁、二氧化硅的混合粉末，混合粉末的用量为120kg/m3，再缓慢施加压力至60MPa，保持3h后进行二次干燥，经修整后组装成防火板材骨架。
电石基材制备：电石基材按其成分及重量份数选取原料：CaO110份、高岭石100份、莫来石纤维25份、Fe2O34份、聚乙烯醇15份、白云石纤维40份、水700份。具体制备过程为：先将CaO、氧化铁和部分高岭石混合磨粉，加适量水呈乳液，用功率为150W的超声仪器进行30min超声处理，再加入余下高岭石和水，在350r/min的速率下搅拌，并以2℃/min的速率升温至280℃，保温30min，自然冷却得料浆，再加入莫来石纤维、白云石纤维和聚乙烯醇，搅拌均匀后压滤成型，然后经120℃温度干燥即可。
板芯填充：按填充物的成分及其重量份数称取原料：珍珠岩400份、电石基材230份、硅酸钠40份、氯氧镁12份、水800份。将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，施加160MPa压力进行精压处理，保持14h，自然固化后包覆3层玄武岩纤维膜得防火板材板芯。
压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结，再施加120MPa压力压制10h后得防火板材成品。
实施例3
制备骨架：选取优质松木，经干燥处理后加工成规格料，将规格料置于真空环境中，控制真空度为小于0.01Pa，在规格料上均匀铺上一层含氢氧化镁、二氧化硅的混合粉末，混合粉末的用量为140kg/m3，再缓慢施加压力至80MPa，保持7h后进行二次干燥，经修整后组装成防火板材骨架。
电石基材制备：电石基材按其成分及重量份数选取原料：CaO110份、高岭石100份、莫来石纤维25份、Fe2O34份、聚乙烯醇15份、白云石纤维40份、水700份。具体制备过程为：先将CaO、氧化铁和部分高岭石混合磨粉，加适量水呈乳液，用功率为150W的超声仪器进行30min超声处理，再加入余下高岭石和水，在350r/min的速率下搅拌，并以2℃/min的速率升温至280℃，保温30min，自然冷却得料浆，再加入莫来石纤维、白云石纤维和聚乙烯醇，搅拌均匀后压滤成型，然后经120℃温度干燥即可。
板芯填充：按填充物的成分及其重量份数称取原料：珍珠岩400份、电石基材230份、硅酸钠40份、氯氧镁12份、水800份。将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，施加160MPa压力进行精压处理，保持14h，自然固化后包覆3层玄武岩纤维膜得防火板材板芯。
压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结，再施加200MPa压力压制18h后得防火板材成品。
实施例4
制备骨架：选取优质松木，经干燥处理后加工成规格料，将规格料置于真空环境中，控制真空度为小于0.01Pa，在规格料上均匀铺上一层含氢氧化镁、二氧化硅的混合粉末，混合粉末的用量为130kg/m3，再缓慢施加压力至70MPa，保持5h后进行二次干燥，经修整后组装成防火板材骨架。
电石基材制备：电石基材按其成分及重量份数选取原料：CaO60份、高岭石50份、莫来石纤维20份、Fe2O33份、聚乙烯醇10份、白云石纤维30份、水600份。具体制备过程为：先将CaO、氧化铁和部分高岭石混合磨粉，加适量水呈乳液，用功率为150W的超声仪器进行30min超声处理，再加入余下高岭石和水，在350r/min的速率下搅拌，并以2℃/min的速率升温至280℃，保温30min，自然冷却得料浆，再加入莫来石纤维、白云石纤维和聚乙烯醇，搅拌均匀后压滤成型，然后经120℃温度干燥即可。
板芯填充：按填充物的成分及其重量份数称取原料：珍珠岩200份、电石基材150份、硅酸钠35份、氯氧镁8份、水600份。将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，施加120MPa压力进行精压处理，保持10h，自然固化后包覆2层玄武岩纤维膜得防火板材板芯。
压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结，再施加160MPa压力压制14h后得防火板材成品。
实施例5
制备骨架：选取优质松木，经干燥处理后加工成规格料，将规格料置于真空环境中，控制真空度为小于0.01Pa，在规格料上均匀铺上一层含氢氧化镁、二氧化硅的混合粉末，混合粉末的用量为130kg/m3，再缓慢施加压力至70MPa，保持5h后进行二次干燥，经修整后组装成防火板材骨架。
电石基材制备：电石基材按其成分及重量份数选取原料：CaO160份、高岭石150份、莫来石纤维30份、Fe2O35份、聚乙烯醇20份、白云石纤维50份、水800份。具体制备过程为：先将CaO、氧化铁和部分高岭石混合磨粉，加适量水呈乳液，用功率为150W的超声仪器进行30min超声处理，再加入余下高岭石和水，在350r/min的速率下搅拌，并以2℃/min的速率升温至280℃，保温30min，自然冷却得料浆，再加入莫来石纤维、白云石纤维和聚乙烯醇，搅拌均匀后压滤成型，然后经120℃温度干燥即可。
板芯填充：按填充物的成分及其重量份数称取原料：珍珠岩600份、电石基材300份、硅酸钠45份、氯氧镁16份、水1000份。将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，施加200MPa压力进行精压处理，保持18h，自然固化后包覆4层玄武岩纤维膜得防火板材板芯。
压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结，再施加160MPa压力压制14h后得防火板材成品。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1的板芯填充物不含电石基材。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例2的木质骨架不经过压力阻燃处理。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，对比例3的防火板为普通松木材质。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，对比例4成品时采用钢钉钉合。
将实施例1-5及对比例1-4中的产品进行测试，测试其耐火性能、可靠性、抗冲击性能，结果如表1所示：
表1：实施例1-5及对比例1-4中产品的性能
从表中数据可以看出，电石基材的加入可以极大地增强填充物的耐火性能，同时，填充物与防火板等其他耐火材料相结合，更能协同发挥防火板材的抗冲击及耐火性能。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (9)

1.一种防火板材，其特征在于，由内到外依次包括板芯、防火板、饰面板，所述的板芯由骨架以及填充在骨架之间的填充物组成，所述填充物的成分及其重量份数为：珍珠岩200-600份、电石基材150-300份、硅酸钠35-45份、氯氧镁8-16份、水600-1000份。
2.根据权利要求1所述的一种防火板材，其特征在于，所述电石基材的成分及其重量份数为：CaO60-160份、高岭石50-150份、莫来石纤维20-30份、Fe2O33-5份、聚乙烯醇10-20份、白云石纤维30-50份、水600-800份。
3.根据权利要求1所述的一种防火板材，其特征在于，所述防火板的成分及其重量份数为：氧化锆150-250份、气凝胶80-120份、硅酸铝纤维40-80份。
4.根据权利要求1述的一种防火板材，其特征在于，饰面板为柞木饰面板。
5.根据权利要求1所述的一种防火板材，其特征在于，所述的板芯表面还由2-4层的玄武岩纤维膜包覆。
6.一种防火板材的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)制备骨架：将干燥后的木材加工成规格料，并进行真空压力阻燃处理，再进行二次干燥，经修整后组装成骨架；
(2)板芯填充：按权利要求1所述填充物的成分及其重量份数称取原料，将其中的固体原料混合，缓慢加入水并搅拌，直至混合物呈糊状，将糊状混合物填充至骨架之间的空隙，精压后自然固化得防火板材板芯；
(3)压制成品：按由内到外依次为防火板材板芯、防火板、饰面板排列，施加压力压制得防火板材成品。
7.根据权利要求6所述的一种防火板材的制备方法，其特征在于，真空压力阻燃处理中真空度为0.5×10-2-0.9×10-2Pa，压力为60-80MPa，固体阻燃剂的用量为120-140kg/m3。
8.根据权利要求6所述的一种防火板材的制备方法，其特征在于，防火板材板芯与防火板、防火板与饰面板均通过防火胶粘结。
9.根据权利要求6所述的一种防火板材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的精压以及步骤(3)中的压力均为120-200MPa，压制时间均为10-18h。
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