CN108299007A - 一种防火建筑材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防火建筑材料的制备方法，包括以下步骤：a、将膨胀珍珠岩、粉煤灰、改性秸秆和改性丝瓜纤维混合，再兑水搅拌，得到材料一；b、向材料一中加入膨润土、醇分散液和改性石墨烯加热反应，再加入碱性激发剂和发泡剂，搅拌成粘稠状浆液；c、向浆液中加入石棉、聚四氟乙烯和阻燃剂，密炼，再导入平板硫化机中保温、保压，得到材料二；d、将材料二导入模具中，脱水干燥、静置。本发明制备的建筑材料具有良好的保温、防火、抗开裂效果，还能实现储能调温功能，而且，材料强度高，提高了力学性能和抗冲压性能，并且环保，满足人们对新型建筑材料的要求。

Description

一种防火建筑材料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种防火建筑材料的制备方法。
背景技术
建筑耗能目前作为中国三大耗能户之一，在能源消耗总量中占据重要位置。建筑节能成为了中国节能减排的一种主要途径。土壤聚合物是近几年发展起来的一种绿色建材。土聚物的生产相对于硅酸盐水泥能减少约50%～80%的CO2排放，并且土聚物在生产过程中排放的粉尘、SO2、NO等污染物相对水泥生产过程也大大降低，这对于中国节能减排和环境污染有着十分重大的意义。
建筑耗能在社会总能耗中占很大的比例，尤其在发达国家，空调采暖的能耗占建筑能耗的65％以下，而在我国目前的采暖状况来说，采暖空调和照明能够呈几何数字增长的态势发展，因此，如何减少建筑屋内热量的散失成为降低建筑能耗总量的重要内容，开发新型节能环保型建筑材料能够有效减少建筑能耗起到节能的作用，对于保温板的开发也日趋激烈。目前，建筑节能保温是一件非常重要的问题，它是关系到低消耗能源，低碳，环保。市场上销售的保温材料大多采用聚苯板进行保温。由于聚苯板在生产、运输、安装、使用等环节容易燃烧，发生火灾。高层建筑发生大型火灾的 案例数不胜数。此外，有关监管部门重申要求民用建筑必须采用A级防火保温材料。因此，继续使用上述的聚苯板保温材料作为民用建筑用防火保温材料已无法实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种防火建筑材料的制备方法，本发明制备的建筑材料具有良好的保温、防火、抗开裂效果，还能实现储能调温功能，而且，材料强度高，提高了力学性能和抗冲压性能，并且环保，满足人们对新型建筑材料的要求。
本发明提供了如下的技术方案：
一种防火建筑材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将膨胀珍珠岩、粉煤灰、改性秸秆和改性丝瓜纤维混合，导入搅拌机中，在200-240r/min的转速下搅拌20-30min，再兑水搅拌5-10min，得到材料一；
b、向材料一中加入膨润土、醇分散液和改性石墨烯，在390-480℃下加热反应2-4h，再加入碱性激发剂和发泡剂，在80-120r/min的转速下搅拌成粘稠状浆液；
c、向浆液中加入石棉、聚四氟乙烯和阻燃剂混合均匀，导入密炼机中，在220-250℃下密炼2-3h，再导入平板硫化机中，在160-180℃、20-25MPa下保温、保压10-15min，得到材料二；
d、将材料二导入模具中，置于恒温箱中，在80-90℃下脱水干燥处理，再降温至60-65℃，静置3-5天，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的改性秸秆的制备方法为：将水稻秸秆、玉米秸秆加入粉碎机粉碎，过200-300目筛，再导入60-70℃的烘箱中干燥1-2h，用体积分数为2-3%硅烷偶联剂KH560浸泡20-30min，再过滤，将滤渣置于60-65℃下干燥，即可得到改性秸秆。
优选的，所述步骤a的改性丝瓜纤维的制备方法为：将丝瓜剪成丝瓜段，将丝瓜段撕成单根的丝瓜丝，然后加入10-15％质量浓度的LiOH溶液中，在80-90℃下加热2-3h，再用蒸馏水反复洗涤，调节pH值为中性，再将丝瓜丝干燥、粉碎，即可得到改性丝瓜纤维。
优选的，所述步骤b的醇分散液的制备方法为：将1，2-二甲基咪唑加入到无水乙醇中搅拌均匀，升温度至55-60℃，加入环烷酸钙，保温并搅拌20-25min，再加入苯乙烯，搅拌至常温，即可得到醇分散液。
优选的，所述步骤b的改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理2-3h，再加入氯化锆、氯化镍和滑石粉，高速搅拌至混合均匀，滴加氨水，调节pH值为9-10，再升温至140-160℃，反应2-4h，经过滤后，将滤渣清洗、干燥，即可得到改性石墨烯。
优选的，所述步骤b的碱性激发剂的制备方法为：将植物灰烬加入到质量浓度为30-45%氢氧化钠溶液中，在100-110℃的水浴加热下搅拌1-2h，经过滤、除去沉淀，再加入氢氧化钠溶液，即可得到碱性激发剂。
优选的，所述步骤b的发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物。
优选的，所述步骤c的阻燃剂的制备方法为：将硫酸铝铵加入到去离子水中搅拌均匀，再加入硼酸锌、聚磷酸铵，升温度至80-85℃，保温搅拌10-15min，即可得到阻燃剂。
本发明的有益效果是：
本发明制备的建筑材料具有良好的保温、防火、抗开裂效果，还能实现储能调温功能，而且，材料强度高，提高了力学性能和抗冲压性能，并且环保、制备方法简单，满足人们对新型建筑材料的要求。
本发明中加入的改性秸秆和改性丝瓜纤维，其材料本身具有廉价、易获取、自然可降解等特点，还具有良好的保温、阻燃效果，提高了材料的防火性能，是一种环保友好型和可再生资源型材料，改性丝瓜纤维在建筑材料中的乱向不规则分布，起到了连接的作用，提高了建筑材料的韧性。
本发明中的改性石墨烯具有很高的热稳定性，并且耐腐蚀性好、强度高，从而提高成品保温个性性能。
具体实施方式
实施例1
一种防火建筑材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将膨胀珍珠岩、粉煤灰、改性秸秆和改性丝瓜纤维混合，导入搅拌机中，在240r/min的转速下搅拌20min，再兑水搅拌10min，得到材料一；
b、向材料一中加入膨润土、醇分散液和改性石墨烯，在480℃下加热反应2h，再加入碱性激发剂和发泡剂，在80r/min的转速下搅拌成粘稠状浆液；
c、向浆液中加入石棉、聚四氟乙烯和阻燃剂混合均匀，导入密炼机中，在220℃下密炼3h，再导入平板硫化机中，在180℃、20MPa下保温、保压10min，得到材料二；
d、将材料二导入模具中，置于恒温箱中，在90℃下脱水干燥处理，再降温至60℃，静置5天，即可得到成品。
步骤a的改性秸秆的制备方法为：将水稻秸秆、玉米秸秆加入粉碎机粉碎，过200目筛，再导入60℃的烘箱中干燥1h，用体积分数为3%硅烷偶联剂KH560浸泡30min，再过滤，将滤渣置于65℃下干燥，即可得到改性秸秆。
步骤a的改性丝瓜纤维的制备方法为：将丝瓜剪成丝瓜段，将丝瓜段撕成单根的丝瓜丝，然后加入10％质量浓度的LiOH溶液中，在90℃下加热2h，再用蒸馏水反复洗涤，调节pH值为中性，再将丝瓜丝干燥、粉碎，即可得到改性丝瓜纤维。
步骤b的醇分散液的制备方法为：将1，2-二甲基咪唑加入到无水乙醇中搅拌均匀，升温度至60℃，加入环烷酸钙，保温并搅拌25min，再加入苯乙烯，搅拌至常温，即可得到醇分散液。
步骤b的改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理3h，再加入氯化锆、氯化镍和滑石粉，高速搅拌至混合均匀，滴加氨水，调节pH值为9，再升温至160℃，反应2h，经过滤后，将滤渣清洗、干燥，即可得到改性石墨烯。
步骤b的碱性激发剂的制备方法为：将植物灰烬加入到质量浓度为45%氢氧化钠溶液中，在110℃的水浴加热下搅拌1h，经过滤、除去沉淀，再加入氢氧化钠溶液，即可得到碱性激发剂。
步骤b的发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物。
步骤c的阻燃剂的制备方法为：将硫酸铝铵加入到去离子水中搅拌均匀，再加入硼酸锌、聚磷酸铵，升温度至85℃，保温搅拌10min，即可得到阻燃剂。
实施例2
一种防火建筑材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将膨胀珍珠岩、粉煤灰、改性秸秆和改性丝瓜纤维混合，导入搅拌机中，在200r/min的转速下搅拌30min，再兑水搅拌5min，得到材料一；
b、向材料一中加入膨润土、醇分散液和改性石墨烯，在390℃下加热反应2h，再加入碱性激发剂和发泡剂，在80r/min的转速下搅拌成粘稠状浆液；
c、向浆液中加入石棉、聚四氟乙烯和阻燃剂混合均匀，导入密炼机中，在220℃下密炼2h，再导入平板硫化机中，在160℃、20MPa下保温、保压10min，得到材料二；
d、将材料二导入模具中，置于恒温箱中，在80℃下脱水干燥处理，再降温至60℃，静置3天，即可得到成品。
步骤a的改性秸秆的制备方法为：将水稻秸秆、玉米秸秆加入粉碎机粉碎，过200目筛，再导入60℃的烘箱中干燥1h，用体积分数为2%硅烷偶联剂KH560浸泡20min，再过滤，将滤渣置于60℃下干燥，即可得到改性秸秆。
步骤a的改性丝瓜纤维的制备方法为：将丝瓜剪成丝瓜段，将丝瓜段撕成单根的丝瓜丝，然后加入10％质量浓度的LiOH溶液中，在80℃下加热2h，再用蒸馏水反复洗涤，调节pH值为中性，再将丝瓜丝干燥、粉碎，即可得到改性丝瓜纤维。
步骤b的醇分散液的制备方法为：将1，2-二甲基咪唑加入到无水乙醇中搅拌均匀，升温度至55℃，加入环烷酸钙，保温并搅拌20min，再加入苯乙烯，搅拌至常温，即可得到醇分散液。
步骤b的改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理2h，再加入氯化锆、氯化镍和滑石粉，高速搅拌至混合均匀，滴加氨水，调节pH值为9，再升温至140℃，反应2h，经过滤后，将滤渣清洗、干燥，即可得到改性石墨烯。
步骤b的碱性激发剂的制备方法为：将植物灰烬加入到质量浓度为30%氢氧化钠溶液中，在100℃的水浴加热下搅拌1h，经过滤、除去沉淀，再加入氢氧化钠溶液，即可得到碱性激发剂。
步骤b的发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物。
步骤c的阻燃剂的制备方法为：将硫酸铝铵加入到去离子水中搅拌均匀，再加入硼酸锌、聚磷酸铵，升温度至80℃，保温搅拌10min，即可得到阻燃剂。
实施例3
一种防火建筑材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将膨胀珍珠岩、粉煤灰、改性秸秆和改性丝瓜纤维混合，导入搅拌机中，在240r/min的转速下搅拌30min，再兑水搅拌10min，得到材料一；
b、向材料一中加入膨润土、醇分散液和改性石墨烯，在390℃下加热反应4h，再加入碱性激发剂和发泡剂，在120r/min的转速下搅拌成粘稠状浆液；
c、向浆液中加入石棉、聚四氟乙烯和阻燃剂混合均匀，导入密炼机中，在250℃下密炼3h，再导入平板硫化机中，在180℃、25MPa下保温、保压15min，得到材料二；
d、将材料二导入模具中，置于恒温箱中，在90℃下脱水干燥处理，再降温至65℃，静置5天，即可得到成品。
步骤a的改性秸秆的制备方法为：将水稻秸秆、玉米秸秆加入粉碎机粉碎，过300目筛，再导入70℃的烘箱中干燥2h，用体积分数为3%硅烷偶联剂KH560浸泡30min，再过滤，将滤渣置于65℃下干燥，即可得到改性秸秆。
步骤a的改性丝瓜纤维的制备方法为：将丝瓜剪成丝瓜段，将丝瓜段撕成单根的丝瓜丝，然后加入15％质量浓度的LiOH溶液中，在90℃下加热3h，再用蒸馏水反复洗涤，调节pH值为中性，再将丝瓜丝干燥、粉碎，即可得到改性丝瓜纤维。
步骤b的醇分散液的制备方法为：将1，2-二甲基咪唑加入到无水乙醇中搅拌均匀，升温度至60℃，加入环烷酸钙，保温并搅拌25min，再加入苯乙烯，搅拌至常温，即可得到醇分散液。
步骤b的改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理3h，再加入氯化锆、氯化镍和滑石粉，高速搅拌至混合均匀，滴加氨水，调节pH值为10，再升温至160℃，反应4h，经过滤后，将滤渣清洗、干燥，即可得到改性石墨烯。
步骤b的碱性激发剂的制备方法为：将植物灰烬加入到质量浓度为45%氢氧化钠溶液中，在110℃的水浴加热下搅拌2h，经过滤、除去沉淀，再加入氢氧化钠溶液，即可得到碱性激发剂。
步骤b的发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物。
步骤c的阻燃剂的制备方法为：将硫酸铝铵加入到去离子水中搅拌均匀，再加入硼酸锌、聚磷酸铵，升温度至85℃，保温搅拌15min，即可得到阻燃剂。
检测以上实施例制备的成品，得到以下实验数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3
防火级别 A A A
导热系数（W/（m·k）） 0.041 0.039 0.042
抗压强度（MPa） 1.4 1.5 1.3
拉伸强度（MPa） 16 18 18
断裂伸长率（%） 68 72 65
弯曲强度（MPa） 23 22 22
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将膨胀珍珠岩、粉煤灰、改性秸秆和改性丝瓜纤维混合，导入搅拌机中，在200-240r/min的转速下搅拌20-30min，再兑水搅拌5-10min，得到材料一；
b、向材料一中加入膨润土、醇分散液和改性石墨烯，在390-480℃下加热反应2-4h，再加入碱性激发剂和发泡剂，在80-120r/min的转速下搅拌成粘稠状浆液；
c、向浆液中加入石棉、聚四氟乙烯和阻燃剂混合均匀，导入密炼机中，在220-250℃下密炼2-3h，再导入平板硫化机中，在160-180℃、20-25MPa下保温、保压10-15min，得到材料二；
d、将材料二导入模具中，置于恒温箱中，在80-90℃下脱水干燥处理，再降温至60-65℃，静置3-5天，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性秸秆的制备方法为：将水稻秸秆、玉米秸秆加入粉碎机粉碎，过200-300目筛，再导入60-70℃的烘箱中干燥1-2h，用体积分数为2-3%硅烷偶联剂KH560浸泡20-30min，再过滤，将滤渣置于60-65℃下干燥，即可得到改性秸秆。
3.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性丝瓜纤维的制备方法为：将丝瓜剪成丝瓜段，将丝瓜段撕成单根的丝瓜丝，然后加入10-15％质量浓度的LiOH溶液中，在80-90℃下加热2-3h，再用蒸馏水反复洗涤，调节pH值为中性，再将丝瓜丝干燥、粉碎，即可得到改性丝瓜纤维。
4.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的醇分散液的制备方法为：将1，2-二甲基咪唑加入到无水乙醇中搅拌均匀，升温度至55-60℃，加入环烷酸钙，保温并搅拌20-25min，再加入苯乙烯，搅拌至常温，即可得到醇分散液。
5.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理2-3h，再加入氯化锆、氯化镍和滑石粉，高速搅拌至混合均匀，滴加氨水，调节pH值为9-10，再升温至140-160℃，反应2-4h，经过滤后，将滤渣清洗、干燥，即可得到改性石墨烯。
6.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的碱性激发剂的制备方法为：将植物灰烬加入到质量浓度为30-45%氢氧化钠溶液中，在100-110℃的水浴加热下搅拌1-2h，经过滤、除去沉淀，再加入氢氧化钠溶液，即可得到碱性激发剂。
7.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种防火建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的阻燃剂的制备方法为：将硫酸铝铵加入到去离子水中搅拌均匀，再加入硼酸锌、聚磷酸铵，升温度至80-85℃，保温搅拌10-15min，即可得到阻燃剂。
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