CN108409255A - 基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及保温板技术领域，具体涉及基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板及其制备方法。采用水泥和阻燃剂氢氧化镁对经过防水喷雾处理后的3～5mm的聚氨酯颗粒进行包裹处理，另加入经过防水‑水泥包裹处理的膨胀珍珠岩和聚苯乙烯颗粒，以水泥为胶凝材料，加入外加剂制成外墙保温板。防火保温板由以下重量份的原料制备而成：无机改性聚氨酯颗粒25～41重量份，改性膨胀珍珠岩15～22重量份，聚苯乙烯颗粒10～16重量份，水泥100～115重量份，水45～65重量份，外加剂9.4～14.8重量份。本防火保温板防火性能达到了国家防火材料A2级标准要求，为不燃材料，重量轻、保温效果好，导热系数低。

Description

基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温板技术领域，具体涉及基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板及其制备方法。
背景技术
传统墙体保温材料主要包括有机保温材料和无机保温材料两大类，聚氨酯硬质泡沫塑料板、聚苯乙烯泡沫塑料板或酚醛泡沫塑料板等有机保温材料，重量轻、可加工性好，并且具有优良的保温隔热性能，但由于其防火性能较差、不耐老化、不环保以及安全性差等原因，在一定层度上限制了有机保温材料的应用；无机保温材料主要包括岩棉、发泡水泥、发泡陶瓷、发泡玻璃、膨胀珍珠岩等，具有较好的防火性能，但其本身也存在保温性能差、重量大等缺点。
近年来，电冰箱的报废量与日俱增，这也就导致了大量的废旧聚氨酯保温材料的产生，传统的废旧聚氨酯材料的回收处理方法为填埋法和焚烧法，因其处理和降解困难而使环境受到污染。出于环境保护和资源综合利用的需要，将电冰箱拆解过程中产生的废旧聚氨酯材料进行处理加工，作为保温材料制成建筑外墙保温板，在得到合格产品的同时，不仅使废旧聚氨酯材料得到回收，还有效降低了保温板制作成本。
但聚氨酯颗粒其材料本身不能耐高温，阻燃效果较差，而且聚氨酯颗粒的多孔结构也使其吸水率较高，直接将其用于制作保温板，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明解决了废旧聚氨酯颗粒制作保温板的技术难题，得到了耐火和保温性能良好的墙体保温材料；制成的保温板不仅保留了聚氨酯良好的保温隔热性能，同时经过无机改性后的聚氨酯颗粒与无机保温颗粒膨胀珍珠岩混合后制成的保温板板防火性能达到国家防火材料A2级标准要求，为不燃材料，重量轻、保温效果好，导热系数低。可代替岩棉、矿渣棉、玻璃棉，既节能又环保。成本低、效益好，可大量回收利用报废冰箱中的废旧聚氨酯颗粒。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：对3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒进行雾化防水处理，然后用水泥和阻燃剂进行包裹处理，得无机改性聚氨酯颗粒，对膨胀珍珠岩颗粒进行雾化防水和水泥包裹处理，得改性膨胀珍珠岩，将无机改性聚氨酯颗粒、改性膨胀珍珠岩和聚苯乙烯颗粒混合得保温颗粒；
步骤2：以水泥为胶凝材料，依次加入外加剂、水和保温颗粒，制成保温板。
进一步地，步骤1中所述保温颗粒的制备包括以下步骤：
步骤1.1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒；
步骤1.2：使用液体防水剂对膨胀珍珠岩和步骤1.1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒进行雾化防水处理，待其表面完全润湿后加入水泥包裹，水泥包裹处理中采用最小水泥包裹原则；废旧聚氨酯颗粒中同时加入阻燃剂进行包裹，所述液体防水剂为液体有机硅防水剂；
步骤1.3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得无机改性聚氨酯颗粒和改性膨胀珍珠岩，然后加入聚苯乙烯颗粒，混合得保温颗粒。
改性处理有三个方面的目的：一是降低废旧聚氨酯颗粒和膨胀珍珠岩的吸水率；二是利用水泥和阻燃剂改性有机保温材料废旧聚氨酯颗粒，提高其防火性能；三是保温材料包裹水泥后能够更好地与水泥浆料相容，增强保温板强度。
上述所述无机改性聚氨酯颗粒由以下重量份的原料制备而成：废旧聚氨酯颗粒16.5～25重量份，液体防水剂15～30重量份，水泥5～10重量份，阻燃剂为3～5重量份，所述阻燃剂为氢氧化镁；所述改性膨胀珍珠岩由以下重量份的原料制备而成：膨胀珍珠岩9.5-13.5重量份，液体防水剂10～15重量份，水泥5～8重量份。
进一步地，步骤2中所述保温板的制备包括以下步骤：
步骤2.1：将水泥和外加剂进行均匀干混，加入水以40～50转/min的转速充分搅拌3～5min；水泥和外加剂提前进行干混均匀是为了防止添加剂直接投入搅拌机分散不均匀；
步骤2.2：加入保温颗粒，继续搅拌1～2min，保温颗粒均匀包裹浆料，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱后人工摊平，然后加上盖板，进入压料机后将体积压制为原来体积的2/3，放置1天，成型后拆箱进行切割养护。
步骤2.3：养护3天后进行切割，切割后的保温板继续养护至龄期28天。
进一步地，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥，所述膨胀珍珠岩颗粒粒径为2～4mm，聚苯乙烯颗粒粒径为3～5mm，上述粒径分级后得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒，此粒径配比能使压制的保温板更致密，保温隔热效果更好。
本发明还提供了基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板，由以下重量份的原料制备而成：无机改性聚氨酯颗粒25～41重量份，改性膨胀珍珠岩15～22重量份，聚苯乙烯颗粒10～16重量份，水泥100～115重量份，水45～65重量份，外加剂9.4～14.8重量份。
进一步地，所述防火保温板由以下重量份的原料制备而成：无机改性聚氨酯颗粒28～35重量份，改性膨胀珍珠岩18～22重量份，聚苯乙烯颗粒10～14重量份，水泥106～112重量份，水56～65重量份，外加剂9.9～12.8重量份。
进一步地，所述外加剂由以下重量份的原料组成：水泥增强剂2～4重量份，水泥早强剂2～3重量份，粉状有机硅防水剂3～4重量份，可再分散乳胶粉2～3重量份，引气剂0.2～0.4份，纤维0.2～0.4份。所述引气剂为粉状植物蛋白引气剂，与水泥粉料混合后加水搅拌形成微泡，可以减少颗粒之间的空隙，使制成的保温板更加之致密均匀，进一步提升保温板的保温隔热性能。
进一步地，所述外加剂由以下重量份的原料组成：水泥增强剂2.5～3重量份，水泥早强剂2～2.5重量份，粉状有机硅防水剂3～4重量份，可再分散乳胶粉2～2.5重量份，引气剂0.2～0.4份，纤维0.2～0.4份。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明方法保留了有机保温骨料聚氨酯和聚苯乙烯良好的保温隔热作用，制成的保温板导热系数为0.045～0.055W/（m·K）。
2、本发明用无机材料水泥和阻燃剂改性有机保温材料，大大提升防火等级，防火性能达到国家防火材料A2级防火标准，为不燃材料。
3、本发明的防火保温板容重较轻，便于安装，每立方米重量为180～220kg；强度较好，具有较好的力学性能，抗压强度≥0.3MPa，抗拉强度≥0.15MPa。
4、利用本发明方法可大量利用电冰箱拆解过程中产生的废旧聚氨酯材料，大大降低了废旧聚氨酯带来的环境污染问题，既环保，又节能，同时成本大大降低，具有良好的社会效益和经济效益。
6、本发明防火保温板生产过程中没有能源浪费，不产生有毒有害气体。
7、本发明方法生产的保温板无毒、无害、不产生有害辐射。
附图说明
图1为为本发明的基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板的制备流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
步骤1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒。
步骤2：使用液体有机硅防水剂10重量份对2～4mm膨胀珍珠岩9.5重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥5重量份包裹；使用液体有机硅防水剂15重量份对步骤1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒16.5重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥5重量份和阻燃剂氢氧化镁3重量份包裹。
步骤3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得改性膨胀珍珠岩和无机改性聚氨酯颗粒，然后取无机改性聚氨酯颗粒25重量份和改性膨胀珍珠岩15重量份，加入3～5mm聚苯乙烯颗粒10重量份，混合得保温颗粒。
步骤4：将42.5普通硅酸盐水泥100重量份和外加剂10.65重量份进行均匀干混，加入水45重量份以40转/min的转速充分搅拌3min；所述外加剂包括水泥增强剂2.5重量份，水泥早强剂2.5重量份，粉状有机硅防水剂3重量份，可再分散乳胶粉2重量份，引气剂0.35份，纤维0.3份。所述纤维为9mm聚丙烯纤维。
步骤5：加入步骤3得到的保温颗粒，继续搅拌1min，保温颗粒均匀包裹浆料，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱后人工摊平，然后加上盖板，进入压料机后将体积压制为原来体积的2/3，放置1天，成型后拆箱，养护3天后进行切割，然后继续养护至龄期28天。
本实施例所得保温板的导热系数为0.045W/（m·K），防火性能达到国家防火材料A2级防火标准，每立方米重量为182kg；抗压强度为0.30MPa，抗拉强度为0.17MPa。
实施例2
步骤1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒。
步骤2：使用有机硅防水剂12重量份对2～4mm膨胀珍珠岩11重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥7重量份包裹；使用有机硅防水剂20重量份对步骤1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒20重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥7重量份和阻燃剂氢氧化镁4重量份包裹。
步骤3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得改性膨胀珍珠岩和无机改性聚氨酯颗粒，然后取无机改性聚氨酯颗粒30重量份和改性膨胀珍珠岩20重量份，加入3～5mm聚苯乙烯颗粒10重量份，混合得保温颗粒。
步骤4：将42.5普通硅酸盐水泥110重量份和外加剂11.1重量份进行干混均匀，加入水55重量份以45转/min的转速充分搅拌4min；所述外加剂包括水泥增强剂2.5重量份，水泥早强剂2.5重量份，粉状有机硅防水剂3.5重量份，可再分散乳胶粉2重量份，引气剂0.3份，纤维0.3份。所述纤维为9mm聚丙烯纤维。
步骤5：加入步骤3得到的保温颗粒，继续搅拌1min，保温颗粒均匀包裹浆料，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱后人工摊平，然后加上盖板，进入压料机后将体积压制为原来体积的2/3，放置1天，成型后拆箱，养护3天后进行切割，然后继续养护至龄期28天。
本实施例所得保温板的导热系数为0.048W/（m·K），防火性能达到国家防火材料A2级防火标准，每立方米重量为195kg；抗压强度为0.32MPa，抗拉强度为0.16MPa。
实施例3
步骤1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒。
步骤2：使用有机硅防水剂15重量份对2～4mm膨胀珍珠岩13.5重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥8重量份包裹；使用有机硅防水剂20重量份对步骤1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒18重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥7重量份和阻燃剂氢氧化镁3重量份包裹。
步骤3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得改性膨胀珍珠岩和无机改性聚氨酯颗粒，然后取无机改性聚氨酯颗粒28重量份和改性膨胀珍珠岩22重量份，加入3～5mm聚苯乙烯颗粒12重量份，混合得保温颗粒。
步骤4：将42.5普通硅酸盐水泥110重量份和外加剂9.6重量份进行干混均匀，加入水55重量份以47转/min的转速充分搅拌4.5min；所述外加剂包括水泥增强剂2重量份，水泥早强剂2重量份，粉状有机硅防水剂3重量份，可再分散乳胶粉2重量份，引气剂0.3份，纤维0.3份。所述纤维为9mm聚丙烯纤维。
步骤5：加入步骤3得到的保温颗粒，继续搅拌2min，保温颗粒均匀包裹浆料，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱后人工摊平，然后加上盖板，进入压料机后将体积压制为原来体积的2/3，放置1天，成型后拆箱，养护3天后进行切割，然后继续养护至龄期28天。
本实施例所得保温板的导热系数为0.053W/（m·K），防火性能达到国家防火材料A2级防火标准，每立方米重量为208kg；抗压强度为0.34MPa，抗拉强度为0.15MPa。
实施例4
步骤1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒。
步骤2：使用有机硅防水剂10重量份对2～4mm膨胀珍珠岩9.5重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥5重量份包裹；使用有机硅防水剂30重量份对步骤1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒25重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥10重量份和阻燃剂氢氧化镁5重量份包裹。
步骤3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得改性膨胀珍珠岩和无机改性聚氨酯颗粒，然后取无机改性聚氨酯颗粒41重量份和改性膨胀珍珠岩18重量份，加入3～5mm聚苯乙烯颗粒14重量份，混合得保温颗粒。
步骤4：将42.5普通硅酸盐水泥115重量份和外加剂10.65重量份进行干混均匀，加入水60重量份以50转/min的转速充分搅拌5min；所述外加剂包括水泥增强剂2重量份，水泥早强剂2重量份，粉状有机硅防水剂3.5重量份，可再分散乳胶粉2.5重量份，引气剂0.35份，纤维0.3份。所述纤维为9mm聚丙烯纤维。
步骤5：加入步骤3得到的保温颗粒，继续搅拌2min，保温颗粒均匀包裹浆料，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱后人工摊平，然后加上盖板，进入压料机后将体积压制为原来体积的2/3，放置1天，成型后拆箱，养护3天后进行切割，然后继续养护至龄期28天。
本实施例所得保温板的导热系数为0.054W/（m·K），防火性能达到国家防火材料A2级防火标准，每立方米重量为220kg；抗压强度为0.4MPa，抗拉强度为0.15MPa。
实施例5
步骤1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒。
步骤2：使用有机硅防水剂13重量份对2～4mm膨胀珍珠岩11重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥8重量份包裹；使用有机硅防水剂22重量份对步骤1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒21重量份进行雾化防水处理，待其表面被完全润湿后加入42.5普通硅酸盐水泥10重量份和阻燃剂氢氧化镁4重量份包裹。
步骤3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得改性膨胀珍珠岩和无机改性聚氨酯颗粒，然后取无机改性聚氨酯颗粒35重量份和改性膨胀珍珠岩18重量份，加入3～5mm聚苯乙烯颗粒14重量份，混合得保温颗粒。
步骤4：将42.5普通硅酸盐水泥110重量份和外加剂11.1重量份进行干混均匀，加入水50重量份以50转/min的转速充分搅拌5min；所述外加剂包括水泥增强剂2.5重量份，水泥早强剂2.5重量份，粉状有机硅防水剂3重量份，可再分散乳胶粉2.5重量份，引气剂0.3份，纤维0.3份。所述纤维为9mm聚丙烯纤维。
步骤5：加入步骤3得到的保温颗粒，继续搅拌2min，保温颗粒均匀包裹浆料，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱后人工摊平，然后加上盖板，进入压料机后将体积压制为原来体积的2/3，放置1天，成型后拆箱，养护3天后进行切割，然后继续养护至龄期28天。
本实施例所得保温板的导热系数为0.050W/（m·K），防火性能达到国家防火材料A2级防火标准，每立方米重量为201kg；抗压强度为0.34MPa，抗拉强度为0.16MPa。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒进行雾化防水处理，然后用水泥和阻燃剂进行包裹处理，得无机改性聚氨酯颗粒，对膨胀珍珠岩颗粒进行雾化防水和水泥包裹处理，得改性膨胀珍珠岩，将无机改性聚氨酯颗粒、改性膨胀珍珠岩和聚苯乙烯颗粒混合得保温颗粒；
步骤2：以水泥为胶凝材料，依次加入外加剂、水和保温颗粒，制成保温板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述保温颗粒的制备包括以下步骤：
步骤1.1：对废旧聚氨酯颗粒进行粒径分级，得到3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒；
步骤1.2：使用液体防水剂对膨胀珍珠岩和步骤1.1得到的3～5mm粒径的废旧聚氨酯颗粒进行雾化防水处理，待其表面完全润湿后加入水泥包裹，废旧聚氨酯颗粒中同时加入阻燃剂进行包裹，所述液体防水剂为液体有机硅防水剂；
步骤1.3：在温度为105℃的烘箱内干燥2h，得无机改性聚氨酯颗粒和改性膨胀珍珠岩，然后加入聚苯乙烯颗粒，混合得保温颗粒。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无机改性聚氨酯颗粒由以下重量份的原料制备而成：废旧聚氨酯颗粒16.5～25重量份，液体防水剂15～30重量份，水泥5～10重量份，阻燃剂为3～5重量份，所述阻燃剂为氢氧化镁；所述改性膨胀珍珠岩由以下重量份的原料制备而成：膨胀珍珠岩9.5～13.5重量份，液体防水剂10～15重量份，水泥5～8重量份。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述保温板的制备包括以下步骤：
步骤2.1：将水泥和外加剂进行干混均匀，加入水以40～50转/min的转速充分搅拌3～5min；
步骤2.2：加入保温颗粒，继续搅拌1～2min，保温颗粒均匀包裹浆料后，将包裹浆料的保温颗粒加入到模箱中用压料机压制成型，放置1天拆箱后送入养护房内进行养护；
步骤2.3：养护3天后进行切割，切割后的保温板继续养护至龄期28天。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥，膨胀珍珠岩颗粒粒径为2～4mm，聚苯乙烯颗粒粒径为3～5mm。
6.基于权利要求1所述的基于无机改性聚氨酯颗粒的防火保温板，其特征在于，所述防火保温板由以下重量份的原料制备而成：无机改性聚氨酯颗粒25～41重量份，改性膨胀珍珠岩15～22重量份，聚苯乙烯颗粒10～16重量份，水泥100～115重量份，水45～65重量份，外加剂9.4～14.8重量份。
7.根据权利要求6所述的防火保温板，其特征在于，所述防火保温板由以下重量份的原料制备而成：无机改性聚氨酯颗粒28～35重量份，改性膨胀珍珠岩18～22重量份，聚苯乙烯颗粒10～14重量份，水泥106～112重量份，水56～65重量份，外加剂9.9～12.8重量份。
8.根据权利要求6所述的防火保温板，其特征在于，所述外加剂由以下重量份的原料组成：水泥增强剂2～4重量份，水泥早强剂2～3重量份，粉状有机硅防水剂3～4重量份，可再分散乳胶粉2～3重量份，引气剂0.2～0.4份，纤维0.2～0.4份。
9.根据权利要求8所述的防火保温板，其特征在于，所述外加剂由以下重量份的原料组成：水泥增强剂2.5～3重量份，水泥早强剂2～2.5重量份，粉状有机硅防水剂3～4重量份，可再分散乳胶粉2～2.5重量份，引气剂0.2～0.4份，纤维0.2～0.4份。
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