CN109133837B - 一种具有隔音功能和防火功能的蛭石板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建材类板材领域，公开了一种具有隔音功能和防火功能的蛭石板，按照重量份数，由20～60份膨胀蛭石、5～20份隔音材料、10～50份改性水玻璃、3～25份固化剂和5～30份水灌注而成。本发明还公开了蛭石板的制备方法。本发明的蛭石板具有优异的隔音、隔热、防火、耐水性能，具有轻质、久置不变形等特点，还具有加工工艺简单、强度高、耐候性好、绿色环保的优势。

Description

一种具有隔音功能和防火功能的蛭石板及其制备方法

技术领域

本发明属于建材类板材领域，具体是一种具有常温无压成型、具有显著隔音效果和防火功能的蛭石板及其制备方法。

背景技术

蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，外形似云母，通常由黑(金)母经热液蚀变作用或风化而成，具有1200℃不燃、无烟、无毒、无味等优点，耐火极限高达4小时以上，被公认为最好的防火隔热材料之一。蛭石受热时失水膨胀，体积可迅速增大8～15倍，最高可达30倍。膨胀蛭石具有防火、质轻、吸音、抗菌、导热系数低等优点，是一种优良的保温材料。

蛭石板是用膨胀蛭石和一定剂量的黏合剂，经过热压或是冷压而制成的板材，具有保温、隔热、防火等特点，可以用在防火门芯、壁炉内衬、墙体材料等领域。

蛭石板早被国外广泛的应用到建筑、船舶、冶金、电力、航天等领域中，目前在国内的主要用于：防火门门芯；高级厨具、家具；船体板材、新能源汽车内饰板材；消防通道、通风系统；墙体隔断、墙体装饰吊顶；窑炉、壁炉保温。将蛭石板铺于楼顶，可以起到很好的隔热保温效果，使楼舍冬暖夏凉；将蛭石板用作建筑的隔墙板和吊顶，可以起到隔热、隔音、防火、防潮等作用，同时又可减轻楼体负荷。

蛭石板的制备方法，目前大多采用热压成型工艺。热压成型工艺同时涉及到加热和加压两个过程，从而工艺不简便；而所使用的粘合剂，无机粘合剂则有耐水性、可加工性差等问题；采用有机粘合剂的蛭石板，防火性无法达到A1级的防火要求，且高温下易释放有害气体，不环保。

目前市场上现有蛭石板产品，隔音效果不明显，且大多数属于热压成型产品，或多或少存在以下问题：生产工艺复杂(大部分需热压成型)、生产效率低、成本高、耐水和耐候性差、户外久置后会泛白和变形等；虽然防火隔热性能优异，但隔音效果不显著，无法用于对隔音和防火有双重要求领域。

目前市场上的蛭石防火板产品大都是以膨胀蛭石作为主要原料，与水玻璃进行混合，再经过热压制备而成。还有部分的蛭石板产品，是加入另一种轻质材料，与膨胀蛭石进行复合，制成复合蛭石板。该类热压成型的蛭石板的制作工艺复杂，生产效率低下，生产成本高，导致蛭石板的售价较高，从而在众多领域的应用受限。

蛭石板使用的无机粘合剂中，大部分以纯水玻璃为主。纯水玻璃在脱水后起到粘结作用，属于纯粹的物理作用，没有发生化学反应，因此该类蛭石板在遇水或者受潮后容易出现变形，久置后表面也易泛白而影响外观。

中国专利CN1149011A(蛭石保温防火装饰板)以蛭石为主要原料，经煅烧膨化、精选、铺装、热压固化即可得到蛭石板。对蛭石板打磨整平、涂胶、粘贴饰面材料、热压即可制出具有保温防火性能的装饰板材。该专利所公开的技术中采用反复的升压-保压-卸压过程，生产过程过于繁杂。此外所用粘结剂为有机粘结剂，会使蛭石板遇火释放出有害气体。

中国专利CN1088158A介绍了一种蛭石轻质保温板，其特点是板材由蛭石粉、水泥、树脂粘结剂夹衬网状玻璃纤维格布构成。由于该发明专利使用水泥和树脂作为粘合剂，因此不具有很好的防火功能。

中国专利CN1966452A(蛭石复合注压型材料)以膨胀蛭石为主要原料，加入玻璃纤维短丝、热固性树脂粘合剂、固化剂，在模具中挤压而成或连续滚压加温成型。该发明以树脂为唯一粘合剂，温度高时，难以发挥胶黏作用，且容易释放有害气体。

中国专利CN101554791A(一种纳米二氧化硅与膨胀蛭石的复合板材及其制造方法)利用纳米二氧化硅在水玻璃体系中的高反应活性，提高蛭石制品的强度和韧性，改善蛭石制品的防水性差等缺陷。该发明使用的纳米二氧化硅价格昂贵，而且产品的性能指标中缺少一个很重要的参数-吸水率。

中国专利CN102173719A(蛭石不燃板材)采用的无机结合剂为硅酸钠等，从而影响了该板材在高温下工作的稳定性。

中国专利CN101560087A(一种以蛭石为主要原料的耐高温保温材料及制造方法)，需要大量使用产量小、售价高的大颗粒蛭石以及大量使用磷酸二氢铝粘接剂，不仅增加制作成本且造成板材不轻质。

综上所述，目前蛭石板都多少存在以下的缺陷：制作工艺复杂、生产效率低、成本高、不环保、不耐水、易变形等。

发明内容

为了解决蛭石板存在的不足，本发明的目的是提供一种在工艺、成本、性能、环保等方面兼顾，具有优异的隔音功能和防火功能的灌注型蛭石板。

本发明的另一目的是提供该蛭石板的制备方法。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种具有隔音功能和防火功能的蛭石板，按照重量份数，由20～60份膨胀蛭石、5～20份隔音材料、10～50份改性水玻璃、3～25份固化剂和5～30份水灌注而成。

进一步地，所述膨胀蛭石的粒度为0.1～8mm。

进一步地，所述隔音材料选自硅酸镁铝、聚苯颗粒、粉煤灰漂珠、玻化微珠、膨胀珍珠岩中的至少一种。

进一步地，所述改性水玻璃的波美度为20～50°Bé。

进一步地，所述改性水玻璃是经硅烷偶联剂KH-560改性而得。

具体改性步骤如下：称取水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入3～20wt％(相对于水玻璃的质量)的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至80～90℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

进一步地，所述固化剂选自乙二醛、乙酸乙酯、三醋酸甘油酯、正硅酸乙酯、磷酸二氢铝中的至少一种。

改性水玻璃在常温常压下即可与膨胀蛭石和隔音材料形成超强粘接力，从而使得蛭石板具有很高的强度。该粘合过程是水玻璃在固化剂的诱导促进作用下发生化学反应成为强大的硅氧四面体网络结构，不是简单的物理脱水粘结过程，因此，所得的蛭石板还具有很好的耐水性、耐热性和耐候性。

一种上述蛭石板的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料并分批加入容器中，边加边搅拌，形成预混合物；

S2、将预混合物搅拌均匀；

S3、将S2所得物料倒入模具，将物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光。

进一步地，所述S2的搅拌时间为3～10min。

本发明通过对蛭石板的无机粘合剂、隔音材料的选择和加工工艺进行研究，以膨胀蛭石为主要原料，并添加特殊的隔音材料，以改性水玻璃作为无机粘合剂，并配合特定的固化剂一同使用，在常温条件下通过化学作用使得水玻璃成为强大的硅氧四面体网络结构，把隔音材料和膨胀蛭石颗粒牢牢地粘结在一起，经过简单的灌注自流淌成型工艺，制成的灌注型蛭石防火板具有以下优点：

1、灌注成型，常温固化，无需加热加压，制作工艺非常简单，简化了蛭石板的生产工艺和设备，提升了生产效率，降低了生产成本；

2、粘接强度高，耐候性好，户外久置不泛白，耐水浸泡且不变形；

3、具有良好的隔音效果，40mm厚的蛭石板最大的隔音量可达47分贝；

4、具有很好的防火功能，燃烧性能达到A1级；

5、轻质，隔热，防霉性优异；

6、所用原料没有碳元素和硫元素，高温加热至1200℃后也不会产生CO2和SO2等危害人体健康的气体，保证了蛭石板的绿色环保。

综上，本发明的蛭石板具有优异的隔音、隔热、防火、耐水性能，具有轻质、久置不变形等特点，还具有加工工艺简单、强度高、耐候性好、绿色环保的优势。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

以下实施例中，份数均指重量份；膨胀蛭石的粒度为0.1～8mm。

实施例1

蛭石板的原料为：20份膨胀蛭石、5份硅酸镁铝、5份膨胀珍珠岩、45份改性水玻璃(波美度是40°Bé)、10份乙二醛和15份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入10kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至85℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、乙二醛、水、膨胀蛭石、硅酸镁铝和膨胀珍珠岩的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为5min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例2

蛭石板的原料为：20份膨胀蛭石、10份硅酸镁铝、5份膨胀珍珠岩、40份改性水玻璃(波美度是40°Bé)、10份乙二醛和15份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入5kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至90℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、乙二醛、水、膨胀蛭石、硅酸镁铝、膨胀珍珠岩的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为5min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例3

蛭石板的原料为：20份膨胀蛭石、15份硅酸镁铝、5份膨胀珍珠岩、40份改性水玻璃(波美度是40°Bé)、10份乙二醛和10份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入20kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至80℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、乙二醛、水、膨胀蛭石、硅酸镁铝、膨胀珍珠岩的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为5min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例4

蛭石板的原料为：20份膨胀蛭石、10份硅酸镁铝、0.5份聚苯颗粒、44.5份改性水玻璃(波美度是40°Bé)、10份乙二醛和15份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入15kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至88℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、乙二醛、水、膨胀蛭石、硅酸镁铝、聚苯颗粒的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为5min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例5

蛭石板的原料为：20份膨胀蛭石、10份硅酸镁铝、3.5份膨胀珍珠岩、0.5份聚苯颗粒、41.5份改性水玻璃(波美度是40°Bé)、10份乙二醛和15份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入12kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至84℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、乙二醛、水、膨胀蛭石、硅酸镁铝、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为5min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例6

蛭石板的原料为：20份膨胀蛭石、10份硅酸镁铝、5份粉煤灰漂珠、40份改性水玻璃(波美度是40°Bé)、10份三醋酸甘油酯和15份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入8kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至85C，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、三醋酸甘油酯、水、膨胀蛭石、硅酸镁铝、粉煤灰漂珠的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为5min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例7

蛭石板的原料为：60份膨胀蛭石、6份玻化微珠、12份改性水玻璃(波美度是20°Bé)、12份正硅酸乙酯、13份磷酸二氢铝和20份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入12kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至82C，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、正硅酸乙酯、磷酸二氢铝、水、膨胀蛭石、玻化微珠的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为7min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例8

蛭石板的原料为：40份膨胀蛭石、8份粉煤灰漂珠、12份玻化微珠、25份改性水玻璃(波美度是30°Bé)、3份磷酸二氢铝和30份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入10kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至90℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、磷酸二氢铝、水、膨胀蛭石、粉煤灰漂珠、玻化微珠的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为10min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

实施例9

蛭石板的原料为：52份膨胀蛭石、2份聚苯颗粒、10份粉煤灰漂珠、50份改性水玻璃(波美度是50°Bé)、5份乙二醛、5份乙酸乙酯、6份正硅酸乙酯和5份水。

改性水玻璃的制备：称取100kg水玻璃倒入加热回流装置中，然后加入3kg的KH560有机硅偶联剂，搅拌并加热至87℃，在此温度下保持60min，然后停止加热，冷却后即可得到改性的水玻璃。

按照以下步骤制备蛭石板：

S1、按各组分比例计量称取所需物料，按照改性水玻璃、乙二醛、乙酸乙酯、正硅酸乙酯、水、膨胀蛭石、聚苯颗粒、粉煤灰漂珠的顺序分批缓慢加入搅拌容器中，边加入边搅拌，形成预混合物；

S2、然后通过搅拌设备，把预混合物进行均匀搅拌，形成流淌性良好的浆料，搅拌温度为常温，搅拌时间为3min，不能出现团聚或物料未搅开的情况；

S3、将S2所得浆料迅速倒入40mm厚的板材模具中，用灰刀把物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光，即可得到蛭石板。

性能测试

对实施例1～6制备得到的蛭石板进行性能测试，测试内容包括：体积密度、抗压强度、导热系数、隔音量、耐火极限、燃烧性能级别等，统一的测试标准是“JC/T 2341-2015膨胀蛭石防火板”。

1、体积密度测试，按照GB/T 5486-2008的规定进行；

2、导热系数测试，按照GB/T 10294-2008的规定进行；

3、隔音量测试，按照GB/T19889-2005的规定进行；

4、燃烧性能级别测试，按照GB/T 8624-2012的规定进行；

5、吸水率测试，按照GB/T 5486-2008的规定进行；

6、抗压强度测试，按照GB/T 5486-2008的规定进行。

经过测试，蛭石板的各项性能如表1所示：

表1

由表1可看出，实施例1～6中蛭石板都具有优异的隔音效果和防火效果，而且轻质、耐水、强度高、隔热。以硅酸镁铝作为隔音材料时，其添加量越大，隔音效果越好，但蛭石板的体积密度和吸水率就越大；聚苯颗粒对密度和导热系数影响较大，且聚苯颗粒的加入也有利于吸水率的降低。虽然单独的聚苯颗粒极易燃烧，但添加到蛭石板中，对板材燃烧性能级别没有影响，只是火烧以后在蛭石板表面留下聚苯颗粒填充的坑位。总的说来，实施例5具有最佳的隔热效果和隔音效果、最低的密度和吸水率。

本发明实现了常温生产蛭石板，抛弃了热压成型工艺，克服了普通蛭石板生产工艺繁琐、生产成本高和易变形的缺点，同时还具有良好的隔音效果；该蛭石板不但生产成本低，还可作为隔音防火板使用，可以用于门心和高档的室内装饰等领域。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种具有隔音功能和防火功能的蛭石板，其特征在于，按照重量份数，由20～60份膨胀蛭石、5～20份隔音材料、10～50份改性水玻璃、3～25份固化剂和5～30份水灌注而成；所述隔音材料为硅酸镁铝、膨胀珍珠岩和聚苯颗粒；所述固化剂选自乙二醛、乙酸乙酯、三醋酸甘油酯、正硅酸乙酯、磷酸二氢铝中的至少一种；所述改性水玻璃是经硅烷偶联剂KH-560改性而得。

2.根据权利要求1所述的蛭石板，其特征在于，所述膨胀蛭石的粒度为0.1～8mm。

3.根据权利要求1所述的蛭石板，其特征在于，所述改性水玻璃的波美度为20～50°Bé。

4.一种权利要求1～3任一项所述的蛭石板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取原料并分批加入容器中，边加边搅拌，形成预混合物；

S2、将预混合物搅拌均匀；

S3、将S2所得物料倒入模具，将物料抹平，常温放置三周后取模；

S4、把固化好的蛭石板磨边和抛光。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S2的搅拌时间为3～10min。