CN109231948A - 一种轻质防火复合隔墙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻质防火复合隔墙板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。采用的技术方案是：一种轻质防火复合隔墙板，包括面板和填充材料，所述面板为硅酸钙板，按照质量份数计，所述填充材料包括12～18份的改性聚苯乙烯颗粒、8～14份的发泡剂、300～450份的水泥、216～324份的工业废弃物和180～270份的水。本发明具有强度高、轻质抗震、节能保温、隔音降噪的效果，有利于实现对工业废弃物和农业废弃物的资源化利用，有助于建筑材料的节能环保，符合可持续发展和节能减排的要求。

Description

一种轻质防火复合隔墙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种轻质防火复合隔墙板及其制备方法。
背景技术
建筑能耗属于消费性能耗，与人们生活需求关系密切，随着城镇化建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国建筑能耗还将持续上升，建筑节能挑战巨大。隔墙板属于建筑材料，是指用于建筑物内部隔墙的墙体预制条板，包括玻璃纤维增强水泥条板、玻璃纤维增强石膏空心条板、钢丝增强水泥条板、轻混凝土条板、复合夹心轻质条板等，作为一般工业建筑、居住建筑、公共建筑工程的非承重内隔墙。研发和制造用于建筑节能的新型隔板墙，对推广和发展建筑节能、保护环境具有重要意义。
现有技术中，公布号为CN 105503245A的中国专利公开了一种新型轻质隔墙板及其制备工艺，隔墙板的主要组成为水泥、砂子、去离子水、EPS颗粒、发泡剂和其他助剂，该方案通过添加助剂改善聚苯乙烯泡沫粒与混凝土粘结，提高制品的早期强度，减小其在搬运和砌筑的过程中损坏的几率。但这样的隔墙板仅提高了早期强度，隔墙板在长期使用过程中还存在强度和阻燃性不佳的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质防火复合隔墙板，具有轻质防火、节能环保的优点。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种轻质防火复合隔墙板，包括面板和填充材料，所述面板为硅酸钙板，按照质量份数计，所述填充材料包括12～18份的改性聚苯乙烯颗粒、8～14份的发泡剂、300～450份的水泥、216～324份的工业废弃物和180～270份的水。
所述改性聚苯乙烯颗粒为阻燃改性聚苯乙烯颗粒,所述工业废弃物包括粉煤灰、钢渣、高炉渣和废石膏中的至少一种。优选的，所述工业废弃物为粉煤灰。
实施上述技术方案，复合隔墙板有面板和填充材料构成，面板包覆在填充材料外侧，两者共同构成轻质防火的复合隔墙板。其中，填充材料通过添加改性聚苯乙烯颗粒、发泡剂和工业废弃物，使改性聚苯乙烯颗粒在发泡剂作用下发泡，在填充材料中形成细微闭孔结构，这样既减轻了填充材料的重量，又增强了填充材料的保温、隔音性能。同时，改性聚苯乙烯颗粒均匀的分散在填充材料中，使改性聚苯乙烯颗粒与水泥砂浆良好粘结，形成受力分解最佳状态的蜂窝结构，有利于提高填充材料的抗冲击能力。改性聚苯乙烯颗粒为阻燃改性聚苯乙烯颗粒，有利于提高填充材料的阻燃性能，这里的阻燃改性可以通过多种方式实现，如接枝、交联和共聚等，通过在聚苯乙烯的主链或侧链上引入具有阻燃功能的基团或侧链即可实现阻燃改性。
发泡剂是使对象物质成孔的物质，本发明配方中发泡剂的对象物质是改性聚苯乙烯颗粒，本发明采用的发泡剂为水泥发泡剂，可以是十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂、茶皂素发泡剂等中的任意一种。
填充材料中还含有工业废弃物，工业废弃物是指在工业生产活动中产生的废弃物，本发明配方中采用的工业废弃物为固体废物。随着工业的飞速发展，工业废弃物的排放和对方对环境造成了严重的污染和破坏，也造成了资源的大量浪费。粉煤灰是研碎的煤在锅炉中经过高温的燃烧，煤粉中的粘土质矿物成分在熔融时由于表面张力的作用而形成非常小的液滴，液滴在排出炉体外的时候又急速冷却形成的一种类似火山质的超细球形颗粒，具有形态效应、微集料效应以及活性效应，在配方中添加粉煤灰能够减少水泥的用量，有利于提高填充材料的强度，又有利于实现对资源的充分利用。钢渣是炼钢过程中的一种副产品，由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物及其盐类所组成，具有强度高、耐磨性和稳定性好的优点，能够与二氧化碳反应形成碳化钢渣并迅速硬化，有利于减少二氧化碳的排放，改善温室效应。高炉渣是在高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和溶剂中的非挥发组分形成的固体废弃物，废石膏是以硫酸钙为主要成分的一种粉状工业废渣，高炉渣和废石膏均可作为填充材料的填料，有利于实现对资料的充分利用，制备节能建材。
进一步，按照质量份数计，所述硅酸钙板包括75～95份的增强材料、85～110份的农业废弃物、12～17份的硅酸钠、450～585份的粉煤灰、315～400份的水泥和260～320份的水。
所述增强材料为玻璃纤维、短丝竹篾、麻纤维和木浆纤维中的至少一种,优选的，所述增强材料采用玻璃纤维。所述农业废弃物包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中的至少一种，优选的，所述农业废弃物包括小麦秸秆和水稻秸秆，所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为(0.61～0.93)：1。
实施上述技术方案，通过硅质材料粉煤灰和钙质材料水泥混合制备硅酸钙板，在硅酸钙板中添加有增强材料、农业废弃物和硅酸钠，增强材料为无机矿物纤维或纤维素纤维等松散短纤维，如玻璃纤维、短丝竹篾、麻纤维和木浆纤维等，有利于提高硅酸钙板的性能。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的优点，有利于提高硅酸钙板的隔热、隔音性能。农业废弃物是农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物的总称，主要包括植物纤维性废弃物和畜禽粪便两大类，本发明配方中采用的农业废弃物主要为植物纤维性废弃物，即农作物秸秆。小麦秸秆中的木质素成分含量较多，水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的纤维素含量较多，加入农作物秸秆有利于减少水泥的添加量。同时，加入农作物秸秆有利于降低硅酸钙板的导热系数，进而有利于提高硅酸钙板的保温隔热效果。硅酸钠是一种矿黏合剂，具有粘结力强、前股东高、耐热性好的优点，有利于提高硅酸钙板的耐火作用。
进一步，所述改性聚苯乙烯颗粒按照如下方法制备：将聚苯乙烯颗粒粉碎后干燥，加入可膨胀石墨，将聚苯乙烯颗粒与可膨胀石墨混合均匀后挤出，且挤出温度低于250℃。
实施上述技术方案，可膨胀石墨是在石墨层间插入酸、碱金属、盐类等多种化学物质，这些化学物质与碳原子结合形成锌的化学相，即石墨层间化合物，该层间化合物被加热到一定温度时，可瞬间分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀呈蠕虫状的新物质，即膨胀石墨，膨胀石墨将聚苯乙烯颗粒包裹，有利于将聚苯乙烯材料与火源隔绝，以实现阻燃作用。可膨胀石墨在低于250℃的温度下不会膨胀，因此聚苯乙烯颗粒与可膨胀石墨挤出的温度需要低于250℃。
进一步，所述玻璃纤维、农业废弃物与硅酸钠的质量比为(5.2～6.6)：(5.5～7.2)：1。
实施上述技术方案，玻璃纤维对农业废弃物与水泥和粉煤灰的粘结强度有增强作用，硅酸钠对农业废弃物的耐火性能有增强作用，三者按照上述比例配合，有利于提高硅酸盐板的抗冲击强度和防火性能。
进一步，所述硅酸钙板按照如下方法制备：将玻璃纤维与粉碎后的小麦秸秆和水稻秸秆混合，向玻璃纤维与小麦秸秆、水稻秸秆的混合物喷洒硅酸钠，加入粉煤灰、水泥和水，搅拌均匀后注入模具中，振动成型后脱模，即得。
实施上述技术方案，先将玻璃纤维与小麦秸秆、水稻秸秆混合后喷洒硅酸钠，然后再与水泥、粉煤灰和水混合，这样有利于促进小麦秸秆、水稻秸秆与水泥、粉煤灰的之间粘结作用，有助于提高小麦秸秆和水稻秸秆的防火性能。
进一步，包括面板和填充材料，所述面板为硅酸钙板，按照质量份数计，所述填充材料包括15～18份的阻燃改性聚苯乙烯颗粒、10～12份的发泡剂、360～420份的水泥、250～285份的粉煤灰和215～240份的水。所述硅酸钙板包括80～90份的玻璃纤维、40～55份的小麦秸秆、45～55份的水稻秸秆、12～15份的硅酸钠、495～530份的粉煤灰、350～375份的水泥和280～305份的水。
本发明的另一个目的在于提供一种轻质防火复合隔墙板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将增强材料与粉碎后的农业废弃物混合，向增强材料与农业废弃物的混合物喷洒硅酸钠，加入粉煤灰、水泥和水，搅拌均匀后注入模具，振动成型后脱模，得到硅酸钙板。
步骤二：将改性聚苯乙烯颗粒、发泡剂、水泥、工业废弃物和水混合，搅拌均匀后制成浆料。优选的，所述改性聚苯乙烯颗粒按照如下方法制备：将聚苯乙烯颗粒粉碎后干燥，加入可膨胀石墨，将聚苯乙烯颗粒与可膨胀石墨混合均匀后挤出，且挤出温度低于250℃。
步骤三：将步骤二制备的浆料填充在步骤一制备的硅酸钙板中，成型后进行养护，即得。
实施上述技术方案，复合隔墙板是在硅酸钙板内加入填充材料，形成硅酸钙板包覆在填充材料外的隔墙板结构，故将硅酸钙板的材料按相应比例、顺序配成浆料后在模具内振动成型，形成一侧开口、内部中空的板材结构，然后按配方制备填充材料的浆料，将填充材料的浆料填充在硅酸钙板中空的内部，构成轻质、防火的隔墙板，硅酸钙板和填充材料均有防火功能，使隔墙板也具有防火作用，硅酸钙板以粉煤灰和农作物秸秆为原料，减少了水泥的用量，有利于减轻板材的重量，填充材料以聚苯乙烯颗粒和发泡剂为原料，也大大减轻了填充材料的重量。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过采用阻燃改性聚苯乙烯颗粒、水泥和工业废弃物作为填充材料的原料，得到轻质、含有细微闭孔结构的发泡水泥，使填充材料具有良好的阻燃性能和较轻的重量。通过采用以增强材料、农业废弃物、硅酸钠、粉煤灰和水泥为原料制备硅酸钙板，增强材料、农业废弃物和硅酸钠配合有利于提高硅酸钙板的结构强度和防火耐火性能。填充材料和硅酸钙板中分别采用了工业废弃物和农业废弃物，硅酸钙板中也采用的了粉煤灰为原料，实现了对工业废弃物和农业废弃物的资源化利用，有利于建筑材料的节能环保，符合可持续发展和节能减排的要求。
附图说明
图1是本发明轻质防火复合隔墙板的结构示意图。
附图标记：1、面板；2、填充材料。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种轻质防火复合隔墙板的制备方法，轻质防火复合隔墙板包括面板1和填充材料2，其中，面板1为硅酸钙板。轻质防火复合隔墙板的制备包括以下步骤：
步骤一：将12kg的小麦秸秆和13.5kg的水稻秸秆粉碎，向粉碎后的秸秆颗粒中加入10.5kg的短丝竹篾和12kg的麻纤维，搅拌均匀后向混合物中喷洒3.6L的硅酸钠，然后将135kg的粉煤灰、94.5kg的水泥和78kg的水与混合物一起搅拌，搅拌均匀后得到浆料，将浆料注入模具中，振动成型后脱模，制得硅酸钙板。
步骤二：将3.6kg的改性聚苯乙烯颗粒、2.4kg的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、90kg的水泥、34.8kg的粉煤灰、30kg的钢渣和54kg的水混合，搅拌均匀后制成填充材料2的浆料。
步骤三：将步骤二制备的填充材料2的浆料加入硅酸钙板内，成型后在自然环境下养护28天，即得100mm厚的轻质防火复合隔墙板。
本实施例采用的改性聚苯乙烯颗粒按照如下方法制备：将4kg的聚苯乙烯颗粒粉碎后干燥，加入1.1kg的可膨胀石墨，将聚苯乙烯颗粒与可膨胀石墨混合均匀后挤出，且挤出温度为230℃。
实施例二至六
实施例二至六的轻质防火复合隔墙板采用的原料组成如表1所示，实施例二至六的制备方法以及采用的改性聚苯乙烯颗粒的改性方法均与实施例一相同。
表1实施例四至六的轻质防火复合隔墙板的原料组成
对比例一
本对比例与实施例一的区别主要在于：本对比例隔墙板的填充材料2将改性聚苯乙烯颗粒替换为未改性的普通聚苯乙烯颗粒。
对比例二
本对比例与实施例二的区别主要在于：本对比例隔墙板的面板1中不添加农业废弃物和硅酸钠。
产品检测
根据GB/T23450-2009的标准对各实施例和对比例所制备的复合墙壁进行检测，检测项目和检测结果如表2所示。
表2各实施例和对比例的检测结果
由表2可见，各实施例制备的轻质防火复合隔墙板的阻燃性能均优于对比例，证明采用阻燃改性的聚苯乙烯颗粒对提高隔墙板的阻燃性能有显著效果。各实施例产品的抗压、抗冲击性能以及面密度、隔音、隔热性能均明显优于对比例二，证明在面板1中添加农业废弃物和硅酸钠时，两者与玻璃纤维配合，有利于提高产品的强度及隔音和阻燃性能。同时，在多个实施例中，实施例三和实施例六的产品相对其他实施例性能较优，证明玻璃纤维、农业废弃物与硅酸钠的质量比在(5.2～6.6)：(5.5～7.2)：1范围内的配方有更好的复配效果。本发明以硅酸钙板为面板1，在面板1内注入填充材料2，通过对硅酸钙板和填充材料2的原料成分进行改性和复配，并加入工业废弃物和农业废弃物，得到强度高、轻质抗震、节能保温、隔音降噪的轻质防火复合隔墙板。

Claims (10)

1.一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，包括面板(1)和填充材料(2)，所述面板(1)为硅酸钙板，按照质量份数计，所述填充材料(2)包括12～18份的改性聚苯乙烯颗粒、8～14份的发泡剂、300～450份的水泥、216～324份的工业废弃物和180～270份的水；
所述改性聚苯乙烯颗粒为阻燃改性聚苯乙烯颗粒；
所述工业废弃物包括粉煤灰、钢渣、高炉渣和废石膏中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，按照质量份数计，所述硅酸钙板包括75～95份的增强材料、85～110份的农业废弃物、12～17份的硅酸钠、450～585份的粉煤灰、315～400份的水泥和260～320份的水；
所述增强材料为玻璃纤维、短丝竹篾、麻纤维和木浆纤维中的至少一种；
所述农业废弃物包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，所述改性聚苯乙烯颗粒按照如下方法制备：将聚苯乙烯颗粒粉碎后干燥，加入可膨胀石墨，将聚苯乙烯颗粒与可膨胀石墨混合均匀后挤出，且挤出温度低于250℃。
4.根据权利要求2所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，所述工业废弃物为粉煤灰；所述增强材料为玻璃纤维。
5.根据权利要求4所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，所述农业废弃物包括小麦秸秆和水稻秸秆，所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为(0.61～0.93)：1。
6.根据权利要求5所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，所述玻璃纤维、农业废弃物与硅酸钠的质量比为(5.2～6.6)：(5.5～7.2)：1。
7.根据权利要求6所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，所述硅酸钙板按照如下方法制备：将玻璃纤维与粉碎后的小麦秸秆和水稻秸秆混合，向玻璃纤维与小麦秸秆、水稻秸秆的混合物喷洒硅酸钠，加入粉煤灰、水泥和水，搅拌均匀后注入模具中，振动成型后脱模，即得。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种轻质防火复合隔墙板，其特征在于，包括面板(1)和填充材料(2)，所述面板(1)为硅酸钙板，按照质量份数计，所述填充材料(2)包括15～18份的阻燃改性聚苯乙烯颗粒、10～12份的发泡剂、360～420份的水泥、250～285份的粉煤灰和215～240份的水；所述硅酸钙板包括80～90份的玻璃纤维、40～55份的小麦秸秆、45～55份的水稻秸秆、12～15份的硅酸钠、495～530份的粉煤灰、350～375份的水泥和280～305份的水。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的一种轻质防火复合隔墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将增强材料与粉碎后的农业废弃物混合，向增强材料与农业废弃物的混合物喷洒硅酸钠，加入粉煤灰、水泥和水，搅拌均匀后注入模具，振动成型后脱模，得到硅酸钙板；
步骤二：将改性聚苯乙烯颗粒、发泡剂、水泥、工业废弃物和水混合，搅拌均匀后制成浆料；
步骤三：将步骤二制备的浆料填充在步骤一制备的硅酸钙板中，成型后进行养护，即得。
10.根据权利要求9所述的一种轻质防火复合隔墙板的制备方法，其特征在于，所述改性聚苯乙烯颗粒按照如下方法制备：将聚苯乙烯颗粒粉碎后干燥，加入可膨胀石墨，将聚苯乙烯颗粒与可膨胀石墨混合均匀后挤出，且挤出温度低于250℃。
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