CN109293388A - 一种防火材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防火材料及制备方法，包括以下重量份的原料：硅酸铝45‑58份，三聚磷酸铝4‑6份，聚铝硅氧烷7‑9份，氢氧化镁5‑7份，水玻璃2‑4份，玻璃纤维3‑5份，金刚砂2‑5份，复合添加剂2.4‑4份。有益效果为：通过加入硅酸铝，从而使制得的材料具有良好的硬度质量，使材料具有优良的电绝缘性，一般只被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀；通过加入金刚砂提高了材料的抗冲击性能；通过加入一定量的复合剂，使材料的耐刮擦性能有一定程度的提高，使防火材料具有良好的防火性能的同时，具有良好的力学强度，能够长期使用，且使用寿命长，性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及防火材料，具体来说，涉及一种防火材料及制备方法。
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。常用的防火材料包括防火板、防火门、防火玻璃、防火涂料防火包等。具有防止或阻滞火焰蔓延性能的材料。用于防火。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，但具阻燃性，即难起火、难炭化，在火源移开后燃烧即可停止，故又称阻燃材料。
根据专利号201810252811.9，公开了一种防火材料及其制备方法，该材料同时兼具防火性好、保温隔热性好、和成本低等特点，功能比较平常，从防火安全出发，在土木建筑等环境中应尽量采用防火材料代替易燃材料，并且需要具有良好的力学强度，能够长期使用，且使用寿命长，以满足不同的环境使用需求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种防火材料及制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种防火材料。
该防火材料配方由以下质量份数的原料制成：
硅酸铝45-58份，三聚磷酸铝4-6份，聚铝硅氧烷7-9份，氢氧化镁5-7份，水玻璃2-4份，玻璃纤维3-5份，金刚砂2-5份，复合添加剂2.4-4份。
进一步的，所述复合添加剂包括以下重量份的原料：固化剂0.4-0.8份、发泡剂0.8-1.2份、阻燃剂0.5-0.9份、热稳定剂0.2-0.4份和相容剂0.5-0.7份。
进一步的，所述固化剂为二氨基环己烷。
进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的直径为7-10微米。
进一步的，所述阻燃剂为氢氧化镁阻燃剂，根据需要阻燃剂为粉末状，其中水镁石粒烧失量31。
进一步的，所述热稳定剂为铅稳定剂，其中成分包括下列化合物：二盐基硬脂酸铅0.05-0.1份、水合三盐基硫酸铅0.05-0.1份、二盐基邻苯二甲酸铅0.05-0.1份、二盐基亚磷酸铅0.05-0.1份。
根据本发明的另一个方面，提供了一种防火材料的制备方法。
该防火材料的制备包括以下步骤：
将称取的硅酸铝47.5份，三聚磷酸铝5份，聚铝硅氧烷8份，氢氧化镁6份，水玻璃3份，均匀混合获得搅拌料；
向所述搅拌料中加入复合剂3.2份，玻璃纤维4份，金刚砂3.5，加入搅拌机中，搅拌混合获得混合浆料；
将所述混合浆料，加入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆挤出机温度为一区温度200-220℃，二区温度220-250℃，三区温度250-280℃，四区温度200-220℃，熔融、挤出获得半液化材料；
将所述半液化材料倒入模具中，将模具置于75-80℃的温度下进行发泡固化，固化时间控制在20-30min，脱模得到防火材料。
进一步的，复合添加剂的合成及与玻璃纤维和金刚砂反应并加入至搅拌料中进行混合包括以下步骤：
将准备好的固化剂、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和相容剂填充至预先准备好的混合容器中；
将混合容易加热，并在加热过程中进行搅拌操作，直至容器内液体变得粘稠；
将搅拌后的原料放入预先准备好的密封压缩罐中，控制填充量，并保证密封和其内部温度；
温度稳定常温后，形成复合添加剂，根据不同的需求量，与玻璃纤维和金刚砂进行混合反应，并保证不过与稀释；
反应后，加入至搅拌料中进行混合。
其中，本发明所采用的原料药份阐述如下：
硅酸铝：是一种硅酸盐，其化学式为Al2SiO5，由于多数硅酸盐的结构非常复杂，常不写成盐的形式而是写成金属各自的氧化物的形式，故硅酸铝常被写作Al2O3·SiO2。硅酸铝的密度为2.8到2.9克/立方厘米，折射率为1.56，其莫氏硬度与矿石类型，含水量有关系，在4.5到7.5之间变化。硅酸铝粉末常用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑。
三聚磷酸铝：外观为白色粉末，难溶于水，密度2-3g/cm3，无毒性，对皮肤无刺激作用，不含铅、铬等有害重金属元素；热稳定性，三聚磷酸根离子P3O105-能与各种金属离子有更强的螯合力，在被涂物表面形成卓越的钝化膜，对钢铁以及轻金属等的腐蚀具有极强的抑制作用，涂料颜色可以自由调配。
聚铝硅氧烷：习惯上称有机硅或聚硅醚，可以是线型、环状或交联的聚合物，对热和化学试剂稳定，不被水润湿，突出的耐老化性能、优异的疏水性与电绝缘性。用作防火剂、润滑剂、防潮剂。硅树脂用于制造纤维增强材料。硅橡胶还用于胶黏剂及密封材料。
氢氧化镁：是无色六方柱晶体或白色粉末，难溶于水和醇，溶于稀酸和铵盐溶液，水溶液呈弱碱性。在水中的溶解度很小，但溶于水的部分完全电离，可用于制糖和氧化镁等。
水玻璃：是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液。
玻璃纤维：是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石七种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。
金刚砂：是用石英砂、石油焦或煤焦、木屑生产绿色碳化硅时需要加食盐等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。 碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。
本发明的有益效果为：通过加入硅酸铝，从而使制得的材料具有良好的硬度质量，通过加入三聚磷酸铝，从而使制得的材料具有极强的抗腐蚀能的抑制作用，并且可以灵活搭配颜色；通过设置聚铝硅氧烷，从而使制得的材料具有突出的耐老化性能、优异的疏水性、良好的密封性和电绝缘性；通过加入水玻璃，从而使材料粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，耐碱性和耐水性差；通过加入氢氧化镁，其可代替烧碱和石灰作为含酸废水的中和剂，亦用作油品添加剂，起到防腐和脱硫作用；通过加入玻璃纤维，使材料具有优良的电绝缘性，一般只被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀；通过加入金刚砂提高了材料的抗冲击性能；通过加入一定量的复合剂，使材料的耐刮擦性能有一定程度的提高，使防火材料具有良好的防火性能的同时，具有良好的力学强度，能够长期使用，且使用寿命长，性能稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种防火材料及制备方法流程图之一；
图2是根据本发明实施例的一种防火材料及制备方法流程图之二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种防火材料。
该用于防火材料配方由以下质量份数的原料制成：
硅酸铝45-58份，三聚磷酸铝4-6份，聚铝硅氧烷7-9份，氢氧化镁5-7份，水玻璃2-4份，玻璃纤维3-5份，金刚砂2-5份，复合添加剂2.4-4份。
其中，所述复合添加剂包括以下重量份的原料：固化剂0.4-0.8份、发泡剂0.8-1.2份、阻燃剂0.5-0.9份、热稳定剂0.2-0.4份和相容剂0.5-0.7份。
所述固化剂为二氨基环己烷。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的直径为7-10微米。
所述阻燃剂为氢氧化镁阻燃剂，根据需要阻燃剂为粉末状，其中水镁石粒烧失量31。
所述热稳定剂为铅稳定剂，其中成分包括下列化合物：二盐基硬脂酸铅0.05-0.1份、水合三盐基硫酸铅0.05-0.1份、二盐基邻苯二甲酸铅0.05-0.1份、二盐基亚磷酸铅0.05-0.1份。
为了更清楚的理解本发明的上述技术方案，以下通过具体实例对本发明的上述方案进行详细说明。
实施例一
该用于防火材料的配方由以下质量份数的原料制成：
硅酸铝45g，三聚磷酸铝4g，聚铝硅氧烷7g，氢氧化镁5g，水玻璃2g，玻璃纤维3g，金刚砂2g，复合添加剂2.4。
其中，所述复合添加剂包括以下重量g的原料：固化剂0.4g、发泡剂0.8g、阻燃剂0.5g、热稳定剂0.2g和相容剂0.5g。
所述固化剂为二氨基环己烷。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的直径为7-10微米。
所述阻燃剂为氢氧化镁阻燃剂，根据需要阻燃剂为粉末状，其中水镁石粒烧失量31。
所述热稳定剂为铅稳定剂，其中成分包括下列化合物：二盐基硬脂酸铅0.05-0.1g、水合三盐基硫酸铅0.05-0.1g、二盐基邻苯二甲酸铅0.05-0.1g、二盐基亚磷酸铅0.05-0.1g。
该防护材料的制备，包括以下步骤：
将称取的硅酸铝45g，三聚磷酸铝4g，聚铝硅氧烷 7g，氢氧化镁5g，水玻璃2，均匀混合获得搅拌料；
向所述搅拌料中加入玻璃纤维3-5g，金刚砂2-5g，复合添加剂2.4，加入搅拌机中，搅拌混合获得混合浆料；
将所述混合浆料，加入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆挤出机温度为一区温度200℃，二区温度220℃，三区温度250℃，四区温度200℃，熔融、挤出获得半液化材料；
将所述半液化材料倒入模具中，将模具置于75-80℃的温度下进行发泡固化，固化时间控制在20-30min，脱模得到防火材料。
该防火材料的制备，复合添加剂的合成及与玻璃纤维和金刚砂反应并加入至搅拌料中进行混合包括以下步骤：
将准备好的固化剂、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和相容剂填充至预先准备好的混合容器中；
将混合容易加热，并在加热过程中进行搅拌操作，直至容器内液体变得粘稠；
将搅拌后的原料放入预先准备好的密封压缩罐中，控制填充量，并保证密封和其内部温度；
温度稳定常温后，形成复合添加剂，根据不同的需求量，与玻璃纤维和金刚砂进行混合反应，并保证不过与稀释；
反应后，加入至搅拌料中进行混合。
实施例二
该用于防火材料的配方由以下质量份数的原料制成：
硅酸铝51.5g，三聚磷酸铝5g，聚铝硅氧烷8g，氢氧化镁6g，水玻璃3g，玻璃纤维4g，金刚砂3.5g，复合添加剂3.2。
其中，所述复合添加剂包括以下重量g的原料：固化剂0.6g、发泡剂1g、阻燃剂0.7g、热稳定剂0.3g和相容剂0.6g。
所述固化剂为二氨基环己烷。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的直径为7-10微米。
所述阻燃剂为氢氧化镁阻燃剂，根据需要阻燃剂为粉末状，其中水镁石粒烧失量31。
所述热稳定剂为铅稳定剂，其中成分包括下列化合物：二盐基硬脂酸铅0.07g、水合三盐基硫酸铅0.07g、二盐基邻苯二甲酸铅0.07g、二盐基亚磷酸铅0.07g。
该防护材料的制备，包括以下步骤：
将称取的硅酸铝51.5g，三聚磷酸铝5g，聚铝硅氧烷 8g，氢氧化镁6g，水玻璃4g，均匀混合获得搅拌料；
向所述搅拌料中加入玻璃纤维4g，金刚砂3.5g，复合添加剂3.2，加入搅拌机中，搅拌混合获得混合浆料；
将所述混合浆料，加入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆挤出机温度为一区温度210℃，二区温度235℃，三区温度265℃，四区温度210℃，熔融、挤出获得半液化材料；
将所述半液化材料倒入模具中，将模具置于75-80℃的温度下进行发泡固化，固化时间控制在20-30min，脱模得到防火材料。
该防火材料的制备，复合添加剂的合成及与玻璃纤维和金刚砂反应并加入至搅拌料中进行混合包括以下步骤：
将准备好的固化剂、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和相容剂填充至预先准备好的混合容器中；
将混合容易加热，并在加热过程中进行搅拌操作，直至容器内液体变得粘稠；
将搅拌后的原料放入预先准备好的密封压缩罐中，控制填充量，并保证密封和其内部温度；
温度稳定常温后，形成复合添加剂，根据不同的需求量，与玻璃纤维和金刚砂进行混合反应，并保证不过与稀释；
反应后，加入至搅拌料中进行混合。
实施例三
该用于防火材料的配方由以下质量份数的原料制成：
硅酸铝58g，三聚磷酸铝6g，聚铝硅氧烷9g，氢氧化镁7g，水玻璃4g，玻璃纤维5g，金刚砂5g，复合添加剂4。
其中，所述复合添加剂包括以下重量g的原料：固化剂0.8g、发泡剂1.2g、阻燃剂0.9g、热稳定剂0.4g和相容剂0.7g。
所述固化剂为二氨基环己烷。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的直径为7-10微米。
所述阻燃剂为氢氧化镁阻燃剂，根据需要阻燃剂为粉末状，其中水镁石粒烧失量31。
所述热稳定剂为铅稳定剂，其中成分包括下列化合物：二盐基硬脂酸铅0.1g、水合三盐基硫酸铅0.1g、二盐基邻苯二甲酸铅0.1g、二盐基亚磷酸铅0.1g。
该防护材料的制备，包括以下步骤：
将称取的硅酸铝58g，三聚磷酸铝6g，聚铝硅氧烷9g，氢氧化镁7g，水玻璃4g，均匀混合获得搅拌料；
向所述搅拌料中加入玻璃纤维5g，金刚砂5g，复合添加剂4，加入搅拌机中，搅拌混合获得混合浆料；
将所述混合浆料，加入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆挤出机温度为一区温度220℃，二区温度250℃，三区温度280℃，四区温度220℃，熔融、挤出获得半液化材料；
将所述半液化材料倒入模具中，将模具置于75-80℃的温度下进行发泡固化，固化时间控制在20-30min，脱模得到防火材料。
该防火材料的制备，复合添加剂的合成及与玻璃纤维和金刚砂反应并加入至搅拌料中进行混合包括以下步骤：
将准备好的固化剂、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和相容剂填充至预先准备好的混合容器中；
将混合容易加热，并在加热过程中进行搅拌操作，直至容器内液体变得粘稠；
将搅拌后的原料放入预先准备好的密封压缩罐中，控制填充量，并保证密封和其内部温度；
温度稳定常温后，形成复合添加剂，根据不同的需求量，与玻璃纤维和金刚砂进行混合反应，并保证不过与稀释；
反应后，加入至搅拌料中进行混合。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下结合附图对本发明的上述方案的流程进行详细说明，具体如下：
根据本发明的实施例，还提供了一种防火材料的制备方法。
如图1所示，在实际生产过程中，该防火材料的制备，包括以下步骤：
步骤S101，根据上述质量分数，将称取的硅酸铝45-58份，三聚磷酸铝4-6份，聚铝硅氧烷 7-9份，氢氧化镁5-7份，水玻璃2-4，均匀混合获得搅拌料；
在初步混合时，温度控制在55-60℃，压力控制在15-20MPa；
步骤S102，向步骤S101中的搅拌料中加入玻璃纤维3-5份，金刚砂2-5份，复合添加剂2.4-4份，加入搅拌机中，搅拌混合获得混合浆料。
在每一阶段的搅拌时间不宜少于30s，总搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min；
步骤S103，将步骤S102中的混合浆料，加入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆挤出机温度为一区温度200-220℃，二区温度220-250℃，三区温度250-280℃，四区温度200-220℃，熔融、挤出获得半液化材料；
步骤S104，将步骤S103的半液化材料倒入模具中，将模具置于75-80℃的温度下进行发泡固化，固化时间控制在20-30min，脱模得到防火材料。
在一个实施例中，如图2所示，该防火材料的制备，复合添加剂的合成及与玻璃纤维和金刚砂反应并加入至搅拌料中进行混合包括以下步骤：
步骤S201，将准备好的固化剂、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和相容剂填充至预先准备好的混合容器中；
步骤S202，将混合容易加热，并在加热过程中进行搅拌操作，直至容器内液体变得粘稠；
步骤S203，将搅拌后的原料放入预先准备好的密封压缩罐中，控制填充量，并保证密封和其内部温度；
步骤S204；温度稳定常温后，形成复合添加剂，根据不同的需求量，与玻璃纤维和金刚砂进行混合反应，并保证不过与稀释；
步骤S205，反应后，加入至搅拌料中进行混合。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过加入硅酸铝，从而使制得的材料具有良好的硬度质量，通过加入三聚磷酸铝，从而使制得的材料具有极强的抗腐蚀能的抑制作用，并且可以灵活搭配颜色；通过设置聚铝硅氧烷，从而使制得的材料具有突出的耐老化性能、优异的疏水性、良好的密封性和电绝缘性；通过加入水玻璃，从而使材料粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，耐碱性和耐水性差；通过加入氢氧化镁，其可代替烧碱和石灰作为含酸废水的中和剂，亦用作油品添加剂，起到防腐和脱硫作用；通过加入玻璃纤维，使材料具有优良的电绝缘性，一般只被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀；通过加入金刚砂提高了材料的抗冲击性能；通过加入一定量的复合剂，使材料的耐刮擦性能有一定程度的提高，使防火材料具有良好的防火性能的同时，具有良好的力学强度，能够长期使用，且使用寿命长，性能稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种防火材料，其特征在于，包括以下重量份的原料制成：
硅酸铝45-58份、三聚磷酸铝4-6份、聚铝硅氧烷 7-9份、氢氧化镁5-7份、水玻璃2-4份、玻璃纤维3-5份、金刚砂2-5份和复合添加剂2.4-4份。
2.根据权利要求1所述的一种防火材料，其特征在于，所述复合添加剂包括以下重量份的原料：固化剂0.4-0.8份、发泡剂0.8-1.2份、阻燃剂0.5-0.9份、热稳定剂0.2-0.4份和相容剂0.5-0.7份。
3.根据权利要求2所述的一种防火材料，其特征在于，所述固化剂为二氨基环己烷。
4.根据权利要求1所述的一种防火材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的直径为7-10微米。
5.根据权利要求2所述的一种防火材料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁阻燃剂，所述氢氧化镁阻燃剂为粉末状，其中水镁石粒烧失量31。
6.根据权利要求2所述的一种防火材料，其特征在于，所述热稳定剂为铅稳定剂，其中成分包括下列化合物：二盐基硬脂酸铅0.05-0.1份、水合三盐基硫酸铅0.05-0.1份、二盐基邻苯二甲酸铅0.05-0.1份和二盐基亚磷酸铅0.05-0.1份。
7.一种防火材料的制备方法，其特征在于，用于权利要求1所述的防火材料的制备，包括以下步骤：
将称取的硅酸铝45-58份，三聚磷酸铝4-6份，聚铝硅氧烷 7-9份，氢氧化镁5-7份，水玻璃2-4，均匀混合获得搅拌料；
向所述搅拌料中加入玻璃纤维3-5份，金刚砂2-5份，复合添加剂2.4-4份，加入搅拌机中，搅拌混合获得混合浆料；
将所述混合浆料加入双螺杆挤出机中，并控制双螺杆挤出机温度为一区温度200-220℃，二区温度220-250℃，三区温度250-280℃，四区温度200-220℃，熔融、挤出获得半液化材料；
将所述半液化材料倒入模具中，将模具置于75-80℃的温度下进行发泡固化，固化时间控制在20-30min，脱模得到防火材料。
8.根据权利要求7所述的一种防火材料的制备方法，其特征在于，复合添加剂的合成及与玻璃纤维和金刚砂反应并加入至搅拌料中进行混合包括以下步骤：
将准备好的固化剂、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和相容剂填充至预先准备好的混合容器中；
将混合容易加热，并在加热过程中进行搅拌操作，直至容器内液体变得粘稠；
将搅拌后的原料放入预先准备好的密封压缩罐中，控制填充量，并保证密封和其内部温度；
温度稳定常温后，形成复合添加剂，根据不同的需求量，与玻璃纤维和金刚砂进行混合反应，并保证不过与稀释；
反应后，加入至搅拌料中进行混合。
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