CN109748543B - 一种超轻复合保温防火材料及其制备方法 - Google Patents

一种超轻复合保温防火材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种超轻复合保温防火材料及其制备方法,以微硅粉,氧化钇、碳化硼、陶瓷微粒、煅烧硅藻土、玻化微珠,氮化硼气凝胶,再生聚苯颗粒等轻质材料,辅以功能性外加剂,经混合制作而成。本申请导热系数低,稳定性好,力学性能、耐候性能、保温性能优异。与现有技术相比,本申请在明显降低该保温材料的导热系数的同时,又可增强该保温材料在室温及户外的抗压强度。本申请兼具了保温板材的保温优势和浆体保温材料的无缝粘接优势,克服了现有保温板材的拼缝和热桥,强化浆体保温材料的粘接强度和抗裂性能,主体材料导热系数低,保温性能好,使之成为一种更具应用性的新材料。

Description

一种超轻复合保温防火材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种保温防火材料,尤其是涉及一种超轻复合保温防火材料及其制备方法。
背景技术
我国建筑能耗巨大根源是墙体保温性差,建筑围护结构的传热系数过大导致散热损失达到40%~50%,其中由于墙体保温性差导致的散热损失约占70%。目前墙体保温层主要有两大类:保温板和保温浆料。保温板类包括岩棉和聚苯板,整个体系中存大量的板缝易形成热桥,影响保温效果。岩棉缺点:易吸水脱落;聚苯板缺点:(1)施工繁琐,不适宜异形复杂构造的施工;(2)施工不当易开裂脱落;(3)防火性能欠佳。保温浆料包括玻化微珠类和胶粉聚苯颗粒,其缺点:(1)单独使用不易达到节能65%的要求;(2)保温层容易滑落;(3)抗裂砂浆柔韧性差,易导致墙面开裂。
发明内容
本申请为解决上述背景技术中的问题提供一种超轻复合保温防火材料及其制备方法,该材料属于浆体保温材料,兼具保温板材的保温优势和浆体保温材料的无缝粘接优势,克服了保温板材的拼缝和热桥,强化浆体保温材料的粘接强度和抗裂性能,使之成为一种更具应用性的新材料。
为实现上述目的,第一方面,本申请提供一种超轻复合保温防火材料,包括以下重量份的原料:
微硅粉3~10份,碳化硼0.1~1份,氧化钇0~15份,氮化硼气凝胶0.2~2份,纤维0.5~1份,玻化微珠3~5份,煅烧硅藻土0.8~1份,陶瓷微粒20~25份,粘合剂0.2~0.3份,发泡剂0.25~0.5份,促凝调节剂0.1~0.2份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.01~1份。
优选的,上述超轻复合保温防火材料包括以下重量份的原料:
微硅粉3~10份,碳化硼0.3~0.7份,氧化钇5~15份,氮化硼气凝胶0.5~1.5份,纤维0.5~1份,玻化微珠3~5份,煅烧硅藻土0.8~1份,陶瓷微粒23~25份,粘合剂0.24~0.25份,发泡剂0.25~0.5份,促凝调节剂0.1~0.15份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.04~1份。
优选的,上述超轻复合保温防火材料包括以下重量份的原料:
微硅粉3.4~8份,碳化硼0.3~0.7份,氮化硼气凝胶0.8~1.2份,纤维0.6份,玻化微珠3.5~5份,煅烧硅藻土0.85份,陶瓷微粒23~24份,粘合剂0.24~0.25份,发泡剂0.27份,促凝调节剂0.13份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.4~0.7份。
优选的,上述超轻复合保温防火材料包括以下重量份的原料:
微硅粉3.4份,碳化硼0.3份,氧化钇5~15份,氮化硼气凝胶0.8~1.2份,纤维0.6份,玻化微珠3.5份,煅烧硅藻土0.85份,陶瓷微粒23~24份,粘合剂0.24份,发泡剂0.27份,促凝调节剂0.13份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.4~0.6份。
优选的,纤维为玻璃纤维。
第二方面,本申请还提供一种上述超轻复合保温防火材料的制备方法,包括以下步骤:
首先称取微硅粉、碳化硼、氧化钇、氮化硼气凝胶、纤维、玻化微珠、煅烧硅藻土、陶瓷微粒,混合搅拌均匀;然后称取粘合剂、发泡剂、促凝调节剂、聚羧酸高效减水剂加入上述混合物中,搅拌均匀,外观呈干粉状;加入再生聚苯颗粒搅拌均匀,即得所述超轻复合保温防火材料。
上述超轻复合保温防火材料的使用方法包括以下步骤:
将制备的上述超轻复合保温防火材料混合物料加适量水高速搅拌成为膏状浆体材料,然后按一定厚度采用机械喷涂方式直接喷涂在房屋建筑的外墙或内墙表面,再用抹子人工找平。
本申请提供的超轻复合保温防火材料以碳化硼、陶瓷微粒、煅烧硅藻土、玻化微珠,氮化硼气凝胶等轻质材料,以及再生聚苯颗粒,辅以功能性外加剂,经混合制作而成。多种原料相互配合,协同作用;氧化钇辅助其他材料,可以将微珠表面孔隙封闭,形成中空,从而降低涂层的导热系数,还可增加致密性,提高材料的稳定性,减低水份的渗透,采用无机等材料,大大提高了保温材料的力学性能和耐候性能,其抗压强度可达0.25MPa;通过添加轻质玻化微珠、陶瓷微粒、改性聚苯乙烯颗粒,同时加入发泡剂,形成闭孔的微孔,降低保温材料的导热系数,增强保温性能;选用具备超轻、高力学强度和超级隔热等三大突出特点的氮化硼气凝胶材料,这种陶瓷气凝胶材料密度可低至0.1毫克/立方厘米,超弹性达到95%,并且在高温冲击条件下材料本身几乎没有强度损失,空气中的导热系数为20mW/mK,具有超低导热性,是极端条件下理想的隔热材料,氮化硼气凝胶组分与其他组分相结合可以进一步增强保温性能;加入增强玻璃纤维后,在保温材料中呈三维状态分布,与其他原料配合,可分散或抵消内应力,降低裂缝尖端应力集中,从而抑制微裂纹的产生和发展,可有效地防止微裂缝发展和形成贯穿裂,拉伸粘结强度为0.25MPa。
与现有技术相比,本申请在明显降低该保温材料的导热系数的同时,又可增强该保温材料在室温及户外下的抗压强度。本申请提供的超轻复合保温防火材料兼具了保温板材的保温优势和浆体保温材料的无缝粘接优势,克服了保温板材的拼缝和热桥,强化浆体保温材料的粘接强度和抗裂性能,主体材料导热系数低,保温性能好,使之成为一种更具应用性的新材料。本申请干密度在190kg/m3左右,属于超轻复合保温防火材料范畴。
具体实施方式
下面对本申请的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本申请,但并不构成对本申请的限定。此外,下面所描述的本申请各个实施方式中涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在以下实施例中,除特别说明外,各组分均采用市售产品。其中氮化硼气凝胶可以选用市售产品,也可以按照CN106865509A所公开的方法制备。
本申请提供一种超轻复合保温防火材料,包括以下重量份的原料:
微硅粉3~10份,碳化硼0.1~1份,氧化钇0~15份,氮化硼气凝胶0.2~2份,纤维0.5~1份,玻化微珠3~5份,煅烧硅藻土0.8~1份,陶瓷微粒20~25份,粘合剂0.2~0.3份,发泡剂0.25~0.5份,促凝调节剂0.1~0.2份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.01~1份。
纤维为玻璃纤维。
首先称取一定量的微硅粉、碳化硼、氧化钇、氮化硼气凝胶、纤维、玻化微珠、煅烧硅藻土、陶瓷微粒,混合搅拌均匀。然后称取粘合剂、发泡剂、促凝调节剂、聚羧酸高效减水剂加入上述混合物中,搅拌均匀,外观呈干粉状。加入再生聚苯颗粒后搅拌均匀,即得所述超轻复合保温防火材料。
施工时,将制备的混合物料加适量水高速搅拌成为膏状浆体材料,然后按一定厚度采用机械喷涂方式直接喷涂在房屋建筑的外墙或内墙表面,再用抹子人工找平。
本申请提供14个不同组分含量的实施例,具体各个实施例各组分数据如表1所示。
表1各实施例及对比例的组分及含量
Figure GDA0002015604840000041
Figure GDA0002015604840000051
对各实施例及对比例的堆积密度、导热系数和抗压强度、拉伸粘结强度进行测试,测试结果见表2。
表2各实施例及对比例的测试数据
名称 干密度kg/m<sup>3</sup> 导热系数w/m.k 抗压强度/MPa 拉伸粘结强度/MPa
实施例1 189 0.039 0.25 0.26
实施例2 191 0.040 0.28 0.27
实施例3 192 0.041 0.30 0.27
实施例4 193 0.042 0.32 0.27
实施例5 194 0.043 0.33 0.27
实施例6 195 0.044 0.34 0.27
实施例7 189 0.039 0.28 0.28
实施例8 188 0.038 0.28 0.27
实施例9 186 0.036 0.28 0.27
实施例10 184 0.034 0.28 0.27
实施例11 182 0.032 0.28 0.27
实施例12 180 0.030 0.28 0.27
实施例13 186 0.036 0.28 0.25
实施例14 184 0.034 0.28 0.29
对比例1 200 0.049 0.15 0.17
其中,导热系数按GB/T10294-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定、防护热报法测定;抗压强度按GB/T5486-2008无机硬质绝热制品试验方法测定;干密度按GB/T17371-2008硅酸盐复合绝热涂料方法测定;拉伸粘结强度按照JGJ253-2011胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料测定。
结合表1和表2可以看出:
1、碳化硼的含量与抗压强度直接相关,近似线性正比例关系。碳化硼对超轻保温防火材料的抗压强度影响明显,碳化硼量的增加可制得有抗压强度的超轻保温防火材料,但是干表观密度也相应提高了。
2、超轻保温防火材料导热系数与干密度的关系超轻保温防火材料的导热系数与其干表观密度密切相关,干表观密度越小,其导热系数越低。
3、氧化钇加入可以提高材料的隔热保温性能:由于稀土元素具有双轨道空间,其价态和配位数随环境不同而变化的特性,通过稀土氧化物氧化钇可以将微珠表面孔隙封闭,使微珠形成中空,从而提高涂料的蓄热系数,降低涂层的导热系数,还可增加致密性,提高材料的稳定性,减低水份的渗透。
本申请提供的超轻复合保温防火材料抗压强度高,导热系数低,粘接强度好,不脱落,线性收缩率低至0.03%,防火等级A1级,施工简单,材料绿色环保无污染。
以上对本申请的实施方式作出详细说明,但本申请不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言,在不脱离本申请的原理和精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入在本申请的保护范围。

Claims (3)

1.一种超轻复合保温防火材料,其特征在于,由以下重量份的原料组成:微硅粉3~10份,碳化硼0.3~0.7份,氧化钇5~15份,氮化硼气凝胶0.5~1.5份,玻璃纤维0.5~1份,玻化微珠3~5份,煅烧硅藻土0.8~1份,陶瓷微粒23~25份,粘合剂0.24~0.25份,发泡剂0.25~0.5份,促凝调节剂0.1~0.15份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.04~1份。
2.根据权利要求1所述的超轻复合保温防火材料,其特征在于,由以下重量份的原料组成:微硅粉3.4份,碳化硼0.3份,氧化钇5~15份,氮化硼气凝胶0.8~1.2份,玻璃纤维0.6份,玻化微珠3.5份,煅烧硅藻土0.85份,陶瓷微粒23~24份,粘合剂0.24份,发泡剂0.27份,促凝调节剂0.13份,聚羧酸减水剂0.01份,再生聚苯颗粒0.4~0.6份。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的超轻复合保温防火材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
首先向反应容器中按比例加入微硅粉、碳化硼、氧化钇、氮化硼气凝胶、玻璃纤维、玻化微珠、煅烧硅藻土、陶瓷微粒,混合搅拌均匀;
然后按比例加入粘合剂、发泡剂、促凝调节剂、聚羧酸减水剂加入上述混合物中,搅拌均匀,外观呈干粉状;
最后加入再生聚苯颗粒与上述混合物搅拌均匀,即得所述超轻复合保温防火材料。
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