CN111377703A - 一种保温材料复合助剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑领域，具体涉及一种保温材料复合助剂及其应用。复合助剂组分为：氧化镁、MgSO4·7H2O、粉煤灰、氢氧化铝、改性剂、混合助剂。复合助剂应用于不燃保温防火板的制备：以聚苯乙烯发泡板为基材，在真空条件下，将复合助剂注入聚苯乙烯发泡板内制成不燃保温防火板。本发明利用复合助剂制备的不燃保温防火板,密度低，导热系数在0.0415‑0.0418〔w/m.k〕,燃烧等级为A级，具有综合性能优异的特点，是理想的外墙保温材料，安装施工简便，性价比高，另外，在使用过程中无污染，无排放，满足环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，具体涉及一种保温材料复合助剂及其应用。
背景技术
近年来，随着建筑节能工作的深入推进，墙体保温材料需求日益剧 增，常用的保温材料主要分有机保温材料和无机保温材料两大类。
有机质保温材料,如:聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫(包括xps挤 塑板，聚苯乙烯泡沫聚苯板、酚醛树脂泡沫板等)，这类材料的保温性能 好，但是这些材料的阻燃性、热稳定性、材料强度都不理想,实际燃烧 等级都在B2级以下，目前研究中对聚苯乙烯的阻燃改性研究已经做了很 多工作，但是改性后的聚苯乙烯发泡材料的物理机械性能往往较低，或者阻燃效果不佳，其应用范围仍然受到较大的制约。
无机材料或混合材料，如:泡沫水泥岩棉板、菱镁泡沫板等，无机 材料防火性能好但导热系数又偏高，一般在0.046～0.09〔w/(m.k)〕， 且吸水率较高，强度也不理想。
为了使保温材料具备更优性能，近两年市场先后出现了真金板、聚 合聚苯板。这两种材料只是在阻燃性能提高了一步，但多数在A2级以下， 且稳定性、阻燃性等均未得以提高。
建筑工业行业标准JG/T 536-2017中规定了G型热固复合苯板性能指 标燃烧性能等级为A级时，对密度、导热系数及其他性能参数的 限定，其中标准密度为140kg/m3-200kg/m3，导热系数≤0.050时即可满 足行业标准。但是，在实际工程建筑使用中发现保温板密度大受剪切力 更大，对薄抹灰保温系统中机械锚固件、胶黏剂等使用寿命有影响，保 温层的抗风、抗压、抗风荷能力会因保温板密度大而大大减弱，造成保 温层容易脱落的问题。
现阶段对于密度小于140kg/m3的复合苯板是否能够满足建筑工业行 业标准并没有报道，因此，提供一种密度小，同时导热系数低、强度高、 稳定性好、阻燃性好的保温材料是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温材料复合助剂及其应用。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种保温材料复合助剂，复合助剂组分为：氧化镁、MgSO4·7H2O、粉 煤灰、氢氧化铝、改性剂、混合助剂；
复合助剂组分重量含量为：
优选的复合助剂组分重量含量为：
所述改性剂为柠檬酸；所述混合助剂为减水剂、防水剂和增强剂； 其中，减水剂为聚羧酸盐；防水剂为硬脂酸钙；增强剂为陶瓷纤维和/或 Mg2Al4Si5O18·9H2O。
增强剂优选陶瓷纤维和Mg2Al4Si5O18·9H2O。
所述保温材料复合助剂用于制备不燃保温防火板。
一种不燃保温防火板，以聚苯乙烯发泡板为基材，在真空条件下将 权利要求1-3任一项所述的保温材料复合助剂注入聚苯乙烯发泡板内，复 合形成不燃保温防火板，复合助剂在发泡板内部形成由晶核向外发散的 针状结晶体结构形成无机隔离分仓结构。
所述混合后复合助剂于聚苯乙烯发泡板内自身形成由晶核向外发散 的针状结晶体结构，针状结晶体相互交织，针状结晶体在发泡板内部均 匀包覆在基材的聚苯乙烯颗粒表面并蔓延覆盖聚苯乙烯发泡板表面，形 成无机隔离分仓结构。
仓结构为针状结晶体对聚苯乙烯颗粒表面的包覆所形成的空间，分 仓结构为聚苯乙烯颗粒与聚苯乙烯颗粒的连接的空间。
所述聚苯乙烯发泡板是EPS颗粒高温发泡定型而成，容重为18Kg/m3， 每立方米体积内含有300-400万个独立密闭气泡。
所述不燃保温防火板的制备步骤为：
1)按重量含量混合氧化镁、MgSO4·7H2O、粉煤灰、氢氧化铝、改性 剂、混合助剂，搅拌制备复合助剂；
2)在真空条件下将复合助剂注入聚苯乙烯发泡板中，复合助剂形成 针状结晶体，针状结晶体与EPS颗粒结合；
3)将注入复合助剂后的聚苯乙烯发泡板放入养护间，经养护制得不 燃保温防火板。
所述步骤2)通过控制聚苯乙烯发泡板各位置真空度相同，实现复合 助剂均匀分布于聚苯乙烯发泡板中。
所述真空条件的真空压力为-3bar；所述养护间养护温度为40-50℃， 养护湿度为80％以上，养护时间为8-10小时。
本发明所具有的优点：
1.本发明的利用复合助剂用于制备不燃保温防火板,密度低、导热系 数在0.0415-0.0418〔w/m.k〕,燃烧等级为A级，具有综合性能优异的特 点，是理想的外墙保温材料，安装施工简便，性价比高，另外，在使用 过程中无污染，无排放，满足环保要求。
2.本发明复合助剂在聚苯乙烯发泡板内形成相向交织的针状结晶 体，可以很好的与聚苯发泡颗粒相互粘结，聚苯发泡颗粒具有多孔蜂窝 状的同时又有复合助剂形成的极细的针状结晶体贯穿孔内，在材料的内 部呈复合网状，网状间孔隙极小，实现纳米级，可达到70纳米以下，可 视为全封闭孔，由于孔隙极小，阻碍了空气的流通，可以达到很好的保温效果，同时又有针状晶体集群成网状连接，起到了支撑作用，大大提 高了材料的物理性能，降低热桥效应。
3.本发明复合助剂在聚苯乙烯发泡板内由于形成了极细的针状结晶 体，增加了化学键结合水的释出的速度，在受热条件下能够吸快速吸收 聚苯乙烯颗粒组分燃烧时放出的热量，从而能够降低材料的燃烧热值， 起到阻燃防火的作用，明显提高了保温板的阻燃性。
4.本发明解决了保温材料既能保温隔热，又能防火在低密度状态下 能同时兼具高强度、低导热系数的技术难题。本发明的保温板具有燃烧 性能为A级，密度低、导热系数低，干密度适中，吸水率低等特点，各项 性能指标均高于国家标准。
附图说明
图1为实施例1复合助剂形成的针状结晶体形貌图。
图2为实施例1复合助剂形成针状结晶体集群形貌图。
图3为实施例1复合助剂形成状结晶体与EPS颗粒结合后形貌图。
图4为对不燃保温防火板使用溶剂溶解EPS后的骨架结构。
图5为实施例1复合助剂的的TG-DSC谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
下述特制复合助剂中氧化镁为营口85粉、MgSO4·7H2O为海城含量99％、 粉煤灰为大同99.8％、氢氧化铝为河南焦作/中州铝业100目。
实施例1
复合助剂的制备：
称取氧化镁58wt％、MgSO4·7H2O 8wt％、粉煤灰18wt％、氢氧化铝6wt％、 柠檬酸5wt％、混合助剂5wt％，混合助剂中减水剂聚羧酸盐、防水剂 硬脂酸钙、增强剂比例为2:3:5，增强剂为陶瓷纤维和Mg2Al4Si5O18·9H2O 按1:1的重量比混合，投入到混合机中，采用交叉式入料的方式，入料 完成后低速运转5分钟，然后运行搅拌，搅拌均匀后得到特制复合助剂。
实施例2
复合助剂的制备：
称取氧化镁55wt％、MgSO4·7H2 9wt％、粉煤灰18wt％、氢氧化铝6wt％、 柠檬酸6wt％、混合助剂6wt％，混合助剂中减水剂DH-4005型聚羧酸、防 水剂硬脂酸钙、增强剂Mg2Al4Si5O18·9H2O的用量比例为1:1:3，投入到混合 机中，采用交叉式入料的方式，入料完成后低速运转5分钟，然后运行 搅拌，搅拌均匀后得到特制复合助剂。
实施例3
复合助剂的制备：
称取氧化镁60wt％、MgSO4·7H2O 7wt％、粉煤灰17wt％、氢氧化铝5wt％、 柠檬酸5wt％、混合助剂6wt％，混合助剂中减水剂聚羧酸盐、防水剂硬脂 酸钙、增强剂Mg2Al4Si5O18·9H2O的用量比例为3:3:4，投入到混合机中，采 用交叉式入料的方式，入料完成后低速运转5分钟，然后运行搅拌，搅 拌均匀后得到特制复合助剂。
实施例4
不燃保温防火板的制备：
将实施例1制备的复合助剂用于制备不燃保温防火板。复合助剂与聚 苯乙烯颗粒结合形成以颗粒为晶核向外发散的针状结晶体，针状结晶体 相向交织，见图3。
制备方法为：通过抽料泵输送到盛料罐中，同时自动上板装置把聚 苯板运到工作区，把实施例1制备的复合助剂经流量自动控制装置定量的 倾倒在聚苯板上，使之均匀的覆盖到移动的聚苯板表面上。聚苯板的下 表面同有沿带宽方向矩形间隙的履带贴合，履带的下面同混合气液器的 上表面贴合，混合气液器通过吸气管跟真空泵连接，设定真空压力为 -3bar，控制聚苯板各位置真空度相同，在真空泵吸气负压作用下，把聚 苯板上面的复合助剂均匀进入复合到聚苯板内部的颗粒间隙中，多余的 复合助剂流落到收集容器中，通过回流装置流回搅拌容器中。
所述聚苯乙烯发泡板是EPS颗粒高温发泡定型而成，容重为18Kg/m3， 每立方米体积内含有约400万个独立密闭气泡。
注入复合助剂的聚苯板在驱动装置的传动下，经称重检验进入养护 间，养护间温度为45℃，养护湿度为80％以上，经过8小时养护得到不燃 保温防火板。
实施例5
与实施例4不同在于：
将实施例2制备的复合助剂用于制备不燃保温防火板，其他条件相 同。
实施例6
与实施例4不同在于：
将实施例3制备的复合助剂用于制备不燃保温防火板，其他条件相 同。
实施例7
与实施例4不同在于：
聚苯乙烯发泡板是EPS颗粒高温发泡定型而成，容重为18Kg/m3，每立 方米体积内含有约200万个独立密闭气泡，其他条件相同。
经性能测试，实施例4-7分别制备的不燃保温防火板密度、导热系数 〔w/m.k〕、抗压强度、抗拉强度见表1。
表1
由表1可见，本发明实施例4-7制备的不燃保温防火板密度仅为110-120kg/m3，明显低于行业标准JG/T 536-2017，同时导热系数为 0.0415-0.0418〔w/m.k〕，燃烧等级为A级，具有阻燃性能好、强度高、 热稳定性好等优点，由于实施例7的聚苯乙烯发泡板每立方米体积内含有 约200万个独立密闭气泡，远远小于本申请的实施例4-6，因此复合助剂 并不能均匀的分布于聚苯乙烯发泡板中，因此，实施例7的不燃保温防火 板燃烧等级为B级，实施例4-6的不燃保温防火板的各项性能均优于实施 例7。
使用日本日立公司S-4800冷场发射扫描电子显微镜观察到实施例1 复合助剂形成的针状结晶体形貌图，见图1，由图1可见，晶核结晶体直 径约60微米，晶针长且细，更有利于化学键结合水的释出，同时提高结 晶体的支撑力。由图4可见，本发明的保温板使用溶剂溶解EPS后具有 空隙均匀的骨架结构，证明本发明的复合助剂成功且均匀的被注入到了保温板内部。
使用德国IKAC6000自动量热仪测得实施例1的复合助剂的热值和 TD-DSC谱图，并根据所得到的谱图，分析样品在加热过程中发生的变化。 从图5中可以看到，样品加热时共出现4个吸热峰，分别是94℃、424℃、 562℃、695℃，表明样品在此温度下脱去结晶水分子，并且从DSC曲线可 以计算出总吸热量为2.512MJ/Kg。分析结果表明Mg2Al4Si5O18·9H2O在高温 条件下能够脱去分子中的结晶水，发生分解吸热反应，伴随着化学键结 合水的释出，能够降低不燃保温防火板在燃烧时放出的热量，使其更好 的实现阻燃，同时，陶瓷纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热 率低等特点，两者配合使用制备得到的不燃保温防火板燃烧性能达到A 级，密度低、导热系数低，当保温板遇火燃烧温度升高时，复合助剂能 够吸收聚苯颗粒燃烧放出的热量从而降低总体的燃烧热值，阻燃性能好、 热稳定性好。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本 领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种保温材料复合助剂，其特征在于：复合助剂组分为：氧化镁、MgSO4·7H2O、粉煤灰、氢氧化铝、改性剂、混合助剂；
复合助剂组分重量含量为：
2.按权利要求1所述的保温材料复合助剂，其特征在于：所述复合助剂组分重量含量为：
3.按权利要求1或2所述的保温材料复合助剂，其特征在于：所述改性剂为柠檬酸；所述混合助剂为减水剂、防水剂和增强剂；其中，减水剂为聚羧酸盐；防水剂为硬脂酸钙；增强剂为陶瓷纤维和/或Mg2Al4Si5O18·9H2O。
4.一种权利要求1所述的保温材料复合助剂的应用，其特征在于：
所述保温材料复合助剂用于制备不燃保温防火板。
5.一种不燃保温防火板，其特征在于：
以聚苯乙烯发泡板为基材，在真空条件下将权利要求1-3任一项所述的保温材料复合助剂注入聚苯乙烯发泡板内，复合形成不燃保温防火板，复合助剂在发泡板内部形成由晶核向外发散的针状结晶体结构形成无机隔离分仓结构。
6.按权利要求5所述的不燃保温防火板，其特征在于：
所述混合后复合助剂于聚苯乙烯发泡板内自身形成由晶核向外发散的针状结晶体结构，针状结晶体相互交织，针状结晶体在发泡板内部均匀包覆在基材的聚苯乙烯颗粒表面并蔓延覆盖聚苯乙烯发泡板表面，形成无机隔离分仓结构。
7.按权利要求5或6所述的不燃保温防火板，其特征在于：所述聚苯乙烯发泡板是EPS颗粒高温发泡定型而成，容重为18Kg/m3，每立方米体积内含有300-400万个独立密闭气泡。
8.按权利要求5或6所述的不燃保温防火板，其特征在于：所述不燃保温防火板的制备步骤为：
1)按重量含量混合氧化镁、MgSO4·7H2O、粉煤灰、氢氧化铝、改性剂、混合助剂，搅拌制备复合助剂；
2)在真空条件下将复合助剂注入聚苯乙烯发泡板中，复合助剂形成针状结晶体，针状结晶体与EPS颗粒结合；
3)将注入复合助剂后的聚苯乙烯发泡板放入养护间，经养护制得不燃保温防火板。
9.按权利要求8所述的不燃保温防火板，其特征在于：
所述步骤2)通过控制聚苯乙烯发泡板各位置真空度相同，实现复合助剂均匀分布于聚苯乙烯发泡板中。
10.按权利要求8所述的保温板材料复合助剂的应用，其特征在于：所述真空条件的真空压力为-3bar；所述养护间养护温度为40-50℃，养护湿度为80％以上，养护时间为8-10小时。
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