CN112079601B - 一种建筑施工用阻燃型保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80‑90份、自熄型聚苯乙烯颗粒8‑12份、阻燃添加物15‑20份、陶瓷微珠10‑12份、增强填料4‑5份、胶粉1.6‑2份、助剂0.8‑1份、自来水160‑180份；本发明还公开了该保温砂浆的制备方法。本发明通过在砂浆中加入自制的阻燃添加物，阻燃添加物是一种复合物，能够在凝聚相和气相发挥阻燃作用，赋予砂浆良好的阻燃性能；通过在砂浆中加入胶粉，胶粉不仅能够促进分散，而且能够堵塞砂浆内部的毛细管，降低干缩；通过其余助剂、增强填料等的辅配，使砂浆具有良好的机械性能；本发明制得的砂浆具有良好的阻燃性能，适用于建筑外墙使用。

Description

一种建筑施工用阻燃型保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体地，涉及一种建筑施工用阻燃型保温砂浆及其制备方法。
背景技术
为了有效防止火灾，明确建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。大多数的有机类保温材料如发泡聚苯板、挤塑聚苯板、发泡酚醛板等在不作防火处理下均不能达到A级燃烧性能。无机类保温材料燃烧性能达到A级(不燃)，无机保温材料应用于外墙保温是一种新型的节能环保材料。这种无机保温材料隔音、防火、保温、耐酸、耐碱、耐冲击、呼吸性好、轻体绿色材料，其优异的性能，是其他保温材料难于比拟的，优势明显，因此，保温砂浆在建筑上发挥了极其重要的作用。
专利号为CN201510282800.1的中国发明专利公开了一种用于建筑外墙的防火阻燃保温砂浆及其制备方法，该砂浆由下列重量份的原料制备制成：废橡胶粉2-4、玻化微珠35-40、微孔硅酸钙3-5、硼酸锌1-2、普通水泥33-38、硫铝酸钙0.4-0.6、聚丙烯酸钠0.5-1、明矾0.2-0.4、十二烷醇1-2、偏硅酸钠1-1.2、增效剂8-10；所述增效剂由以下重量份的原料制备而成：农作物秸秆45-50、水性聚氨酯20-24、碳化硅3-5、聚丙烯纤维2-3、丙烯酸甲酯7-9、油酸丁酯4-6、氢氧化铝4-5、200目莫来粉7-9、聚乙二醇3-5、环氧大豆油2-3、羟丙基甲基纤维素醚1-2、水20-25；得到的砂浆具有较高的抗裂防火阻燃性。该方法用到大量的玻化微珠，存在重量大、易破碎、吸水率高的缺点，导致砂浆的防水和保温性能降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑施工用阻燃型保温砂浆及其制备方法，通过在砂浆中加入自制的阻燃添加物，阻燃添加物是一种复合物，能够在凝聚相和气相发挥阻燃作用，赋予砂浆良好的阻燃性能；通过在砂浆中加入胶粉，胶粉不仅能够促进分散，而且能够堵塞砂浆内部的毛细管，降低干缩；通过其余助剂、增强填料等的辅配，使砂浆具有良好的机械性能；本发明制得的砂浆具有良好的阻燃性能，适用于建筑外墙使用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80-90份、自熄型聚苯乙烯颗粒8-12份、阻燃添加物15-20份、陶瓷微珠10-12份、增强填料4-5份、胶粉1.6-2份、助剂0.8-1份、自来水160-180份；
该阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
进一步地，所述胶粉为苯乙烯一丁二烯共聚物、叔碳酸乙烯共聚物或者乙烯一醋酸乙酸共聚物中的一种。
进一步地，所述助剂包括缓凝剂、增稠剂和引气剂，缓凝剂、增稠剂和引气剂的质量之比为10:8-9:5-6；其中的缓凝剂为葡萄糖酸钠和白糖的复合物，葡萄糖酸钠和白糖的质量比为1:3；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和黄原胶按照质量之比为3:2得到的复配物；引气剂为PC-2型引气剂、CON-A型引气剂、KF微沫剂和SJ-1、SJ-2引气剂中的一种。
进一步地，所述增强填料由磷石膏、生石灰和粉煤灰制成，将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比10:3-4:1-2混合均匀后，在80℃恒温条件下烘焙2-3h，再研磨过80目筛，得到增强填料。
进一步地，所述阻燃添加物由如下方法制备：
S1、按照固液比1g:45-50mL将纳米凹凸棒土分散在NaOH溶液中，室温下以300r/min搅拌20-24h，离心分离后用去离子水多次洗涤至洗液的pH值为7，将产物在80℃烘箱中干燥22-24h，得到表面功能化的凹凸棒土；
S2、按照固液比1g:8-10mL将上一步得到的凹凸棒土分散在丙酮中，室温下超声分散5-6min，然后加入2-羧乙基苯基次磷酸，先超声分散4-5min，再搅拌2-3h，减压蒸馏除去丙酮，干燥，得到阻燃添加物。
进一步地，步骤S1中NaOH溶液的质量分数为10％；步骤S2中2-羧乙基苯基次磷酸的加入量与凹凸棒土质量比为3-4:10。
一种建筑施工用阻燃型保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
本发明的有益效果：
本发明在砂浆原料中加入阻燃添加物，得到的阻燃添加物为次磷酸与凹凸棒土的复合物，凹凸棒土含有Si-O键与Al-O键，高温条件下能够形成阻隔结构，可在凝聚相发挥阻燃作用，次磷酸能够在气相发挥阻燃作用，使得阻燃添加物能够同时在凝聚相和气相发挥阻燃性能，具有协同阻燃效果；此外，在燃烧过程中，凹凸棒土与2-羧乙基苯基次磷酸能够发生反应生成硅铝磷酸盐，而硅磷酸盐作为一种酸性催化剂，可以促进磷酸的形成并增强氧化脱水交联碳化的过程，从而使残碳表面更致密，更加致密的炭层能够进一步阻隔热量和可燃气体的传递，进而进一步提高阻燃效果；
本发明在砂浆原料中加入了胶粉，胶粉为可再分散型胶粉，这种胶粉是一些聚集在一起的80-100mm的球形颗粒，这些颗粒可溶于水，并形成比原来乳液颗粒略大的稳定分散液，这种分散液失水干燥后会成膜，此外，胶粉在水中分散过程中会产生微小的气泡，气泡将硬化砂浆内部的毛细管堵塞，减小了水分的蒸发，降低了硬化水泥浆的干缩；
本发明通过在砂浆中加入自制的阻燃添加物，阻燃添加物是一种复合物，能够在凝聚相和气相发挥阻燃作用，赋予砂浆良好的阻燃性能；通过在砂浆中加入胶粉，胶粉不仅能够促进分散，而且能够堵塞砂浆内部的毛细管，降低干缩；通过其余助剂、增强填料等的辅配，使砂浆具有良好的机械性能；本发明制得的砂浆具有良好的阻燃性能，适用于建筑外墙使用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80-90份、自熄型聚苯乙烯颗粒8-12份、阻燃添加物15-20份、陶瓷微珠10-12份、增强填料4-5份、胶粉1.6-2份、助剂0.8-1份、自来水160-180份；
自熄型聚苯乙烯颗粒的粒径为4-5mm，粒径较大的自熄型聚苯乙烯颗粒的掺入，水泥颗粒可以较好的包裹该颗粒，所以施工性能较好；自熄型聚苯乙烯颗粒具有良好的阻燃防火性能，赋予砂浆良好的阻燃防火性能；
胶粉为可再分散型胶粉，这种胶粉是一些聚集在一起的80-100mm的球形颗粒，这些颗粒可溶于水，并形成比原来乳液颗粒略大的稳定分散液，这种分散液失水干燥后会成膜，具体的，选用苯乙烯一丁二烯共聚物、叔碳酸乙烯共聚物或者乙烯一醋酸乙酸共聚物；此外，胶粉在水中分散过程中会产生微小的气泡，气泡将硬化砂浆内部的毛细管堵塞，减小了水分的蒸发，降低了硬化水泥浆的干缩；
助剂包括缓凝剂、增稠剂和引气剂，缓凝剂、增稠剂和引气剂的质量之比为10:8-9:5-6；其中的缓凝剂为葡萄糖酸钠和白糖的复合物，葡萄糖酸钠和白糖的质量比为1:3，白糖相较于葡萄糖酸钠具有更长的缓凝时间，更加明显的强度增强效应，但是在工作性能的保持能力上，葡萄糖酸钠表现出更好的性能因此，缓凝剂选择二者的复合物，能够起到优势互补的作用，确保湿拌浆具有较长的开放时间；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和黄原胶按照质量之比为3:2得到的复配物，掺入羟丙基甲基纤维素醚对能够提高砂浆的流变性能，但是羟丙基甲基纤维素醚对砂浆的水分保持能力较差，容易造成砂浆的轻微泌水，因此选用黄原胶进行复配，显著提高砂浆的保水性(能使保水率不小于88％)；引气剂为PC-2型引气剂、CON-A型引气剂、KF微沫剂和SJ-1、SJ-2引气剂中的一种；
增强填料由磷石膏、生石灰和粉煤灰制成，将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比10:3-4:1-2混合均匀后，在80℃恒温条件下烘焙2-3h，再研磨过80目筛，得到增强填料；
阻燃添加物由如下方法制备：
S1、按照固液比1g:45-50mL将纳米凹凸棒土分散在NaOH溶液(NaOH溶液的质量分数为10％)中，室温下以300r/min搅拌20-24h，离心分离后用去离子水多次洗涤至洗液的pH值为7，将产物在80℃烘箱中干燥22-24h，得到表面功能化的凹凸棒土；
凹凸棒土在碱液的作用下，表面生成更多的-OH；
S2、按照固液比1g:8-10mL将上一步得到的凹凸棒土分散在丙酮中，室温下超声分散5-6min，然后加入2-羧乙基苯基次磷酸，先超声分散4-5min，再搅拌2-3h，减压蒸馏除去丙酮，干燥，得到阻燃添加物；
2-羧乙基苯基次磷酸的加入量与凹凸棒土质量比为3-4:10；
2-羧乙基苯基次磷酸分子上的-COOH与凹凸棒土表面的-OH发生反应，使2-羧乙基苯基次磷酸接枝于凹凸棒土表面，形成复合物；得到的阻燃添加物为次磷酸与凹凸棒土的复合物，凹凸棒土含有Si-O键与Al-O键，高温条件下能够形成阻隔结构，可在凝聚相发挥阻燃作用，次磷酸能够在气相发挥阻燃作用，使得阻燃添加物能够同时在凝聚相和气相发挥阻燃性能，具有协同阻燃效果；此外，在燃烧过程中，凹凸棒土与2-羧乙基苯基次磷酸能够发生反应生成硅铝磷酸盐，而硅磷酸盐作为一种酸性催化剂，可以促进磷酸的形成并增强氧化脱水交联碳化的过程，从而使残碳表面更致密，更加致密的炭层能够进一步阻隔热量和可燃气体的传递，进而进一步提高阻燃效果；
该阻燃型保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
实施例1
一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80份、自熄型聚苯乙烯颗粒8份、阻燃添加物15份、陶瓷微珠10份、增强填料4份、胶粉1.6份、助剂0.8份、自来水160份；
该阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌3min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混6min，得到砂浆。
实施例2
一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥85份、自熄型聚苯乙烯颗粒10份、阻燃添加物18份、陶瓷微珠11份、增强填料4.5份、胶粉1.8份、助剂0.9份、自来水170份；
该阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌4min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混7min，得到砂浆。
实施例3
一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥90份、自熄型聚苯乙烯颗粒12份、阻燃添加物20份、陶瓷微珠12份、增强填料5份、胶粉2份、助剂1份、自来水180份；
该阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混8min，得到砂浆。
对比例
将实施例1中的阻燃添加物换为2-羧乙基苯基次磷酸，其余原料及制备过程不变。
对实施例1-3和对比例制得的砂浆，做如下性能测试：
依据GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》标准规定的方法进行，测试砂浆的干密度、抗压强度、导热系数；测试燃烧性能和断裂能；测试结果如下表：
Figure BDA0002623253110000081
由上表可知，实施例1-3制得的保温砂浆的干密度为290-296kg·m-3，抗压强度为1.05-1.06MPa，导热系数为0.059-0.061W·(m·K)-1，燃烧性能均达到了A1级，断裂能为360-364N·m-1，说明本发明制得的砂浆的力学性能好、防火阻燃性能好，具有极高的综合性能；相较于对比例，说明2-羧乙基苯基次磷酸与纳米凹凸棒土复合后形成的阻燃添加物，具有凝聚相和气相阻燃效果，而且二者复合后在燃烧时能够发生反应生成硅铝磷酸盐，增加炭层的致密度，进而提高阻燃效果。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，其特征在于，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80-90份、自熄型聚苯乙烯颗粒8-12份、阻燃添加物15-20份、陶瓷微珠10-12份、增强填料4-5份、胶粉1.6-2份、助剂0.8-1份、自来水160-180份；
该阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混6-8min，得到砂浆；
所述阻燃添加物由如下方法制备：
S1、按照固液比1g:45-50mL将纳米凹凸棒土分散在NaOH溶液中，室温下以300r/min搅拌20-24h，离心分离后用去离子水多次洗涤至洗液的pH值为7，将产物在80℃烘箱中干燥22-24h，得到表面功能化的凹凸棒土；
S2、按照固液比1g:8-10mL将上一步得到的凹凸棒土分散在丙酮中，室温下超声分散5-6min，然后加入2-羧乙基苯基次磷酸，先超声分散4-5min，再搅拌2-3h，减压蒸馏除去丙酮，干燥，得到阻燃添加物；
所述胶粉为苯乙烯一丁二烯共聚物、叔碳酸乙烯共聚物或者乙烯一醋酸乙酸共聚物中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，其特征在于，所述助剂包括缓凝剂、增稠剂和引气剂，缓凝剂、增稠剂和引气剂的质量之比为10:8-9:5-6；其中的缓凝剂为葡萄糖酸钠和白糖的复合物，葡萄糖酸钠和白糖的质量比为1:3；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和黄原胶按照质量之比为3:2得到的复配物；引气剂为PC-2型引气剂、CON-A型引气剂、KF微沫剂和SJ-1、SJ-2引气剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，其特征在于，所述增强填料由磷石膏、生石灰和粉煤灰制成，将磷石膏、生石灰和粉煤灰按质量比10:3-4:1-2混合均匀后，在80℃恒温条件下烘焙2-3h，再研磨过80目筛，得到增强填料。
4.根据权利要求1所述的一种建筑施工用阻燃型保温砂浆，其特征在于，步骤S1中NaOH溶液的质量分数为10％；步骤S2中2-羧乙基苯基次磷酸的加入量与凹凸棒土质量比为3-4:10。
5.根据权利要求1所述的一种建筑施工用阻燃型保温砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将硅酸盐水泥、自熄型聚苯乙烯颗粒、阻燃添加物和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀，得到基料；
第二步、向第一步得到的基料中依次加入陶瓷微珠、增强填料和胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
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