CN112409632A - 一种具有高耐水性能的防火保温板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高耐水性能的防火保温板及其制备方法，首先将改性后的糊状菱镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0‑0.1MPa的真空压力机将其吸入保温板空孔中，然后干燥，得到镁水泥/聚苯乙烯复合保温板；再将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在第一反应物溶液中浸渍，取出后放入第二反应物溶液中浸渍、烘干，得到复合保温板。第一反应物溶液包括可溶性二价盐和可溶性三价盐的水溶液；第二反应物包括碱性物质和表面活性剂，第二反应物和第一反应物反应，在镁水泥/聚苯乙烯复合保温板表面及微孔中生长疏水性纳米材料，从而阻止水分子的渗入，实现高耐水性。利用表面和微孔中生长具有疏水性能的纳米材料，使得防火保温板具有高耐水性能。
Description
技术领域：
本发明属于混凝土技术领域，涉及一种具有高耐水性能的防火保温板及其制备方法，利用聚苯乙烯与镁水泥复合制备防火保温墙板，然后进一步处理镁水泥/聚苯乙烯复合板的孔，将表面的微孔中生长具有高疏水性能的纳米材料，阻止水分子渗入保温板的内部。
背景技术：
近年来，国内外的学者针对镁水泥制品耐水性能差的缺点，在镁水泥及其制品改性方面进行了大量的试验研究，取得了数量可观的研究成果。主要对镁水泥的力学性能、化学组成、水化机理以及不同类型外加剂改善镁水泥性能的改性机理进行了研究。在此基础上，国内外学者将改性后的镁水泥与其他材料(如粉煤灰、木屑、竹粉、稻壳灰、纳米材料等)混合制成复合材料，这些复合材料能够结合各组分的优点，弥补了镁水泥自身的缺陷，各项性显著优于普通镁水泥的性能。有机改性剂(脲醛树脂、可再分散乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、羧甲基纤维素钠等)、无机改性剂(磷酸、草酸、硫酸)和矿物改性剂(微硅粉、温石棉)对镁质胶凝材料进行了改性后，可改变镁水泥内部水化产物及其构造，改善氧化镁材料的水化机理和在潮湿环境下的工作性能，扩展了镁水泥在建筑领域的应用范围。但这些方法只能有限提高镁水泥的耐水性能，一旦水进入其内部，其对强度起主要作用的晶体就会分解、粉化。由于水泥制件中微米级的孔会使得水进入，而纳米级孔的存在会阻止水进入水泥制件内部，所以将水泥制件表面微米级孔处理成纳米级孔就可以避免水的进一步渗入。在防火保温板表面甚至是微孔中生长具有高疏水性能的纳米材料，可以直接阻止水蒸气的进入，从而彻底解决其不耐水性的问题。
聚苯乙烯板是一种保温性能高但易燃的墙体材料，将其利用镁水泥改性可得到兼具防火和保温性能的材料，但由于镁水泥中提供强度的晶体的不稳定性会影响其耐久性，所以在所制备保温板表面及微孔生长一层具有高疏水性能的纳米材料，更有利于实际应用。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，寻求一种具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板及其制备方法，进一步提高保温板的耐水性。
为了实现上述目的，本发明涉及的具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板及其制备方法，在镁水泥/聚苯乙烯复合保温板制件表面及微孔中生长具有高疏水性的纳米材料，将已经负载镁水泥的干燥的防火保温板分别在两种反应物中浸渍，使其表面及微孔中生长疏水性纳米材料，然后将其干燥。具有疏水性能的表面可以阻止水分子的进一步渗入，从而达到耐水的目的。
本发明涉及的具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备表观密度为12-13g/L的EPS板；
(2)将上述保温板置于模具中，将糊状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0-0.1MPa的真空压力机将其吸入保温板孔中，然后干燥，得到镁水泥/聚苯乙烯复合保温板；
(3)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在第一反应物溶液中浸渍，取出后放入第二反应物溶液中浸渍；
(4)烘干，即得具有高耐水性能的防火保温板；
所述第一反应物溶液包括可溶性二价盐和可溶性三价盐的水溶液，如，硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镍、硝酸铜等；第二反应物包括碱性物质，如氢氧化钠、氨水等，和表面活性剂，如氨水柠檬酸钠、癸二酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠等，第二反应物和第一反应物反应，在镁水泥/聚苯乙烯复合保温板表面及微孔中生长疏水性纳米材料，从而阻止水分子的渗入，实现高耐水性。
进一步的，上述步骤(2)中所用的镁水泥为氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷氧镁水泥中的一种或几种；所用的改性剂为改性粉煤灰、粉煤灰、微硅粉、乳胶粉、磷酸、柠檬酸、柠檬酸钠、EDTA、酒石酸、酒石酸钠中的一种或多种。具体地，改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.2-0.5份，硫酸镁1.5-2.5份，柠檬酸钠0.002-0.005份，玻璃纤维0.05-0.15份，胶结剂4-5份，水2-3份；或包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.2-0.5 份，硫酸镁1.5-2.0份，柠檬酸钠0.002-0.005份，玻化微珠0.05-0.15份，胶结剂4-5份，水2-3份；或包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.2-0.5份，氯化镁1.5-2.5份，层状双金属氢氧化物0.01-0.03份，玻璃纤维0.05-0.15份，胶结剂4-5份，水2-3份；或包括以下重量份的组份，硫酸镁1.5-2.5份，柠檬酸钠0.002-0.005份，玻化微珠0.01-0.03份，胶结剂 4-5份，水2-3份；或包括以下重量份的组份，氯化镁1.5-2.5份，玻化微珠0.05-0.15份，胶结剂4-5份，水2-3份。所述胶结剂为轻烧粉、粉煤灰、微硅粉、乳胶粉中的一种或多种。
进一步的，上述步骤(2)中所用改性后的镁水泥的固含量为5-25g/L，烘干温度为40-70℃。
进一步的，上述步骤(4)中烘干温度为50-70℃。
上述方法制备的具有高耐水性能的防火保温板。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)利用表面和微孔中生长具有疏水性能的纳米材料，使得防火保温板具有高耐水性能；(2)阻燃剂由改性的菱镁水泥组成，且大量使用工业废料粉煤灰和微硅粉，成本低；(3)制备工艺简单，成本低，绿色环保，具有很好的应用前景。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
本实施例的具体工艺步骤为：
(1)选择表观密度为13g/L的EPS板，预先根据需求切割成所需的尺寸，然后置于模具中，将粘稠状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0.15MPa的真空压力机将其吸入保温板空中，然后在40℃下干燥；改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.2份，硫酸镁1.5份，柠檬酸钠0.002份，玻璃纤维0.05份，胶结剂4份，水2 份。所述胶结剂为轻烧粉。
(2)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在硝酸镁、硝酸铝的混合溶液中浸渍，所用的混合盐溶液包括硝酸镁0.5份，硝酸铝0.2份，水15份，浸渍30分钟；
(3)将上述处理后的保温板在碱溶液中浸泡，所用的碱溶液包括浓度为7％的氨水15 份，月桂酸钠0.01份；
(3)浸渍30分钟后在40℃下烘干，得到产品。然后按照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行防火等级项目检测。
本实施例中，经检测其吸水率为8.2％，导热系数为0.045W/m·k。检测技术指标结果为：防火等级A2，持续燃烧时间2s，质量损失率9％，炉内升温12℃，热值1.2MJ/m2，达到A2级防火等级要求。
实施例2：
(1)选择表观密度为12g/L的EPS板，预先根据需求切割成所需的尺寸，然后置于模具中，将粘稠状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0.20MPa的真空压力机将其吸入保温板空中，然后在60℃下干燥；改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.5份，硫酸镁2.0份，柠檬酸钠0.005份，玻化微珠0.15份，胶结剂5份，水3 份。所述胶结剂为粉煤灰。
(2)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在硝酸锌、硝酸铝的混合溶液中浸渍，所用的混合盐溶液包括硝酸锌1份，硝酸铝0.5份，水20份，浸渍30分钟；
(3)将上述处理后的保温板在碱溶液中浸泡，所用的碱溶液包括浓度为7％的氨水20 份，月桂酸钠0.05份；
(3)浸渍30分钟后在35℃下烘干，得到产品。然后按照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行防火等级项目检测。
本实施例中，经检测其吸水率为4.5％，导热系数为0.040W/m·k。检测技术指标结果为：防火等级A2，持续燃烧时间4s，质量损失率11％，炉内升温12℃，热值1.1MJ/m2，达到A2 级防火等级要求。
实施例3：
(1)选择表观密度为13g/L的EPS板，预先根据需求切割成所需的尺寸，然后置于模具中，将粘稠状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0.10MPa的真空压力机将其吸入保温板空中，然后在50℃下干燥；改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.2份，氯化镁1.5份，层状双金属氢氧化物0.01份，玻璃纤维0.05份，胶结剂4份，水2份。所述胶结剂为轻烧粉、粉煤灰。
(2)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在硝酸镁、硝酸铝的混合溶液中浸渍，所用的混合盐溶液包括硝酸镁0.5份，硝酸铝0.2份，水15份，浸渍30分钟；
(3)将上述处理后的保温板在碱溶液中浸泡，所用的碱溶液包括浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液15份，十二烷基硫酸钠0.01份；
(4)浸渍30分钟后在50℃下烘干，得到产品。然后按照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行防火等级项目检测。
本实施例中，经检测其吸水率为8.2％，导热系数为0.048W/m·k。检测技术指标结果为：防火等级A2，持续燃烧时间5s，质量损失率8％，炉内升温11℃，热值0.9MJ/m2，达到A2级防火等级要求。
实施例4：
(1)选择表观密度为12g/L的EPS板，预先根据需求切割成所需的尺寸，然后置于模具中，将粘稠状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0.1MPa的真空压力机将其吸入保温板空中，然后在40℃下干燥；改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，硫酸镁 2.5份，柠檬酸钠0.005份，玻化微珠0.03份，胶结剂5份，水3份。所述胶结剂为微硅粉。
(2)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在硝酸镁、硝酸铝的混合溶液中浸渍，所用的混合盐溶液包括硝酸铜1份，硝酸铝0.5份，水20份，浸渍30分钟；
(3)将上述处理后的保温板在碱溶液中浸泡，所用的碱溶液包括浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液20份，癸二酸钠0.05份；
(4)浸渍30分钟后在50℃下烘干，得到产品。然后按照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行防火等级项目检测。
本实施例中，经检测其吸水率为15.5％，导热系数为0.060W/m·k。检测技术指标结果为：防火等级A2，持续燃烧时间8s，质量损失率15％，炉内升温16.5℃，热值2.1MJ/m2，达到 A2级防火等级要求。
实施例5：
(1)选择表观密度为13g/L的EPS板，预先根据需求切割成所需的尺寸，然后置于模具中，将粘稠状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0.15MPa的真空压力机将其吸入保温板空中，然后在50℃下干燥；改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，氯化镁2份，玻化微珠0.1份，胶结剂4.5份，水2.5份。所述胶结剂为微硅粉、乳胶粉。
(2)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在硝酸镁、硝酸铝的混合溶液中浸渍，所用的混合盐溶液包括硝酸镍0.8份，硝酸铝0.3份，水18份，浸渍30分钟；
(3)将上述处理后的保温板在碱溶液中浸泡，所用的碱溶液包括浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液18份，月桂酸钠0.03份；
(4)浸渍30分钟后在50℃下烘干，得到产品。然后按照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行防火等级项目检测。
本实施例中，经检测其吸水率为6.6％，导热系数为0.055W/m·k。检测技术指标结果为：防火等级A2，持续燃烧时间7s，质量损失率13％，炉内升温15℃，热值1.8MJ/m2，达到A2 级防火等级要求。
对比例：
本对比例的具体工艺步骤为：
(1)选择表观密度为12g/L的EPS板，预先根据需求切割成所需的尺寸，然后置于模具中，将粘稠状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力在0.1MPa的真空压力机将其吸入保温板空中，然后在50℃下干燥；改性后的镁水泥，包括以下重量份的组份，改性粉煤灰0.2份，硫酸镁1.5份，柠檬酸钠0.002份，玻璃纤维0.05份，胶结剂4份，水2份。所述胶结剂为轻烧粉。
然后按照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行防火等级项目检测。
本实施例中，经检测其吸水率为16.5％，导热系数为0.065W/m·k。检测技术指标结果为：防火等级A2，持续燃烧时间6s，质量损失率10％，炉内升温12℃，热值1.5MJ/m2，达到A2 级防火等级要求。
Claims (5)
1.一种具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(2)将糊状改性后的镁水泥均匀的平铺在保温板上，用真空压力机将其吸入保温板孔中，然后干燥，得到镁水泥/聚苯乙烯复合保温板；
(3)将上述镁水泥/聚苯乙烯复合保温板在第一反应物溶液中浸渍，取出后放入第二反应物溶液中浸渍、烘干，得具有高耐水性能的防火保温板；
所述第一反应物溶液为包括可溶性二价盐和可溶性三价盐的水溶液；第二反应物包括碱性物质和表面活性剂，第二反应物和第一反应物反应，在镁水泥/聚苯乙烯复合保温板表面及微孔中生长疏水性纳米材料，从而阻止水分子的渗入，实现高耐水性。
2.根据权利要求1所述的具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所用的镁水泥为氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷氧镁水泥中的一种或几种；所用的改性剂为改性粉煤灰、粉煤灰、微硅粉、乳胶粉、磷酸、柠檬酸、柠檬酸钠、EDTA、酒石酸、酒石酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所用改性后的糊状菱镁水泥的固含量为5-25g/L，烘干温度为40-70℃。
4.根据权利要求3所述的具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板的制备方法，其特征在于，步骤(4)中烘干温度为50-70℃。
5.权利要求1-4任一项所述的方法制备的具有高耐水性能的镁水泥/聚苯乙烯复合保温板。
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