CN112695908A - 渗透型a级防火保温板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种渗透型A级防火保温板及其制备方法和应用。本发明的渗透型A级防火保温板，包括有机渗透基板和无机渗透浆料，所述有机渗透基板内部为三维网状结构，所述无机渗透浆料分布在所述三维网状结构空隙中。本发明的渗透型A级防火保温板，将无机渗透料浆渗透到有机渗透基板的空隙中，形成连续的无机“网状”结构，有效的从微观结构上实现了无机材料与有机材料的完美结合，从而得到了低导热系数、高强度抗压的A级防火保温板，具有低导热系数、高抗压强度和很好的保温、防水、防火功能。

Description

渗透型A级防火保温板及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种渗透型A级防火保温板及其制备方法和应用。
背景技术
长期以来，建筑外墙外保温材料的防火等级与保温效果一直是一对尖锐的矛盾关系。有机材料如膨胀聚苯板(EPS)、膨胀挤塑板(XPS)、聚氨酯保温材料(PU)、酚醛保温材料(PF)等导热系数0.024～0.041W/m·k，但防火性能为B1、B2级。无机保温材料如岩棉虽然具有良好的保温效果，但是遇水浸泡后塌软变形，尺寸变形大，抗拉强度低；发泡水泥保温板、发泡玻璃、发泡陶瓷防火性能为A1级，但是密度高160Kg～250Kg/m3，导热系数高0.055～0.065W/m·K，很难满足国家“七五”节能甚至“九五”节能标准的政策要求。热固复合保温板(JG/T536-2017《热固复合聚苯乙烯泡沫保温板》)是采用水泥、EPS颗粒、减水剂、发泡剂、防水剂、掺合料与水共同搅拌后采用压制或者浇筑的方法硬化后形成胚体，通过切割形成的A级防火的保温板材。
专利201710236119.2提供了一种阻燃性硅质板，将二氧化硅粉末30～40份、纤维5～10份、白水泥20～40份、重钙10～20份、水10～15份、早强剂1～5份，投进反应釜，以转速2000～3000rad/min转速，搅拌10～15min，形成无机阻燃料浆；再按照无机阻燃料浆：聚苯颗粒＝2:1～4:1的比例搅拌10～15min，将混合好的原料倒入预制的模具中，以0.3～0.5MPa挤压模具，大约1～1.5h固化成型。脱模、阴干、检验、打包入库。其性能为吸水率8～10％，导热系数0.03～0.033W/m·k,燃烧性能A1级，压缩强度150～180KPa。
专利201910651563.X公开了一种复合聚苯乙烯材料及其制备方法，通过普通水泥20～30份、无机掺和粉50～70份、纳米二氧化硅2～5份、无机晶须2～3份、纳米复合发泡剂0.5～5份、粘接添加剂0.3～9份。增强母料和保温粉料与聚苯颗粒加水混合后形成的纳米微孔浆体，保温粉料的粒径再150nm以下；纳米微孔浆体：聚苯颗粒＝1:1.5～3体积比，按照一定角度刮平，硬化后切割成保温板材。降低了材料的导热系数同时提高了材料的防火性能，其性能为0.038～0.050W/m·k，抗压强度0.2～0.3MPa，抗折强度0.2～0.24MPa，防火性能A级。
专利201911003507.1提出了一种保温渗透板的生产工艺及保温渗透板，将EPS颗粒进行干燥处理，通过发泡机再0.45MPa压力下发泡，通入80～90℃蒸汽，再将原料进行熟化，使泡沫重新膨胀起来，熟化时间为20～30小时；然后打入0.7-0.8MPa蒸汽压力，最后进行60～70℃烘干，形成的耐高温的板材。
专利201710236119.2公开的一种阻燃性硅质板中采用的压制型的热固保温板颗粒用量大，不能满足A级防火中热值的要求；压制30％～50％产生的预应力板材切割后逐步释放，板材自身收缩变形较大，粘贴在墙体上，造成空鼓，开裂甚至有脱落的危险。
专利201910651563.X公开的复合聚苯乙烯材料及其制备方法，采用的浇筑型热固保温板是采用发泡或者表面活性剂产生大量的泡沫，用水泥发泡料浆对聚苯颗粒进行完全包裹，达到增大体积、胶结粘合的目的；但是泡沫浆体本身吸水率高、强度低，变形大、干湿循环、冻融循环后破坏严重，产品质量很难把控。
专利201911003507.1公开了一种保温渗透板的生产工艺及保温渗透板，从EPS板材的制作工艺和形成板材上提供了渗透的方法和工艺，提高了板材的耐高温和抗冻性能，并没有从根本上完全解决板材的燃烧性能和导热系数以及综合强度问题。同时，市场上也有部分采用氧化镁—氯化镁，氧化镁—硫酸镁体系进行渗透复合的做法，但是镁质材料遇水后返卤变形、翘曲、开裂、变软，一旦上墙作为外墙保温材料使用，后患无穷。
因此，亟待研究一种同时具有很好防火、防水功能和保温功能的保温板。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种具有低导热系数、高抗压强度和很好的保温、防水、防火功能的渗透型A级防火保温板。
第一方面，本发明提出了一种渗透型A级防火保温板，包括有机渗透基板和无机渗透浆料，所述有机渗透基板内部为三维网状结构，所述无机渗透浆料分布在所述三维网状结构空隙中。
优选地，所述有机渗透基板的密度为8kg/m3-15 kg/m3，例如8kg/m3,10kg/m3,12kg/m3,15kg/m3及其任意组合的范围。
更优选地，所述有机渗透基板的空隙率为10％-20％，例如10％，12％，15％，17％，20％及其任意组合的范围。
本发明的渗透型A级防火保温板，将无机渗透料浆渗透到有机渗透基板的空隙中，形成连续的无机“网状”结构，有效的从微观结构上实现了无机材料与有机材料的完美结合，从而得到了低导热系数、高强度抗压的A级防火保温板，具有低导热系数、高抗压强度和很好的保温、防水、防火功能。
作为本发明的具体实施方式，所述有机渗透基板为聚苯乙烯泡沫。
作为本发明的具体实施方式，所述渗透型A级防火保温板的导热系数为0.042W/m·k-0.045W/m·k，例如0.042W/m·k，0.043W/m·k，0.044W/m·k，0.045W/m·k及其任意组合的范围。
优选地，所述渗透型A级防火保温板的抗压强度为0.25MPa-0.4MPa。
作为本发明的具体实施方式，所述的渗透型A级防火保温板，所述无机渗透浆料包括如下重量份数的原料：水泥20份-60份、矿物掺合料40份-70份、水化硅酸钙晶须2份-5份、减水剂0.1份-0.5份、纤维素0.05份-0.2份、乳胶粉1份-4份、消泡剂0.02份-0.3份、早强剂0.5份-2份和防水剂0.1份-0.4份。
水化硅酸钙晶须(C-S-H)粉体能降低水泥的水化热总量和成核势垒，并使其水化放热峰提前；C-S-H粉体在水泥水化反应过程中主要起晶种作用；在一定C-S-H粉体掺量范围(例如2份-5份)内，水泥水化过程符合结晶成核与晶体生长的规律，因而板材机械强度高，导热系数低。
作为本发明的具体实施方式，所述的渗透型A级防火保温板，所述水化硅酸钙晶须的粒径为50nm-100nm。
作为本发明的具体实施方式，所述的渗透型A级防火保温板，所述水泥至少选自硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥和火山灰水泥中的一种；和/或，所述矿物掺合料至少选自硅灰、矿粉和粉煤灰中的一种；和/或，所述减水剂至少选自聚羧酸、三聚氰胺、萘系减水剂、氨基磺酸盐和密胺类减水剂中的一种；和/或，所述纤维素至少选自甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种；和/或，所述乳胶粉至少选自乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸、乳化沥青、聚乙烯醇、聚苯乙烯及其有机乳液中的一种；和/或，所述消泡剂至少选自有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、磷酸三丁酯和聚醚消泡剂中的一种；和/或，所述早强剂至少选自硫酸钠、硫代硫酸钠、氯化钙、甲酸钙、三乙醇胺、碳酸锂和硫酸锂中的一种；和/或，所述防水剂至少选自硬脂酸盐、有机硅、三氯化铁和硫酸铝中的一种。
本发明的上述原料均可以自制，也可以商购获得，本发明对此不作特别限定。
第二方面，本发明提出了所述渗透型A级防火保温板的制备方法，包括如下步骤：
将所述无机渗透浆料的原料与水混合，制备得到无机渗透浆料，将所述无机渗透浆料在负压下渗透至所述有机渗透基板的空隙中，得到渗透型A级防火保温板；
优选地，渗透时在所述有机渗透基板下部施加负压进行吸附。
更优选地，负压为0.05MPa～0.3MPa，例如-0.3MPa，-0.2MPa，-0.1MPa及其任意组合的范围。
本发明采用无机渗透浆料的高流态，在有机基板底部负压进行吸附，透过有机基板底部的无机渗透浆料可以流回搅拌机循环后二次使用。吸附无机渗透浆料的有机基板通过输送带输送到自动化刮平器的下方进行刮平出处理，最后输送到养护区干燥，硬化后得到本发明的渗透型A级防火保温板。
本发明的渗透型A级防火保温板的制备方法，操作简单，成本低，将无机渗透料浆渗透到有机渗透基板的空隙中，形成连续的无机“网状”结构，有效的从微观结构上实现了无机材料与有机材料的完美结合，从而得到了0.042W/m·k-0.045W/m·k低导热系数、0.25MPa-0.4MPa高强度抗压的A级防火保温板。
作为本发明的具体实施方式，所述的渗透型A级防火保温板的制备方法，所述无机渗透浆料的原料与水的重量比为0.4-0.7:1，例如0.5:1,0.7:1及其任意组合的范围。
优选地，混合操作具体为在300rad/min-800rad/min转速下搅拌5min-10min。
作为本发明的具体实施方式，所述的渗透型A级防火保温板的制备方法，在制备所述无机渗透浆料过程中，采用马氏粘度控制浆液的粘度指标不大于12S，流动度不小于320mm，操作时间不小于180min，12h内早期强度不小于15MPa，28天后期强度不小于50MPa。
第三方面，本发明提出了所述的渗透型A级防火保温板在建筑、装修以及装饰领域的应用。
本发明的渗透型A级防火保温板，将无机渗透料浆渗透到有机渗透基板的空隙中，形成连续的无机“网状”结构，有效的从微观结构上实现了无机材料与有机材料的完美结合，从而得到了低导热系数、高强度抗压的A级防火保温板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。
实施例1
实施例1提出了一种渗透型A级防火保温板，其制备方法包括如下步骤：
按照重量比为0.4:1将无机渗透浆料的原料与水混合，制备得到无机渗透浆料，在所述有机渗透基板下部施加负压0.3MPa进行吸附，将所述无机渗透浆料在负压下渗透至所述有机渗透基板的空隙中，得到渗透型A级防火保温板。
其中，所述有机渗透基板为聚苯乙烯泡沫，密度为10kg/m3空隙率为15％。
所述无机渗透浆料包括如下重量份数的原料：普通硅酸盐水泥(普硅水泥)20份、矿物掺合料(硅灰)70份、水化硅酸钙晶须5份、减水剂(三聚氰胺)0.5份、羟丙基纤维素0.07份、乙烯-醋酸乙烯酯乳胶粉3.53份、矿物油消泡剂0.3份、甲酸钙早强剂0.5份和硬脂酸钠防水剂0.1份。
实施例2-10
实施例2-10与实施例1的区别仅在于无机渗透浆料组分不同，其余制备方法基本相同，区别见表1。
表1 实施例1-10的无机渗透浆料的配比(重量份数)
Figure BDA0002827682360000051
Figure BDA0002827682360000061
Figure BDA0002827682360000071
对无机渗透浆料进行如下测试：结果见表2。
马氏粘度和流动度采用标准：JTGTF50-2011《公路桥涵施工技术规范》；
抗压强度采用标准GB50448-2008《水泥基灌浆材料技术规范》；
水灰比指的是水与干粉的重量比。
表2 实施例1-10的无机渗透浆料的性能
Figure BDA0002827682360000072
马氏粘度越小，代表浆体在单位体积内的流速越快，浆料越容易渗透到多孔的材料中，密实度越高，形成的网状结构越连续化；初始流动度越大，并且在180min内保持的越好，可操作时间越长，便于浆体的回收循环利用；早期强度越高，干燥速度越快，便于板材的搬运和移动，节省存放场地，有利于规模化自动化生产；后期强度越高，水化越完全，耐久性越好，机械强度越高。从表2可以看出，实施例7为性能最佳的无机浆料。
对实施例1-10的渗透型A级防火保温板进行如下测试：结果见表3。
所述测试均采用标准：JG/T536-2017《热固复合聚苯乙烯泡沫保温板》。
实施例1-10的渗透型A级防火保温板性能
Figure BDA0002827682360000081
在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修-订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种渗透型A级防火保温板，其特征在于，包括有机渗透基板和无机渗透浆料，所述有机渗透基板内部为三维网状结构，所述无机渗透浆料分布在所述三维网状结构空隙中；优选地，所述有机渗透基板的密度为8kg/m3-15 kg/m3；更优选地，所述有机渗透基板的空隙率为10％-20％。
2.根据权利要求1所述的渗透型A级防火保温板，其特征在于，所述有机渗透基板为聚苯乙烯泡沫。
3.根据权利要求1或2所述的渗透型A级防火保温板，其特征在于，所述渗透型A级防火保温板的导热系数为0.042W/m·k-0.045W/m·k；优选地，所述渗透型A级防火保温板的抗压强度为0.25MPa-0.4MPa。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的渗透型A级防火保温板，其特征在于，所述无机渗透浆料包括如下重量份数的原料：水泥20份-60份、矿物掺合料40份-70份、水化硅酸钙晶须2份-5份、减水剂0.1份-0.5份、纤维素0.05份-0.2份、乳胶粉1份-4份、消泡剂0.02份-0.3份、早强剂0.5份-2份和防水剂0.1份-0.4份。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的渗透型A级防火保温板，其特征在于，所述水化硅酸钙晶须的粒径为50nm-100nm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的渗透型A级防火保温板，其特征在于，所述水泥至少选自硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥和火山灰水泥中的一种；和/或，所述矿物掺合料至少选自硅灰、矿粉和粉煤灰中的一种；和/或，所述减水剂至少选自聚羧酸、三聚氰胺、萘系减水剂、氨基磺酸盐和密胺类减水剂中的一种；和/或，所述纤维素至少选自甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种；和/或，所述乳胶粉至少选自乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸、乳化沥青、聚乙烯醇、聚苯乙烯和有机乳液中的一种；和/或，所述消泡剂至少选自有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、磷酸三丁酯和聚醚消泡剂中的一种；和/或，所述早强剂至少选自硫酸钠、硫代硫酸钠、氯化钙、甲酸钙、三乙醇胺、碳酸锂和硫酸锂中的一种；和/或，所述防水剂至少选自硬脂酸盐、有机硅、三氯化铁和硫酸铝中的一种。
7.权利要求1-6中任意一项所述的渗透型A级防火保温板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述无机渗透浆料的原料与水混合，制备得到无机渗透浆料，将所述无机渗透浆料在负压下渗透至所述有机渗透基板的空隙中，得到渗透型A级防火保温板；优选地，渗透时在所述有机渗透基板下部施加负压进行吸附；更优选地，负压为0.050.3MPa～0.3MPa。
8.根据权利要求7所述的渗透型A级防火保温板的制备方法，其特征在于，所述无机渗透浆料的原料与水的重量比为0.4-0.7:1；优选地，混合操作具体为在300rad/min-800rad/min转速下搅拌5min-10min。
9.根据权利要求7或8所述的渗透型A级防火保温板的制备方法，其特征在于，在制备所述无机渗透浆料过程中，采用马氏粘度控制浆液的粘度指标不大于12S，流动度不小于320mm，操作时间不小于180min，12h内早期强度不小于15MPa，28天后期强度不小于50MPa。
10.权利要求1-5中任意一项所述的渗透型A级防火保温板在建筑、装修以及装饰领域的应用。
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