CN113493326B - 一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材及其制备方法，所述板材的原料包括：黄金尾矿粉，树脂材料，发泡剂，阻燃剂，溶剂，表面改性剂，分散剂；所述制备方法包括以下步骤：1)将黄金尾矿磨成细粉；2)将表面改性剂喷雾加入到黄金尾矿粉中混合进行预活化；3)将预活化后的黄金尾矿粉与树脂材料、发泡剂、阻燃剂及分散剂进行预混合，然后将溶剂加入混合机共混进行预溶胀；4)将料浆泵入模具合模；加压、加热，然后冷却到常温，去除压力，得到弹性发泡体；5)将弹性发泡体加热进行二次发泡，得到二次发泡体；6)将二次发泡体加热，制得阻燃发泡保温板材。本发明实现了黄金尾矿的高效利用，减少了对环境的污染，降低了生产成本。

Description

一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑保温材料，具体涉及一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材及其制备方法。
背景技术
我国黄金尾矿的堆存量为4亿吨，而且以年排放2500万吨的速度不断增长，每年因此造成污染的经济损失达300亿元以上，尾矿占用了大量的土地，部分有毒废物和重金属离子对水资源造成了不同程度的影响，细颗粒组成的尾矿堆存且存在着严重的安全隐患。除少量部分用于提取回收有价组分，其二次排放量仍然非常可观。实现黄金尾矿的减量化、无害化，直至全部资源化是从根本上建设绿色矿山、治理矿山环境、走矿山可持续发展之路的重要途径。黄金尾矿在建材行业的功能化科学利用对实现保护环境，减少燃料、矿物等资源消耗，建设生态文明具有重要的意义。目前在黄金尾矿应用上主要局限于生产普通铺路砖、蒸压砖甚至耐火砖，在保温材料领域仅有武汉理工大学提出了公开号为CN109534849A的中国发明专利申请《一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法》，该方法是针对高硅矿物制备保温材料的通俗做法，通过成分匹配，研磨，发泡剂引入，高温1000℃以上烧制成型。但该方法普遍存在能耗高，制品导热系数相对偏高的问题。
随着世界能源的不断消耗，各国日益重视节能环保，而发泡保温材料因其低成本、能耗低等优点被广泛应用。目前市场上大量使用聚氨酯等树脂类有机聚合物发泡材料，该类材料大部分采用挤塑发泡或注塑发泡成型，由于成型工艺的特性以及树脂材料的疏水性，发泡材料主体以树脂材料为主，无机物掺量一般在20％以下，甚至更低，因此此类材料制备的保温泡沫板虽然比重轻、保温性能优良但是其阻燃性能却比较差，存在容易引起火灾这一致命的缺点严重危害人们的人身、财产安全；同时有机组分的高掺量造成了板材与无机水泥砂浆等的浸润性差，造成施工流挂性差，与墙体结合性不佳同样容易造成安全隐患，因此大大限制了该类保温板在工业保温以及建筑保温领域的应用，从而制备出综合性能好的发泡保温材料具有重要的应用意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材及其制备方法，制备出的阻燃发泡保温板材具有质量轻、强度高、闭气孔率高、保温隔热和阻燃性能好的优点。
为实现上述目的本发明采用以下的技术方案：
本发明提供一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材，所述板材的原料，按重量份计，包括：黄金尾矿粉50-80份，树脂材料8-25份，发泡剂5-10份，阻燃剂1-5份，溶剂30-100份，表面改性剂0-3份和分散剂1-5份。
作为优选，所述黄金尾矿粉的粒径不大于30μm。
作为优选，所述树脂材料包括聚乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂和聚苯乙烯树脂中的一种或两种以上；
所述发泡剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二酰胺和碳酸氢钠中的一种或两种以上；
所述阻燃剂包括水镁石粉和\或水菱镁石中，所述阻燃剂粒度不大于1000目；
所述溶剂包括苯、乙醇、甲苯和甲酸中的一种或两种以上；
所述表面改性剂包括硅烷偶联剂KH-560和\或KH-570；
所述分散剂包括电熔石英粉、电熔刚玉粉和电熔镁砂粉中的一种或两种以上，所述分散剂粒度为50-100目。
本发明提供一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿原料用球磨机磨成粒径不大于30μm的细粉，得到黄金尾矿粉；
2)在混合机中将表面改性剂喷雾加入到步骤1)得到的黄金尾矿粉中，继续混合实现粉体表面接枝预活化；
3)将步骤2)预活化后的黄金尾矿粉与与树脂材料、发泡剂、阻燃剂及分散剂进行预混合，然后将溶剂加入混合机共混进行预溶胀，得到料将；
4)将步骤3)得到的料浆泵入金属模具合模；加压、加热；
5)金属模具水冷到常温后，去除压力而得到弹性发泡体；
6)将弹性发泡体放入烘箱中进行二次发泡，得到二次发泡体；
7)将二次发泡体封闭加热，充分挥发掉溶剂，回收溶剂，板材成型制得阻燃发泡保温板材。
作为优选，所述金属模具为本领域公知的钢制模具。
作为优选，步骤2)中所述预活化的时间为1-3小时。
作为优选，步骤3)中所述预溶胀的捏合时间为10-60分钟。
作为优选，步骤4)中所述加压压力为15-30Mpa，加热温度140-180℃，加热时间为5-20分钟。
作为优选，步骤6)弹性发泡体的加热温度为70-90℃，加热时间为5-20小时。
作为优选，步骤7)将二次发泡体封闭加热，挥发溶剂及回收溶剂，加热温度为70-90℃，加热时间为8-24小时。
本申请选用高掺量的黄金尾矿(50％以上)并选用多种可溶涨型树脂在溶剂辅助溶胀捏合过程实现与尾矿表面的结合，通过热压发泡工艺，制得高无机含量的发泡保温板材；就热压发泡工艺而言，在保温板制备方面为本技术的创新性所在，与已有的高掺量树脂基发泡材料的挤塑或注塑成型方式在工艺上完全不同，对产品制备原料的要求显著降低，无机组分掺量得到了显著提高；相比于已有树脂发泡材料，主要体现在高无机组分含量的前提下导热系数维持较低的水平，一般在0.05W/(m·K)以内，且阻燃效果好；相比于无机发泡材料，其比重轻(0.1以下)，可切削性强，韧性高；在建筑领域应用，该材料还体现在与砂浆等无机材料的流挂性能好，这是高比例树脂保温材料所不具备的。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明实现了黄金尾渣的高效利用，减少了其对环境的污染，采用此方法制作出的阻燃发泡保温板无机固含量超过50％以上甚至最高达到90％以上，增强了耐燃性和保温性，使得保温板更加的安全、可靠、实用。
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。
作为具体实施方式中一种优选的技术方案，本发明的一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，可以但不限于，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿原料用球磨机磨成粒径小于30μm的细粉，得到黄金尾矿粉；
2)在混合机中将表面改性剂喷雾加入到步骤1)得到的黄金尾矿粉中，继续混合1-3小时实现粉体表面接枝预活化；
3)将预活化后的黄金尾矿粉与树脂材料、发泡剂、阻燃剂及分散剂进行预混合，然后将溶剂加入混合机共混预溶胀捏合10-60分钟，获得料浆；
4)将捏合后的料浆泵入金属模具合模；在压力在15-30MPa加热温度140-180℃条件下对金属模加热5-20分钟；
5)金属模具水冷到常温后，去除压力而得到弹性发泡体；
6)将弹性发泡体放入烘箱中70-90℃加热5-20小时进行二次发泡，得到二次发泡体；
7)将二次发泡体在带蒸汽收集系统的封闭烘箱中70-90℃加热8-24小时充分挥发掉溶剂，回收溶剂，板材成型制得阻燃发泡保温板材。
实施例1
一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿原料用球磨机磨成粒径小于30μm的细粉；
2)在混合机中将1份表面改性剂KH-560喷雾加入到60份黄金尾矿粉中，继续混合3小时实现粉体表面接枝预活化；
3)将预活化后的黄金尾矿粉与聚苯乙烯树脂材料20份，发泡剂偶氮二异丁腈8份，阻燃剂水镁石粉3份，分散剂电熔刚玉粉3份在混合机内进行预混合，然后将溶剂乙醇80份加入混合机共混预溶胀捏合60分钟；
4)将捏合后的料浆泵入金属模具合模；在压力在17MPa加热温度170℃条件下对金属模加热15分钟；
5)金属模具水冷到常温后，去除压力而得到弹性发泡体；
6)将弹性发泡体放入烘箱中80℃加热8小时进行二次发泡；
7)将二次发泡体在带蒸汽收集系统的封闭烘箱中80℃加热12小时充分挥发掉溶剂，回收溶剂，板材成型制得阻燃发泡保温板材。
经测试，本发明的阻燃发泡保温板吸水率为0.4％，体积密度为50kg/m3，闭气孔率为90％，氧指数40，抗压强度为0.3MPa，导热系数为0.041W/(m·K)。说明本发明具有轻质、低导热性和优良的隔热保温阻燃性能等优点。
实施例2
一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿原料用球磨机磨成粒径小于30μm的细粉；
2)在混合机中将2份表面改性剂KH-570喷雾加入到80份黄金尾矿粉中，继续混合2小时实现粉体表面接枝预活化；
3)将预活化后的黄金尾矿粉与聚氯乙烯树脂材料15份，发泡剂偶氮二异丁腈5份、偶氮二酰胺2份，阻燃剂水菱镁石粉5份，分散剂电熔镁砂粉1份在混合机内进行预混合，然后将溶剂甲苯90份加入混合机共混预溶胀捏合30分钟；
4)将捏合后的料浆泵入金属模具合模；在压力在25MPa加热温度180℃条件下对金属模加热10分钟；
5)金属模具水冷到常温后，去除压力而得到弹性发泡体；
6)将弹性发泡体放入烘箱中90℃加热12小时进行二次发泡；
7)将二次发泡体在带蒸汽收集系统的封闭烘箱中80℃加热24小时充分挥发掉溶剂，回收溶剂，板材成型制得阻燃发泡保温板材。
经测试，本发明的阻燃发泡保温板吸水率为0.8％，体积密度为45kg/m3，闭气孔率为90％，氧指数40，抗压强度为0.32MPa，导热系数为0.044W/(m·K)。说明本发明具有轻质、低导热性和优良的隔热保温阻燃性能等优点。
实施例3
一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿原料用球磨机磨成粒径小于30μm的细粉；
2)在混合机中将3份表面改性剂KH-570喷雾加入到50份黄金尾矿粉中，继续混1小时实现粉体表面接枝预活化；
3)将预活化后的黄金尾矿粉与聚酰胺树脂材料25份，发泡剂碳酸氢钠6份、偶氮二酰胺2份，阻燃剂水镁石粉4份，分散剂电熔石英粉4份在混合机内进行预混合，然后将溶剂甲酸60份加入混合机共混预溶胀捏合60分钟；
4)将捏合后的料浆泵入金属模具合模；在压力在25MPa加热温度160℃条件下对金属模加热16分钟；
5)金属模具水冷到常温后，去除压力而得到弹性发泡体；
6)将弹性泡体体放入烘箱中90℃加热8小时进行二次发泡；
7)将二次发泡体在带蒸汽收集系统的封闭烘箱中80℃加热12小时充分挥发掉溶剂，回收溶剂，板材成型制得阻燃发泡保温板材。
经测试，本发明的阻燃发泡保温板吸水率为0.4％，体积密度为60kg/m3，闭气孔率为90％，氧指数45，抗压强度为0.42MPa，导热系数为0.048W/(m·K)。说明本发明具有轻质、低导热性和优良的隔热保温阻燃性能等优点。
实施例4
一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿原料用球磨机磨成粒径小于30μm的细粉；
2)在混合机中将0.5份表面改性剂KH-570喷雾加入到70份黄金尾矿粉中，继续混合2小时实现粉体表面接枝预活化；
3)将预活化后的黄金尾矿粉与聚乙烯树脂材料15份，发泡剂碳酸氢钠4份、偶氮二异丁腈6份，阻燃剂水镁石粉3份，分散剂电熔石英粉4份在混合机内进行预混合，然后将溶剂苯50份加入混合机共混预溶胀捏合20分钟；
4)将捏合后的料浆泵入金属模具合模；在压力在25MPa加热温度140℃条件下对金属模加热20分钟；
5)金属模具水冷到常温后，去除压力而得到弹性发泡体；
6)将弹性泡体体放入烘箱中80℃加热18小时进行二次发泡；
7)将二次发泡体在带蒸汽收集系统的封闭烘箱中70℃加热8小时充分挥发掉溶剂，回收溶剂，板材成型制得阻燃发泡保温板材。
经测试，本发明的阻燃发泡保温板吸水率为0.4％，体积密度为55kg/m3，闭气孔率为92％，氧指数43，抗压强度为0.28MPa，导热系数为0.038W/(m·K)。说明本发明具有轻质、低导热性和优良的隔热保温阻燃性能等优点。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，所述板材的原料，按重量份计，包括：黄金尾矿粉50-80份，树脂材料8-25份，发泡剂5-10份，阻燃剂1-5份，溶剂30-100份，表面改性剂0-3份和分散剂1-5份；
所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材的制备方法，包括以下步骤：
1)将黄金尾矿磨成细粉，得到黄金尾矿粉；
2)将表面改性剂喷雾加入到步骤1)得到的黄金尾矿粉中混合进行预活化；
3)将步骤2)预活化后的黄金尾矿粉与树脂材料、发泡剂、阻燃剂及分散剂进行预混合，然后将溶剂加入混合机共混进行预溶胀，得到料浆；
4)将步骤3)得到的料浆泵入模具合模；加压、加热，然后冷却到常温，去除压力，得到弹性发泡体；
5)将步骤4)得到的弹性发泡体加热进行二次发泡，得到二次发泡体；
6)将步骤5)得到二次发泡体加热，制得阻燃发泡保温板材。
2.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，所述黄金尾矿粉的粒径不大于30μm。
3.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，所述树脂材料包括聚乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂和聚苯乙烯树脂中的一种或两种以上；
所述发泡剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二酰胺和碳酸氢钠中的一种或两种以上；
所述阻燃剂包括水镁石粉和\或水菱镁石，所述阻燃剂粒度不大于1000目；
所述溶剂包括苯、乙醇、甲苯和甲酸中的一种或两种以上；
所述表面改性剂包括硅烷偶联剂KH-560和/或KH-570；
所述分散剂包括电熔石英粉、电熔刚玉粉和电熔镁砂粉中的一种或两种以上，所述分散剂粒度为50-100目。
4.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，步骤2)中所述预活化的时间为1-3小时。
5.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，步骤3)中所述预溶胀的捏合时间为10-60分钟。
6.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，步骤4)中所述加压压力为15-30Mpa，加热温度为140-180℃，加热时间为5-20分钟。
7.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，步骤5)弹性发泡体的，加热温度为70-90℃，加热时间为5-20小时。
8.根据权利要求1所述的黄金尾矿阻燃发泡保温板材，其特征在于，步骤6)将二次发泡体封闭加热，挥发溶剂及回收溶剂，加热温度为70-90℃，加热时间为8-24小时。
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