CN114561112B - 防潮型耐火纤维喷涂料及其喷涂方法 - Google Patents

防潮型耐火纤维喷涂料及其喷涂方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种防潮型耐火纤维喷涂料及其喷涂方法。所述涂料由以下质量百分数的原料制成：耐火纤维25‑50wt.％；木纤维6‑10wt.％；水20‑30wt.％；无机结合剂10‑15wt.％；有机结合剂0.1‑1wt.％；无机粉料3‑10wt.％；氧化铝空心球1‑6wt.％；Cr2O3微粉2‑6wt.％。喷涂方法为：(1)将耐火纤维和木纤维加工成短纤维，然后放入防潮液中浸泡后，烘干；(2)将烘干后的短纤维放入搅拌机中，加入其余原料，搅拌成均匀料浆；(3)将料浆加入至喷涂机内，喷涂至要求的厚度。本发明耐火纤维喷涂料防潮能力好，导热系数低，纤维级配合理，流动性好，施工效率高。

Description

防潮型耐火纤维喷涂料及其喷涂方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种防潮型耐火纤维喷涂料及其喷涂方法。
背景技术
能源问题已经引起世界各国的广泛关注，一方面能源消耗在逐年增加，另一方面能源利用率仍十分低下，在我国这一矛盾表现的尤为突出。耐火纤维也叫陶瓷纤维，属于纤维状隔热耐火材料，具有一般纤维的特性，又具有一般纤维所没有的耐高温、耐腐蚀性能。传统的耐火纤维的施工技术主要指的是耐火纤维制品的施工技术，采用粘贴、拼接等技术和工艺进行施工，施工难度大、速度慢，质量控制困难、接缝多，整体性差，操纵工人劳动强度大，环境恶劣。
耐火纤维喷涂料是一种新型环保建筑涂料，主要由无机纤维与水基型胶粘剂组成，经搅拌后通过空压泵进行喷涂，与雾化水混合喷到需要保护的基材上形成涂层。该涂层可满足吸音、保温、防火保护的要求，材质轻、无毒无味、吸声、耐候性好，可实现5h以上高耐火极限保护。适用于建筑物和隧道的防火保护，尤其是耐火极限要求比较高的高层钢结构的防火保护，同样也适用于建筑物的保温吸音和机械设备的保温节能。
传统的耐火纤维喷涂料往往存在以下问题：1、采用的纤维种类单一，纤维级配不合理，喷涂过程中流动性不好，易堵塞喷涂设备，影响施工效率；2、现有的耐火纤维喷涂料防潮性不够好，容易出现鼓泡、龟裂、发霉等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种防潮型耐火纤维喷涂料，防潮能力好，导热系数低，纤维级配合理，流动性好，施工效率高；本发明同时提供其喷涂方法，简单易操作，不易阻塞喷涂设备。
本发明所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由以下质量百分数的原料制成：
耐火纤维25-50wt.％；木纤维6-10wt.％；水20-30wt.％；无机结合剂10-15wt.％；有机结合剂0.1-1wt.％；无机粉料3-10wt.％；氧化铝空心球1-6wt.％；Cr2O3微粉2-6wt.％。
其中：
所述的耐火纤维为含锆纤维、高铝纤维或玻璃纤维中的一种或几种。
所述的水为去离子水。
所述的无机结合剂为硅溶胶或泡花碱中的一种或两种。
所述的有机结合剂为聚丙烯酰胺或丙烯酸树脂中的一种或两种。
所述的无机粉料为高岭土和硅微粉的混合物，二者质量比为8-10:1-2。
所述的无机粉料的粒径为45-88μm。
所述的氧化铝空心球的粒径为0.2-0.5mm。
所述的Cr2O3微粉的粒径为2-4μm。
本发明所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法，包括以下步骤：
(1)将耐火纤维和木纤维加工成长度分别为10-20mm、5-10mm和1-3mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡后，烘干；
(2)将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，搅拌成均匀料浆；
(3)将料浆加入至喷涂机内，逐层喷涂至要求的厚度。
步骤(1)中，长度分别为10-20mm、5-10mm和1-3mm的短纤维的质量比为2-4:3-5:1.5-3，优选为3:4:3。
步骤(1)中，防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比为2-3:10-12:5-6:50-60。分子筛活化物为4A级的分子筛活化粉。
步骤(1)中，放入防潮液中浸泡，烘干，具体为：放入防潮液中浸泡4-6小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡4-6小时，取出后在室温下养护12-24小时，再次放入防潮液中浸泡4-6小时，取出自然干燥3-5小时后，放入110-200℃干燥箱中进行烘干处理。
步骤(1)中，自然干燥时，温度为20-25℃，湿度为50-60％RH。
步骤(3)中，逐层喷涂时，在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为耐火纤维喷涂料总质量的1-3wt.％，速凝剂为微黄色的聚合氯化铝溶液，料浆每层喷涂厚度为10-20mm。
耐火纤维、木纤维经过初级加工，纤维长度较短，纤维易分散，提高了物料的流动性，从而不易阻塞喷涂设备，不同长度的纤维合理级配形成更加紧密的网络结构，从而提高了纤维喷涂层的强度及节能效果。
本发明在耐火纤维喷涂料中添加了氧化铝空心球，闭孔的氧化铝空心球填充于纤维交织的空隙，大大降低导热系数，提高热效率。无机结合剂、有机结合剂及无机粉料与耐火纤维同时预混为料浆，并实现同时喷涂，解决了结合剂在耐火纤维中分散不均的问题。加入速凝剂能更加快速的使喷涂料固化，实现料浆的均匀分散，性能稳定。
防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，分子筛活化物能吸收体系中多余水分，纳米锆溶胶具有稳定性好、透明度高、活性高的特点；疏水性气相二氧化硅粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高，分散性能好，耐火纤维在防潮液中浸润时，表面完全被防潮液所包覆，形成了一个完整的疏水屏障，纳米锆溶胶的高稳定性，使得耐火纤维在防潮液中完全浸润，且分散良好，疏水性气相二氧化硅吸附力强，表面能大，使浸润后的耐火纤维与结合剂和粉料混合时更加均匀紧密，提高喷涂料性能。
聚合氯化铝作为闪速絮凝剂，能够使得耐火纤维在喷涂料泵喷射到涂层时能够快速凝结，不易流淌，提高耐火纤维喷涂料的整体性和力学强度。
Cr2O3微粉在较高温度下与Al2O3反应形成较低膨胀系数的(Al,Cr)2O3固溶体，提高了耐火纤维喷涂料的力学性能和热震稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明耐火纤维经过剪切加工，纤维易分散，提高了物料的流动性，从而不易阻塞喷涂设备，不同长度的纤维合理级配形成更加紧密的网络结构，从而提高了纤维喷涂层的强度及节能效果。
2、在纤维喷涂料中添加了氧化铝空心球，大大降低导热系数，提高了热效率；
3、耐火纤维经过浸入防潮液的浸润处理，提高了耐火纤维喷涂料的防潮能力，解决了鼓泡、龟裂、发霉等问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限定本发明。
实施例中采用的原料，除特殊说明外，均为市售。
实施例中采用的分子筛活化物为山东国化化学有限公司生产的4A级分子筛活化粉。
实施例1
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维37wt.％；木纤维8wt.％；去离子水25wt.％；无机结合剂13wt.％；有机结合剂0.6wt.％；无机粉料8wt.％；氧化铝空心球4wt.％；Cr2O3微粉4.4wt.％。
其中，耐火纤维为高铝纤维；无机结合剂为硅溶胶；有机结合剂为聚丙烯酰胺；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为8:1.5；无机粉料的粒径为65μm；氧化铝空心球的粒径为0.4mm；Cr2O3微粉粒径为3μm。
所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度分别为15mm、8mm和2mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡5小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡5小时，取出后在室温下养护24小时，再次放入防潮液中浸泡5小时，取出自然干燥5小时后，放入200℃干燥箱中进行烘干处理。
S2：将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至20mm。
步骤S1中，长度为15mm、8mm和2mm的短纤维的配比为3:4:3。
步骤S1中防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比依次为2:10:6:55。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为2wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
实施例2
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维40wt.％；木纤维7wt.％；去离子水28wt.％；无机结合剂11wt.％；有机结合剂0.3wt.％；无机粉料6wt.％；氧化铝空心球4.2wt.％；Cr2O3微粉3.5wt.％。
其中，耐火纤维为高铝纤维和玻璃纤维的混合物，二者的质量比为2:1；无机结合剂为泡花碱；有机结合剂为聚丙烯酰胺；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为9:2；无机粉料的粒径为70μm；氧化铝空心球的粒径为0.2mm；Cr2O3微粉粒径为2.8μm。
所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度分别为10mm、5mm和3mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡4小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡4小时，取出后在室温下养护24小时，再次放入防潮液中浸泡4小时，取出自然干燥3小时后，放入110℃干燥箱中进行烘干处理。
S2：将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至15mm。
步骤S1中，长度为10mm、5mm和3mm的短纤维的配比为2:3:1.5。
步骤S1中防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比依次为2.5:11:5.5:50。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为1wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
实施例3
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维43wt.％；木纤维6wt.％；去离子水27wt.％；无机结合剂12wt.％；有机结合剂0.8wt.％；无机粉料3wt.％；氧化铝空心球6wt.％；Cr2O3微粉2.2wt.％。
其中，耐火纤维为含锆纤维；无机结合剂为硅溶胶；有机结合剂为丙烯酸树脂；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为10:1；无机粉料的粒径为80μm；氧化铝空心球的粒径为0.5mm；Cr2O3微粉粒径为4μm。
所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度分别为10mm、5mm和1mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡4小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡4小时，取出后在室温下养护24小时，再次放入防潮液中浸泡5小时，取出自然干燥3小时后，放入110℃干燥箱中进行烘干处理。
S2：将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至10mm。
步骤S1中，长度为10mm、5mm和1mm的短纤维的配比为2:5:2。
步骤S1中防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比依次为2.5:11:5.5:60。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为3wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
对比例1(不采用防潮液进行处理)
所述的耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维37wt.％；木纤维8wt.％；去离子水25wt.％；无机结合剂13wt.％；有机结合剂0.6wt.％；无机粉料8wt.％；氧化铝空心球4wt.％；Cr2O3微粉4.4wt.％。
其中，耐火纤维为高铝纤维；无机结合剂为硅溶胶；有机结合剂为聚丙烯酰胺；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为8:1.5；无机粉料的粒径为65μm；氧化铝空心球的粒径为0.4mm；Cr2O3微粉粒径为3μm。
所述的耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度分别为15mm、8mm和2mm的短纤维；
S2：将加工后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至20mm。
步骤S1中，长度为15mm、8mm和2mm的短纤维的配比为3:4:3。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为2wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
对比例2(采用普通防潮液进行处理)
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维37wt.％；木纤维8wt.％；去离子水25wt.％；无机结合剂13wt.％；有机结合剂0.6wt.％；无机粉料8wt.％；氧化铝空心球4wt.％；Cr2O3微粉4.4wt.％。
其中，耐火纤维为高铝纤维；无机结合剂为硅溶胶；有机结合剂为聚丙烯酰胺；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为8:1.5；无机粉料的粒径为65μm；氧化铝空心球的粒径为0.4mm；Cr2O3微粉粒径为3μm。
所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度分别为15mm、8mm和2mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡5小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡5小时，取出后在室温下养护24小时，再次放入防潮液中浸泡5小时，取出自然干燥5小时后，放入200℃干燥箱中进行烘干处理；
S2：将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至20mm。
步骤S1中，长度为15mm、8mm和2mm的短纤维的配比为3:4:3。
步骤S1中防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、马尾藻炭化物和水组成，各组分质量比依次为2:10:6:55。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为2wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
对比例3(耐火纤维不分级)
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维37wt.％；木纤维8wt.％；去离子水25wt.％；无机结合剂13wt.％；有机结合剂0.6wt.％；无机粉料8wt.％；氧化铝空心球4wt.％；Cr2O3微粉4.4wt.％。
其中，耐火纤维为高铝纤维；无机结合剂为硅溶胶；有机结合剂为聚丙烯酰胺；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为8:1.5；无机粉料的粒径为65μm；氧化铝空心球的粒径为0.4mm；Cr2O3微粉粒径为3μm。
所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度为15mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡5小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡5小时，取出后在室温下养护24小时，再次放入防潮液中浸泡5小时，取出自然干燥5小时后，放入200℃干燥箱中进行烘干处理。
S2：将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至20mm。
步骤S1中防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比依次为2:10:6:55。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为2wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
对比例4(不采用Cr2O3微粉)
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由下列组分的物质构成：
耐火纤维41.4wt.％；木纤维8wt.％；去离子水25wt.％；无机结合剂13wt.％；有机结合剂0.6wt.％；无机粉料8wt.％；氧化铝空心球4wt.％。
其中，耐火纤维为高铝纤维；无机结合剂为硅溶胶；有机结合剂为聚丙烯酰胺；无机粉料为高岭土和硅微粉混合物；质量比为8:1.5；无机粉料的粒径为65μm；氧化铝空心球的粒径为0.4mm。
所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法按照下列步骤进行：
S1：将耐火纤维和木纤维放入纤维粉碎机中加工成长度分别为15mm、8mm和2mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡5小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡5小时，取出后在室温下养护24小时，再次放入防潮液中浸泡5小时，取出自然干燥5小时后，放入200℃干燥箱中进行烘干处理。
S2：将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，然后依次加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料和氧化铝空心球，缓慢搅拌成均匀料浆；
S3：最后将混合均匀的料浆一次性加入至喷涂机内，利用泵的动力作用，通过喷涂口喷出，逐层喷涂至20mm。
步骤S1中，长度为15mm、8mm和2mm的短纤维的配比为3:4:3。
步骤S1中防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比依次为2:10:6:55。
步骤S3中，喷涂时在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为2wt.％。
进一步的，所述的速凝剂为微黄色聚合氯化铝溶液。
对实施例1-3和对比例1-4中的样品依次进行吸水率、导热系数、耐压强度、流动性和抗热震稳定性的性能测试，所用测试方法依照下列标准进行：GB/T 5480-2017；YB/T4130-2015；GB/T 5072-2008；GB/T4513.4-2017；GB/T 30873-2014。测试结果见表1。
表1测试结果
Figure BDA0003521028250000081

Claims (3)

1.一种防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法，包括以下步骤：
（1）将耐火纤维和木纤维加工成长度分别为10-20 mm、5-10 mm和1-3 mm的短纤维，然后放入防潮液中浸泡后，烘干；
（2）将烘干后的耐火纤维和木纤维放入搅拌机中，加入水、无机结合剂、有机结合剂、无机粉料、氧化铝空心球和Cr2O3微粉，搅拌成均匀料浆；
（3）将料浆加入至喷涂机内，逐层喷涂至要求的厚度；
步骤（1）中，防潮液由分子筛活化物、纳米锆溶胶、疏水性气相二氧化硅和水组成，各组分质量比为2-3:10-12:5-6:50-60；
步骤（1）中，放入防潮液中浸泡，烘干，具体为：放入防潮液中浸泡4-6小时，自然干燥后，再放入防潮液中浸泡4-6小时，取出后在室温下养护12-24小时，再次放入防潮液中浸泡4-6小时，取出自然干燥3-5小时后，放入110-200℃干燥箱中进行烘干处理；
所述的防潮型耐火纤维喷涂料，由以下质量百分数的原料制成：
耐火纤维25-50wt.%；木纤维6-10wt.%；水20-30wt.%；无机结合剂10-15wt.%；有机结合剂0.1-1wt.%；无机粉料3-10wt.%；氧化铝空心球1-6wt.%；Cr2O3微粉2-6wt.%；
耐火纤维为含锆纤维、高铝纤维或玻璃纤维中的一种或几种；
无机结合剂为硅溶胶或泡花碱中的一种或两种；有机结合剂为聚丙烯酰胺或丙烯酸树脂中的一种或两种；
无机粉料为高岭土和硅微粉的混合物，质量比为8-10:1-2；
无机粉料的粒径为45-88μm；氧化铝空心球的粒径为0.2-0.5 mm；Cr2O3微粉的粒径为2-4μm。
2.根据权利要求1所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法，其特征在于：步骤（1）中，长度分别为10-20 mm、5-10 mm和1-3 mm的短纤维的质量比为2-4:3-5:1.5-3。
3.根据权利要求1所述的防潮型耐火纤维喷涂料的喷涂方法，其特征在于：步骤（3）中，逐层喷涂时，在喷涂口加入速凝剂，速凝剂加入量为耐火纤维喷涂料总质量的1-3wt.%，速凝剂为聚合氯化铝溶液，料浆每层喷涂厚度为10-20 mm。
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