CN117384499B

CN117384499B - 一种防火负离子板材的制备方法

Info

Publication number: CN117384499B
Application number: CN202311700114.2A
Authority: CN
Inventors: 谭宏伟; 何明辉; 瞿金清; 孔学良; 容伟潮; 邱智成; 张家昌
Original assignee: Guangdong Qingsenmei New Material Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Qingsenmei New Material Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-12
Filing date: 2023-12-12
Publication date: 2024-03-19
Anticipated expiration: 2043-12-12
Also published as: CN117384499A

Abstract

本发明公开了一种防火负离子板材的制备方法，属于负离子板材技术领域，包括以下步骤：制作包覆微粒、制作包覆微球、制作负离子涂料、制作防火负离子板材，包覆微粒由聚四氟乙烯蜡包裹硬脂酸组成，包覆微球由酚醛树脂包裹包覆微粒、碳酸氢钠、磁性微粒组成，负离子涂料由包覆微球、硅藻土、纳米负离子粉、氧化铝等组成，防火负离子板材由板芯以及涂布在板芯表面的负离子涂层组成，硅藻土与纳米负离子粉释放的负离子可以有效地降低火灾现场的烟气浓度和有毒有害气体的释放，同时包覆微球受热会持续释放二氧化碳，二氧化碳可以对火灾现场的火势起到良好抑制效果，本发明的防火负离子板材具有良好的防火性能。

Description

一种防火负离子板材的制备方法

技术领域

本发明涉及负离子板材技术领域，具体涉及一种防火负离子板材的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对于居住环境的要求也在不断提高，不仅要满足基本的舒适和美观要求，更要符合健康环保的理念，因此负离子板材等具有净化甲醛、PM2.5等污染物的产品应运而生，负离子板材是一种具有持续释放负离子净化空气功能的环保板材，负离子板材的主要优点是环保性以及净化空气的功能，随着建筑行业的发展和人们对防火安全的需求增加，防火板材开始逐渐受到关注，目前部分厂商将防火板材与负离子板材结合制作防火负离子板材，由于防火负离子板材具有释放负离子的功能，可以有效地降低火灾现场的烟气浓度和有毒有害气体的释放，有利于人员的疏散和逃生，但是真正面临火灾的时候，目前的防火负离子板材只能通过自身不可燃烧的特性延缓火势蔓延，对于已经燃起的火焰难以起到抑制效果，火焰仍可以沿其他方向蔓延，实际延缓火势蔓延的效果并不理想。

现有部分防火负离子板材并没有解决上述问题，例如一种负离子释放的防火板及其制备方法（公开号：CN113263817A），公开了一种负离子释放的防火板，通过将依次堆叠的负离子释放功能的装饰贴面纸、芯层和装饰贴面纸热压成型制备而得，负离子释放功能的装饰贴面纸是原纸浸渍含负离子添加剂的三聚氰胺胶水制得，芯层是由玻璃纤维薄毡或者玻纤织物浸渍入芯层浸渍浆料而得，芯层浸渍浆料为树脂、负离子添加剂和无机填料的混合物。

上述负离子释放的防火板的芯层和表面都可以释放负离子，防火板本身的防火等级达到不燃板材A级，但是真正面临火灾的时候，该防火板虽然可以通过自身不可燃烧而避免火势扩大和延缓火势蔓延，但是火焰可以沿其他方向蔓延，实际延缓火势蔓延的效果并不理想，因此仍有改进空间。

发明内容

针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种防火负离子板材的制备方法，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

一种防火负离子板材的制备方法，包括以下步骤：

S1.制作包覆微粒，具体包括如下：

S1-1.将聚四氟乙烯蜡与第一助剂加入包覆溶剂中加热并搅拌，待聚四氟乙烯蜡与第一助剂完全溶解后形成第一包覆溶液；

S1-2.将有机酸与第二助剂分散在水中加热并搅拌形成乳液；

S1-3.将第一包覆溶液滴入乳液中并搅拌、抽真空，待包覆溶剂挥发后过滤、洗涤、干燥后得到固体产物包覆微粒；

S2.制作包覆微球，具体包括如下：

S2-1.将步骤S1中的包覆微粒与粉末状的碳酸氢钠混合搅拌均匀形成混合微粒；

S2-2.将酚醛树脂与第三助剂加入无水乙醇中，搅拌使酚醛树脂与第三助剂完全溶解后形成第二包覆溶液；

S2-3.将混合微粒加入第二包覆溶液中混合搅拌均匀形成混合溶液，对混合溶液抽真空，待无水乙醇挥发后过滤、洗涤、干燥得到固体产物包覆微球；

S3.制作负离子涂料，具体包括如下：

S3-1.将步骤S2中的包覆微球与涂料粉末混合搅拌均匀形成涂料混合物，所述涂料粉末包括有硅藻土、纳米负离子粉；

S3-2.将涂料混合物与涂料溶剂混合搅拌均匀形成负离子涂料；

S4.制作防火负离子板材，具体包括如下：

S4-1.将步骤S3中的负离子涂料均匀涂布在板芯表面形成负离子涂层；

S4-2.将负离子涂层抹平，待负离子涂层固化，负离子涂层与板芯共同组成防火负离子板材。

作为本发明进一步的技术方案，所述包覆溶剂选自甲苯、氯仿、四氢呋喃其中一种。

作为本发明进一步的技术方案，所述第一助剂包括以下组分：十二烷基硫酸钠、辛基酚、聚甲基丙烯酸甲酯；所述第一包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：78%-90%包覆溶剂、8%-20%聚四氟乙烯蜡、0.5%-2%十二烷基硫酸钠、0.1%-1%辛基酚、0.5%-1%聚甲基丙烯酸甲酯。

作为本发明进一步的技术方案，所述有机酸选自硬脂酸、软脂酸其中一种，所述第二助剂包括以下组分：乙基纤维素、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、维生素E；所述乳液包括按重量百分比计的以下组分：78%-89%水、10%-20%有机酸、0.5%-2%乙基纤维素、0.1%-1%甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、0.05%-0.2%维生素E。

作为本发明进一步的技术方案，所述混合微粒还包括有磁性微粒，所述磁性微粒选自微米级氧化铁磁粉、微米级二氧化铬磁粉、微米级钴-氧化铁磁粉中的一种，所述混合微粒包括按重量百分比计的以下组分：28%-48%包覆微粒、50%-70%碳酸氢钠、1%-2%磁性微粒。

作为本发明进一步的技术方案，所述第三助剂包括以下组分：聚乙烯醇、脂肪酸硫酸盐；所述第二包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：34%-45%酚醛树脂、50%-65%无水乙醇、0.5%-2%聚乙烯醇、0.2%-0.5%脂肪酸硫酸盐。

作为本发明进一步的技术方案，所述混合溶液中，酚醛树脂与混合微粒的质量之比为1:3-1:6。

作为本发明进一步的技术方案，所述涂料粉末还包括有轻质碳酸钙、滑石粉、氧化铝、聚丙烯酸钠、硬脂酸钠、二氧化硅、有机膨润土，所述涂料粉末包括按重量百分比计的以下组分：30%-40%轻质碳酸钙、10%-20%滑石粉、10%-20%硅藻土、10%-20%纳米负离子粉、10%-20%氧化铝、0.5%-2%聚丙烯酸钠、0.1%-0.5%硬脂酸钠、0.5%-2%二氧化硅、1%-2%有机膨润土；所述涂料溶剂包括按重量百分比计的以下组分：60%-80%水、20%-40%丙烯酸乳液。

作为本发明进一步的技术方案，所述负离子涂料包括按重量百分比计的以下组分：5%-15%包覆微球、35%-55%涂料粉末、40%-50%涂料溶剂。

作为本发明进一步的技术方案，所述板芯选自珍珠岩防火板、硅酸铝棉防火板、蛭石防火板、岩棉防火板、防火木质板材其中一种。

本发明具有的有益效果在于：

本发明的防火负离子板材由板芯以及涂布在板芯表面的负离子涂层组成，负离子涂层添加有可以释放负离子的硅藻土与纳米负离子粉，负离子可以有效地降低火灾现场的烟气浓度和有毒有害气体的释放，同时负离子涂层内的包覆微球包覆有碳酸氢钠，碳酸氢钠分解会吸收热量并产生二氧化碳可以对火灾现场的火势起到良好抑制效果，碳酸氢钠完全分解后的产物碳酸钠仍可以作为二氧化碳的释放源，通过高温使包覆微粒中聚四氟乙烯蜡熔化释放硬脂酸，硬脂酸与碳酸钠接触并反应继续释放二氧化碳，延长二氧化碳释放量以及持续时间，从而提高防火负离子板材的防火效果。

具体实施方式

下面结合相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

一种防火负离子板材的制备方法，包括以下步骤：

S1.制作包覆微粒，具体包括如下：

S1-1.将聚四氟乙烯蜡与第一助剂加入包覆溶剂中加热至50-100℃并搅拌，待聚四氟乙烯蜡与第一助剂完全溶解后形成第一包覆溶液；

S1-2.将有机酸与第二助剂分散在水中加热至55-65℃并搅拌形成乳液；

S2.制作包覆微球，具体包括如下：

S2-1.将步骤S1中的包覆微粒与碳酸氢钠粉末混合搅拌均匀形成混合微粒；

S3.制作负离子涂料，具体包括如下：

S4.制作防火负离子板材，具体包括如下：

步骤S1中，通过加热使聚四氟乙烯蜡溶解于包覆溶剂中形成第一包覆溶液，第一包覆溶液为聚四氟乙烯蜡溶液，同时将有机酸分散于水中并加热形成乳液，接着将第一包覆溶液均匀滴入乳液中并搅拌，让聚四氟乙烯蜡在乳液中分散的同时将有机酸进行包覆，待包覆溶剂完全挥发后将产物过滤、洗涤、干燥得到包覆微粒，包覆微粒由聚四氟乙烯蜡包裹硬脂酸组成，包覆微粒的粒径为5-20μm。

步骤S2中，优选采用热塑性酚醛树脂，通过将酚醛树脂溶于无水乙醇中得到第二包覆溶液，第二包覆溶液为酚醛树脂溶液，接着将混合微粒加入第二包覆溶液中形成混合微粒分散在酚醛树脂溶液中的混合溶液，随着抽真空使混合溶液中的无水乙醇挥发，混合溶液中逐渐析出粉末状固体物，待无水乙醇完全挥发后将固体物与剩余溶液经过过滤、洗涤、干燥得到包覆微球，包覆微球由酚醛树脂包裹混合微粒组成，包覆微粒的粒径为80-200μm。

步骤S3、S4中，包覆微球与涂料粉末混合形成涂料混合物，涂料混合物是制作液体涂料的中间产物，当需要进行涂料涂布的时候将涂料混合物与涂料溶剂混合并搅拌均匀得到负离子涂料，接着将负离子涂料涂布在板芯表面形成负离子涂层并固化后，负离子涂层与板芯共同组成防火负离子板材，另外，可根据需求在板芯两面均涂布负离子涂料，从而形成两面均有负离子涂层的防火负离子板材。

本发明最终制得的防火负离子板材的平均负离子释放量可达20000ions/cm³、燃烧性能等级达到A级。

防火负离子板材中，负离子涂层中的涂料粉末含有可释放负离子的成分，当遭遇火灾时，由于负离子涂层可以释放负离子，负离子可以有效地降低火灾现场的烟气浓度和有毒有害气体的释放，有利于人员的疏散和逃生，同时火灾现场的火焰会产生大量热量传递至包覆微球内部，包覆微球中的碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳，随着温度的升高以及碳酸氢钠分解产生更多二氧化碳，包覆微球内部积累大量二氧化碳后压力会逐渐升高，当包覆微球内部压力达到酚醛树脂承受极限或者包覆微球表面温度达到酚醛树脂熔点并熔化后，包覆微球内的二氧化碳会对外释放，二氧化碳释放后会稀释板材附近的氧气与可燃气体浓度，从而对火势进行抑制，由于包覆微球释放二氧化碳前其内部积累了大量二氧化碳，大量释放的二氧化碳快速稀释板材附近的氧气与可燃气体浓度甚至可以扑灭火焰，从而对火势起到良好的抑制效果，同时二氧化碳还可以起到一定的隔热效果，阻止热量传递到板材的内部，从而保护板材内部的材料不受损坏。

当大部分碳酸氢钠完成分解后，负离子涂层释放二氧化碳的量会降低，火灾现场暂未被扑灭的火焰会重新蔓延至板材附近，火焰产生的热量会使板材温度重新上升，当包覆微粒表面温度升高至320℃以上时，聚四氟乙烯蜡会熔化并释放内部的有机酸，有机酸可以与碳酸氢钠分解后的产物碳酸钠反应继续产生二氧化碳，从而通过二氧化碳继续对板材附近的火势进行抑制，从而延缓火势的蔓延。

需要说明的是，由于包覆微球是由酚醛树脂包裹混合微粒组成，酚醛树脂的导热系数较低，包覆微球外部的热量传递至包覆微球内部比较困难，即使包覆微球内部温度升高至碳酸氢钠分解，碳酸氢钠分解产生的二氧化碳会使包覆微球内部压力升高，从而抑制碳酸氢钠的分解，直至包覆微球内部压力达到酚醛树脂承受极限或者包覆微球表面温度达到酚醛树脂熔点并熔化后，包覆微球才会对外释放二氧化碳，而酚醛树脂的熔点约为120℃，因此防火负离子板材在安装前或者使用中即使长期被太阳暴晒也不会因为碳酸氢钠提前分解而对外释放二氧化碳，只有遭遇火灾等极端情况才会使包覆微球对外释放二氧化碳，从而提高防火负离子板材防火的稳定性。

作为本发明的优选实施例之一，包覆溶剂选自甲苯、氯仿、四氢呋喃其中一种。

本发明的包覆溶剂优选采用甲苯，甲苯可具有良好的溶解性，可以将聚四氟乙烯蜡溶解形成均质的溶液体系，聚四氟乙烯蜡在溶液中分散均匀，有利于接下来聚四氟乙烯蜡将有机酸进行包覆形成包覆微粒。

作为本发明的优选实施例之一，第一助剂包括以下组分：十二烷基硫酸钠、辛基酚、聚甲基丙烯酸甲酯；第一包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：78%-90%包覆溶剂、8%-20%聚四氟乙烯蜡、0.5%-2%十二烷基硫酸钠、0.1%-1%辛基酚、0.5%-1%聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明的第一助剂中，十二烷基硫酸钠是一种阴离子型分散剂，能够有效地增加聚四氟乙烯蜡分子之间的斥力，避免聚四氟乙烯蜡分子聚集，从而提高聚四氟乙烯蜡在溶液中分散均匀，同时十二烷基硫酸钠还可以提高聚四氟乙烯蜡在甲苯中的溶解度；辛基酚作为表面活性剂具有较好的乳化性和润湿性，能够提高接下来聚四氟乙烯蜡将有机酸包覆的效果；聚甲基丙烯酸甲酯作为流变改性剂可以改善包覆溶液的流变性能，使包覆溶液的粘度降低，让接下来聚四氟乙烯蜡将有机酸包覆更容易进行。

作为本发明的优选实施例之一，有机酸选自硬脂酸、软脂酸其中一种，第二助剂包括以下组分：乙基纤维素、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、维生素E；乳液包括按重量百分比计的以下组分：78%-89%水、10%-20%有机酸、0.5%-2%乙基纤维素、0.1%-1%甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、0.05%-0.2%维生素E。

本发明的有机酸优选采用硬脂酸，硬脂酸的酸性更强更容易与碳酸氢钠或者碳酸钠反应产生二氧化碳；第二助剂中，乙基纤维素是一种非离子型分散剂，能够有效地防止硬脂酸在加热过程中的聚集；甲基丙烯酸羟丙磺酸钠作为表面活性剂，具有良好的乳化和增溶作用，有利于硬脂酸分散在水中形成乳液；维生素E是一种常见的抗氧化剂，可以抑制硬脂酸在加热过程中的氧化，提高乳液的稳定性。

作为本发明的优选实施例之一，混合微粒还包括有磁性微粒，磁性微粒选自微米级氧化铁磁粉、微米级二氧化铬磁粉、微米级钴-氧化铁磁粉中的一种，混合微粒包括按重量百分比计的以下组分：28%-48%包覆微粒、50%-70%碳酸氢钠、1%-2%磁性微粒。

本发明的磁性微粒优选采用微米级氧化铁磁粉，碳酸氢钠与磁性微粒均经过800目标准筛筛选后再与包覆微粒混合形成混合微粒，保证包覆微粒、碳酸氢钠、磁性微粒的粒径处于同一量级，避免混合微粒中粒径差异较大导致粒径更小的微粒产生沉积或者团聚；混合微粒中添加了具有磁性微粒，在接下来混合微粒与第二包覆溶液混合加热反应制得包覆微球后，磁性微粒使包覆微球也具有磁性，步骤S4中将负离子涂料均匀涂布在板芯表面形成负离子涂层后，优选采用表面经过防粘处理辊轮将负离子涂层抹平，辊轮内部设有磁性板，辊轮通过辊压将负离子涂层抹平的同时通过磁性板对包覆微球产生吸引力，从而使包覆微球聚集在负离子涂层靠近外表面一侧，当遭遇火灾的时候，由于包覆微球位于靠近负离子涂层外表面，碳酸氢钠分解产生的二氧化碳从包覆微球内释放后，二氧化碳可以通过更薄的负离子涂层释放至板材附近，让二氧化碳更快速地对火势进行抑制。

作为本发明的优选实施例之一，第三助剂包括以下组分：聚乙烯醇、脂肪酸硫酸盐，第二包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：34%-45%酚醛树脂、50%-65%无水乙醇、0.5%-2%聚乙烯醇、0.2%-0.5%脂肪酸硫酸盐；混合溶液中，酚醛树脂与混合微粒的质量之比为1:3-1:6。

无水乙醇作为溶剂具有良好的溶解性，可以提高溶解后溶液的均匀性，采用无水乙醇溶解酚醛树脂可以促进酚醛树脂在溶液中扩散、降低粘度；第三助剂中，聚乙烯醇作为分散剂，分散剂可以提高酚醛树脂在第二包覆溶液中分散的均匀性，当混合微粒加入第二包覆溶液中形成混合溶液后，分散剂也可以提高混合溶液中各组分分散的均匀性，从而使酚醛树脂均匀地包覆在混合微粒外表面；脂肪酸硫酸盐作为表面活性剂，表面活性剂可以增加粒子间的润湿性促进第二包覆溶液与混合溶液中组分在溶液中分散。

作为本发明的优选实施例之一，涂料粉末还包括有轻质碳酸钙、滑石粉、氧化铝、聚丙烯酸钠、硬脂酸钠、二氧化硅、有机膨润土，涂料粉末包括按重量百分比计的以下组分：30%-40%轻质碳酸钙、10%-20%滑石粉、10%-20%硅藻土、10%-20%纳米负离子粉、10%-20%氧化铝、0.5%-2%聚丙烯酸钠、0.1%-0.5%硬脂酸钠、0.5%-2%二氧化硅、1%-2%有机膨润土；涂料溶剂包括按重量百分比计的以下组分：60%-80%水、20%-40%丙烯酸乳液；负离子涂料包括按重量百分比计的以下组分：5%-15%包覆微球、35%-55%涂料粉末、40%-50%涂料溶剂。

轻质碳酸钙与滑石粉作为填料，填料的作用是增加涂料的稠度、改善涂料涂抹性能、提高涂层的耐磨性和抗冲击性；硅藻土与纳米负离子粉均可以释放负离子，可以作为负离子涂层的负离子释放源，让板材具有释放负离子的功能；氧化铝作为阻燃剂，阻燃剂可以吸收火焰的热能，从而减缓火势蔓延的速度；聚丙烯酸钠作为分散剂，其具有较好的吸湿性和分散性，能够提高涂料的粘度和稳定性；硬脂酸钠作为消泡剂，其具有较低的表面张力，能够快速渗透到泡沫表面并降低泡沫的稳定性，达到消泡效果；二氧化硅与有机膨润土作为增稠剂，二者均能够通过形成胶体颗粒或纤维结构，增加涂料的粘度和稳定性，有机膨润土同时可以作为触变剂，其具有较强抗剪切性能，能够提高涂料的附着力和防火性能。

水作为溶剂在涂料中作为分散介质，使涂料混合物分散在水中共同形成水性涂料，从而使用水性涂料进行施工，水改变涂料的粘度和流变性，使其更易于施工操作；丙烯酸乳液可以提高负离子涂层的耐水性、耐久性和耐候性；负离子涂料可以根据需求添加适量的颜料，让固化后的负离子涂层呈现特定的颜色，提高板材的装饰效果。

作为本发明的优选实施例之一，板芯选自珍珠岩防火板、硅酸铝棉防火板、蛭石防火板、岩棉防火板、防火木质板材其中一种。

防火木质板材优选采用阻燃剂浸泡制作的木质板材，珍珠岩防火板、硅酸铝棉防火板、蛭石防火板、岩棉防火板、防火木质板材均具有防火、防潮、保温隔热等特性，采用天然无机材料为原料，不含有甲醛等有害物质，因此环保性较好，是制作防火负离子板材的优选原料。

以下通过实施例与对比例对本发明做进一步说明。

实施例1

S1.将聚四氟乙烯蜡与十二烷基硫酸钠、辛基酚、聚甲基丙烯酸甲酯加入甲苯中加热至80℃并搅拌，待溶液内固体物完全溶解后形成第一包覆溶液，第一包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：82%甲苯、15.5%聚四氟乙烯蜡、1.2%十二烷基硫酸钠、0.5%辛基酚、0.8%聚甲基丙烯酸甲酯；

将硬脂酸与乙基纤维素、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、维生素E分散在水中加热至63℃并搅拌形成乳液，乳液包括按重量百分比计的以下组分：80%水、18.4%硬脂酸、1%乙基纤维素、0.5%甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、0.1%维生素E；

将第一包覆溶液均匀滴入乳液中并搅拌、抽真空，待甲苯挥发后过滤、洗涤、干燥后得到固体产物包覆微粒，其中聚四氟乙烯蜡与硬脂酸的质量之比为1:3；

S2.将步骤S1中的包覆微粒与碳酸氢钠粉末、磁性微粒混合搅拌均匀形成混合微粒，混合微粒包括按重量百分比计的以下组分：40%包覆微粒、59%碳酸氢钠、1%微米级氧化铁磁粉；

将酚醛树脂与聚乙烯醇、脂肪酸硫酸盐加入无水乙醇中，搅拌使固体物完全溶解后形成第二包覆溶液，第二包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：40%酚醛树脂、58.1%无水乙醇、1.5%聚乙烯醇、0.4%脂肪酸硫酸盐；

将混合微粒加入第二包覆溶液中混合搅拌均匀形成混合溶液，其中混合微粒与酚醛树脂的质量之比为5:1，对混合溶液抽真空，待无水乙醇挥发后过滤、洗涤、干燥得到固体产物包覆微球；

S3.将步骤S2中的包覆微球与涂料粉末混合搅拌均匀形成涂料混合物，涂料粉末包括按重量百分比计的以下组分：35%轻质碳酸钙、15%滑石粉、15%硅藻土、15%纳米负离子粉、15%氧化铝、1.2%聚丙烯酸钠、0.3%硬脂酸钠、1.5%二氧化硅、2%有机膨润土；

将涂料混合物与涂料溶剂混合搅拌均匀形成负离子涂料，涂料溶剂包括按重量百分比计的以下组分：70%水、30%丙烯酸乳液；

S4.将步骤S3中的负离子涂料均匀涂布在珍珠岩防火板表面形成负离子涂层，负离子涂料包括按重量百分比计的以下组分：10%包覆微球、45%涂料粉末、45%涂料溶剂；将负离子涂层采用内置有磁性板的辊轮抹平，待负离子涂层固化，负离子涂层与珍珠岩防火板共同组成防火负离子板材。

对比例1

根据现有技术一种具有防火保温功能的轻质隔墙板（公开号：CN115434473B），参照说明书中实施例进行以下操作：

将氧化铝和碳酸氢钠经过羧甲基纤维素复合制得复合防火微球，其中氧化铝的质量与上述实施例1中氧化铝的质量相同，碳酸氢钠的质量与上述实施例1中碳酸氢钠的质量相同，参照上述实施例1中步骤S3、S4，将涂料粉末中的氧化铝与负离子涂料中的包覆微球去除，接着对其他组分进行适应性调整后与复合防火微球混合重新配置为复合涂料，将复合涂料均匀涂布在珍珠岩防火板表面形成复合涂层，将复合涂层采用辊轮抹平，待复合涂层固化，复合涂层与珍珠岩防火板共同组成防火复合板材。

需要说明的是，实施例1与对比例1中，负离子涂层与复合涂层的涂布方式、涂布量、涂布厚度均相同，涂布厚度约2mm，珍珠岩防火板的尺寸与厚度均相同。

为了验证防火负离子板材与防火复合板材的防火性能，根据标准文件建筑材料燃烧性能分级（GB/T8624-2012）对防火负离子板材与防火复合板材进行燃烧性能测试，防火负离子板材与防火复合板材均取20块进行测试，每次测试的时间为30min，将测试结果中无效数据去除后取平均值，得到测试结果如表1：

表1

根据表1中数据可知，防火负离子板材的隔热效果更好、适量损失率更低、总热值更低，由于防火复合板材通过碳酸氢钠吸热并分解产生二氧化碳，通过二氧化碳与氧化铝得到双重隔热的效果，当碳酸氢钠完全分解后则无法继续通过二氧化碳进行隔热，当防火复合板材两面温差过大时，氧化铝的隔热效果会变差，导致温度升高。

而本发明的防火负离子板材，负离子涂层内的碳酸氢钠完全分解后的产物碳酸钠仍可以作为二氧化碳的释放源，通过高温使包覆微粒中聚四氟乙烯蜡熔化释放硬脂酸，硬脂酸与碳酸钠接触并反应继续释放二氧化碳，延长二氧化碳释放量以及持续时间，从而提高防火负离子板材的隔热效果。

为了进一步验证防火负离子板材的防火性能，现进行以下实验：

将防火负离子板材裁切为长度1000mm、宽度900mm的第一板材与长宽均为1000mm的第二板材，取四块第一板材与一块第二板材在无风环境中搭建一个1m³非密闭式的模拟空间，其中四块第一板材为模拟空间的四个侧边，侧边高度为1000mm、长度为900mm，每两块侧边之间均相隔相同距离形成进气口，第二板材为模拟空间的顶部，模拟空间以无风环境的地面为底部，第一板材与第二板材涂布负离子涂层的面朝向模拟空间内部；

在模拟空间底部中央放置一个直径为800mm的容器，容器内盛装有90%的酒精，点燃容器内的酒精以酒精燃烧的火焰作为火源；

点燃火源前，以每一第一板材涂布负离子涂层一面中心为第一测试点，在每一第一测试点处设置一个热电偶并标记为第一热电偶，第一热电偶与第一板材不产生接触，以第二板材涂布负离子涂层一面中心为第二测试点，在第二测试点处设置一个热电偶并标记为第二热电偶，第二热电偶与第二板材不产生接触。

点燃火源后，记录每一热电偶的温度随时间变化的数据，上述实验操作进行33组，将所有实验组的数据去除无效数据后取平均值，得到测试结果如表2：

表2

需要说明的是，采用防火负离子板材进行上述实验的时候，33组实验中有13组实验过程中420-450s期间火源被二氧化碳扑灭，这13个实验组的数据并没有纳入表2数据中，虽然这13个实验组中有5组的火源后续出现复燃，但是复燃后的实验数据会存在一定差异，因此这5组数据并不会纳入表2数据中，而表2的数据取自20组实验过程中没有出现过火源熄灭的实验组。

对表2中的数据进行分析，热电偶测得的温度出现4次低谷，4次低谷的实验时间分别为90s、310s、430s、840s；实验时间0-60s期间，火源燃起并逐渐向模拟空间内辐射热量；实验时间60-220s期间，第二板材的包覆微球内碳酸氢钠分解产生二氧化碳，酚醛树脂熔化使二氧化碳释放出来；实验时间250s附近，火源稳定燃烧，两个热电偶均测得火源稳定燃烧时两个测试点的温度；实验时间280-380s期间，第二板材的聚四氟乙烯蜡熔化释放包覆微粒内的硬脂酸，硬脂酸与碳酸钠反应产生二氧化碳；实验时间400-710s期间，四块第一板材的包覆微球内碳酸氢钠分解产生二氧化碳，酚醛树脂熔化使二氧化碳释放出来；实验时间710-750s期间，火源稳定燃烧，两个热电偶均可测得火源稳定燃烧时两个测试点的温度；实验时间760-950s期间，四块第一板材的聚四氟乙烯蜡熔化释放包覆微粒内的硬脂酸，硬脂酸与碳酸钠反应产生二氧化碳；实验时间970s以后，第一板材与第二板材已经释放完所有二氧化碳，火源正常燃烧，实验结束。

由于火源正常燃烧时产生的火焰会与第二板材接触，第二热电偶可测得火焰的温度约为775℃，由于火源正常燃烧时产生的火焰不会与第一板材接触，第一热电偶可测得第一板材表面空气最高温度约为505℃；第一板材或者第二板材每次释放二氧化碳均会抑制火源燃烧，使火源燃烧时产生的火焰体积缩小同时降低对外辐射的热量，此时热电偶测得的温度会降低，且温度降低的幅度越大火源燃烧被抑制得越明显。

由表2数据可知，由于火源燃烧时产生的火焰会与第二板材接触，因此第二板材的温度会更快升高，从而使其内部的碳酸氢钠更快分解释放二氧化碳，并且更快达到聚四氟乙烯蜡的熔点，释放硬脂酸与碳酸钠反应继续产生二氧化碳，随着第二板材即将结束释放二氧化碳，第一板材内部的酚醛树脂熔化并释放碳酸氢钠分解产生的二氧化碳，由于是四块第一板材同时释放包覆微球内积累的二氧化碳，并且此时包覆微球内部的温度较高，碳酸氢钠分解速度较快，大量的二氧化碳会快速抑制火源燃烧，因此在实验时间420-450s期间会有部分实验组的火源会被大量二氧化碳扑灭，而火源未被扑灭的实验组的第一板材会在火源燃烧辐射的热量下持续释放二氧化碳，直至实验时间约950s时，第一板材与第二板材已经释放完所有二氧化碳，火源恢复正常燃烧。

采用防火复合板材根据上述实验步骤进行20组实验，将所有实验组的数据去除无效数据后取平均值，得到测试结果如表3：

表3

需要说明的是，采用防火复合板材进行上述实验的时候，并没有实验组出现火源被二氧化碳扑灭的情况。

对表3中的数据进行分析，热电偶测得的温度出现2次低谷，2次低谷的实验时间分别为70s、380s；实验时间0-20s期间，火源燃起并逐渐向模拟空间内辐射热量；实验时间20-200s期间，第二板材的复合防火微球内碳酸氢钠分解产生二氧化碳；实验时间220-300s期间，火源稳定燃烧，两个热电偶均测得火源稳定燃烧时两个测试点的温度；实验时间300-590s期间，四块第一板材的复合防火微球内碳酸氢钠分解产生二氧化碳；实验时间610s以后，第一板材与第二板材已经释放完所有二氧化碳，火源正常燃烧，实验结束。

由表3数据可知，由于防火复合板材只能通过碳酸氢钠分解产生二氧化碳，因此只能分别在第二板材与第一板材内部温度达到碳酸氢钠分解温度时产生二氧化碳抑制火源燃烧，直至实验时间约590s时，第一板材与第二板材内的所有碳酸氢钠分解完毕，火源恢复正常燃烧；另外，防火复合板材中碳酸氢钠分解产生的二氧化碳会马上释放至板材外，难以瞬间释放大量二氧化碳抑制火源并扑灭火源，因此对火源的抑制效果较差。

综上所述，本发明的技术方案可以对火源起到更好的抑制效果，现有技术中，通过碳酸氢钠分解产生的二氧化碳确实可以一定程度抑制火源燃烧，但根据碳酸氢钠分解的原理可知，1mol碳酸氢钠完全分解只能产生0.5mol二氧化碳，生成二氧化碳的量并不高；而本发明的技术方案中，经过合理调整包覆微粒与碳酸氢钠的比例，理想状态下1mol碳酸氢钠最终可以产生1mol二氧化碳，根据其他测试实验对防火负离子板材的测试，1mol碳酸氢钠最终可以产生约0.85mol二氧化碳，防火负离子板材可以释放更多的二氧化碳，从而对火源实现更好的抑制效果，本发明的防火负离子板材可以对火源燃烧实现更长的抑制时间以及更好的抑制效果，在面临火灾时可以更好地抑制火势实现良好的防火性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种防火负离子板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制作包覆微粒，具体包括如下：

S1-2.将有机酸与第二助剂分散在水中加热并搅拌形成乳液；

S2.制作包覆微球，具体包括如下：

S3.制作负离子涂料，具体包括如下：

S3-2.将涂料混合物与涂料溶剂混合搅拌均匀形成负离子涂料；所述涂料溶剂包括按重量百分比计的以下组分：60%-80%水、20%-40%丙烯酸乳液；

S4.制作防火负离子板材，具体包括如下：

2.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述包覆溶剂选自甲苯、氯仿、四氢呋喃其中一种。

3.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述第一助剂包括以下组分：十二烷基硫酸钠、辛基酚、聚甲基丙烯酸甲酯；所述第一包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：78%-90%包覆溶剂、8%-20%聚四氟乙烯蜡、0.5%-2%十二烷基硫酸钠、0.1%-1%辛基酚、0.5%-1%聚甲基丙烯酸甲酯。

4.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述有机酸选自硬脂酸、软脂酸其中一种，所述第二助剂包括以下组分：乙基纤维素、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、维生素E；所述乳液包括按重量百分比计的以下组分：78%-89%水、10%-20%有机酸、0.5%-2%乙基纤维素、0.1%-1%甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、0.05%-0.2%维生素E。

5.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述混合微粒还包括有磁性微粒，所述磁性微粒选自微米级氧化铁磁粉、微米级二氧化铬磁粉、微米级钴-氧化铁磁粉中的一种，所述混合微粒包括按重量百分比计的以下组分：28%-48%包覆微粒、50%-70%碳酸氢钠、1%-2%磁性微粒。

6.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述第三助剂包括以下组分：聚乙烯醇、脂肪酸硫酸盐；所述第二包覆溶液包括按重量百分比计的以下组分：34%-45%酚醛树脂、50%-65%无水乙醇、0.5%-2%聚乙烯醇、0.2%-0.5%脂肪酸硫酸盐。

7.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，酚醛树脂与混合微粒的质量之比为1:3-1:6。

8.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述涂料粉末还包括有轻质碳酸钙、滑石粉、氧化铝、聚丙烯酸钠、硬脂酸钠、二氧化硅、有机膨润土，所述涂料粉末包括按重量百分比计的以下组分：30%-40%轻质碳酸钙、10%-20%滑石粉、10%-20%硅藻土、10%-20%纳米负离子粉、10%-20%氧化铝、0.5%-2%聚丙烯酸钠、0.1%-0.5%硬脂酸钠、0.5%-2%二氧化硅、1%-2%有机膨润土。

9.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述负离子涂料包括按重量百分比计的以下组分：5%-15%包覆微球、35%-55%涂料粉末、40%-50%涂料溶剂。

10.根据权利要求1所述的防火负离子板材的制备方法，其特征在于，所述板芯选自珍珠岩防火板、硅酸铝棉防火板、蛭石防火板、岩棉防火板、防火木质板材其中一种。