CN117720290A - 具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 - Google Patents
具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117720290A CN117720290A CN202311122165.1A CN202311122165A CN117720290A CN 117720290 A CN117720290 A CN 117720290A CN 202311122165 A CN202311122165 A CN 202311122165A CN 117720290 A CN117720290 A CN 117720290A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- expanded vermiculite
- fireproof
- vermiculite
- water
- water absorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 184
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 title claims abstract description 184
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 16
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- VEORPZCZECFIRK-UHFFFAOYSA-N 3,3',5,5'-tetrabromobisphenol A Chemical compound C=1C(Br)=C(O)C(Br)=CC=1C(C)(C)C1=CC(Br)=C(O)C(Br)=C1 VEORPZCZECFIRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- MECNWXGGNCJFQJ-UHFFFAOYSA-N 3-piperidin-1-ylpropane-1,2-diol Chemical compound OCC(O)CN1CCCCC1 MECNWXGGNCJFQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 10
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 8
- 229940035437 1,3-propanediol Drugs 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 4
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 17
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 16
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 16
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- CMQUQOHNANGDOR-UHFFFAOYSA-N 2,3-dibromo-4-(2,4-dibromo-5-hydroxyphenyl)phenol Chemical compound BrC1=C(Br)C(O)=CC=C1C1=CC(O)=C(Br)C=C1Br CMQUQOHNANGDOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 2-nitroacridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC([N+](=O)[O-])=CC=C3N=C21 VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 1
- 238000013101 initial test Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- MHKWSJBPFXBFMX-UHFFFAOYSA-N iron magnesium Chemical compound [Mg].[Fe] MHKWSJBPFXBFMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001007 puffing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Fireproofing Substances (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
一种具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法，包括如下步骤：(1)对蛭石进行不完全膨胀煅烧；(2)取丙烯酸单体、氢氧化钠、丙烯酰胺单体、引发剂过硫酸钾、交联助剂季戊四醇聚缩水甘油醚、不完全膨胀蛭石、水，搅拌均匀并进行超声分散，得到第一反应溶液，并置于在反应釜中反应得到凝胶物质；(3)将凝胶物质进行初步破碎干燥，然后在球磨机中进行进一步粉碎，再进行表面交联改性，得到具有吸水性能的防火型膨胀蛭石。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法，可用于制备防火板，属于蛭石制备领域。
背景技术
蛭石是一种复杂的含水铁镁硅酸盐类矿物，系由云母类矿物热液蚀变或风化作用形成的再生矿物。蛭石化学成分为〔(Mg，Fe，Al)3(Si，Al)4O10(OH)2〕·4H2O，但常变化不定，属单斜晶系，呈片状，硬度1～1.5，密度2400～2700kg/m3，薄片具挠性，其最重要的性质是加热会发生膨胀，在800～1000℃膨胀最大，膨胀倍数8～15倍，高者可达30倍。膨胀蛭石密度一般为80～200kg/m3，导热系数为0.047～0.07W/(m·K)，吸音系数为0.50～0.63(频率为512Hz)，耐火度为1300～1350℃。另外膨胀蛭石处在干燥状态下，具有很好的抗冻性，在－20℃时，经过15次冻融，其粒度组成不变。同时，又因其为无机物，故不受菌类侵蚀、不腐烂、不变质，也不易被虫蛀鼠咬。正因为有如此多优越的性能，其应用相当广泛。蛭石的应用现状蛭石主要是用在建筑工业上，但在其它领域蛭石也有其独特的应用。膨胀蛭石的生产过程如下：将蛭石去杂质后，粉碎成1～2mm的颗粒，筛分除去细粉。将原料烘干(预热)后，放回转窑或立窑中对其进行膨化热处理，膨化热处理的热工制度对蛭石的膨化率有很大影响。一般是采用先把蛭石缓慢加热到100℃，然后，再迅速投入预先加热到1000℃的加热炉中，膨胀时间0.5～1.0min。膨化热处理后的蛭石经退火、冷却即成膨胀蛭石。从炉中出来的膨胀蛭石还需进行筛分，除去未膨胀的杂质颗粒。
现有技术中对蛭石进行改性以获得更高的性能，并进行了一系列的尝试，例如CN115304344A中公开了一种用于钢质防火门的防火隔热填料，所述用于钢质防火门的防火隔热填料包括组分A和组分B，所述组分A包括重量份数的如下组分：55～65份的轻质隔热材料、8～14份的可膨胀石墨、9～13份的膨润土、7～14份的无水石膏和9～14份的助剂；所述组分B为水，所述轻质隔热材料为膨胀蛭石，所述助剂包括5～6份的高分子保水剂。又如公告号为CN100404612A的中国发明专利公开了一种“膨胀蛭石/聚丙烯酸钾-丙烯酰胺高吸水性复合材料的制备方法”，该方法直接用膨胀蛭石作为原料，通过丙烯酸钾、丙烯酰胺单体的接枝共聚反应，制备高吸水性复合材料；该方法采用常温下的膨胀蛭石为原料与有机物进行复合，利用膨胀蛭石改善聚丙烯酸钾-丙烯酰胺的网络结构和吸水性基团，提高材料的性能，而且可以降低生产成本。
众所周知，防火材料中采用膨胀蛭石，主要利用其耐热且具有中空结构，具有良好的防火隔热作用，而添加保水剂则是利用火灾时，材料中的保水材料大量失水导致水分挥发使得热量散失降低温度。但是材料中保水剂用量有限，关键在于如果用量过多，将严重影响防火材料的初始强度。同时，在失火时，由于水分的大量挥发，材料中将出现大量的空洞，导致内部缺少强度支撑使得防火材料强度急剧下降，容易出现坍塌的事故。可见，CN115304344A中的膨胀蛭石与保水剂仅混合使用，保水剂的使用量有限，防火材料的防火性能和强度有限，而CN100404612A虽然制备除了膨胀蛭石改性聚丙烯酸钾-丙烯酰胺复合吸水材料，其虽然大大提高了吸水材料的吸水性能，但该技术中，聚丙烯酸钾-丙烯酰胺高分子吸水材料作为主体吸水材料，膨胀蛭石仅仅作为改善其网络结构强度和吸水性的骨料。其高分成吸水材料作为主要成分限制了其在防火材料中的使用，如实际使用中发现的那样，过量的使用会出现强度的急剧下降导致防火材料崩塌。
在本发明人2023年6月30日提交的申请号为CN202310795005.7的专利申请中，发明人发现采用不完全膨胀蛭石和吸水树脂形成的复合结构能够更好的提高防火性能。但是本公司在实际应用中发现，上述类型的防火材料长时间在干燥空间中存放后，尤其在秋冬干燥季节中，采用防火板材的防火性能相对于实验室初始测试效果具有一定程度下降，存在防火性能不稳定的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法，该膨胀蛭石具有长期稳定的防火性能，其特征在于：如下步骤：
(1)对蛭石进行不完全膨胀煅烧：取蛭石原料进行除杂，并投入到温度为700-1000℃的回转炉中，加热膨胀10-20秒，出料后得到不完全膨胀蛭石，其堆积密度为1000-1200kg/m3；
(2)取丙烯酸单体、氢氧化钠、丙烯酰胺单体、引发剂、交联助剂、不完全膨胀蛭石、水，搅拌均匀并进行超声分散20-40分钟，得到第一反应溶液，并置于在反应釜中反应，反应温度80-100℃，反应时间0.5-2小时，得到凝胶物质；其中，丙烯酸单体、丙烯酰胺单体、不完全膨胀蛭石的质量比为(2-4)：(0.4-0.6)：6；
(3)将凝胶物质进行初步破碎，在150-200℃下干燥，然后在球磨机中进行进一步粉碎，直至得到粒径为0.6-1.0mm的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石。
(4)防火型膨胀蛭石表面改性
1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A按照一定比例配制表面交联溶液。表面交联溶液和具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的质量配比为(0.5-4)∶100。取定量的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石放入高速搅拌器，将表面交联溶液均匀喷洒到表面，搅拌8-15分钟后，将上述膨胀蛭石放入烘箱，在60-150℃下进行表面交联0.5-1.5小时，得到终产物。
其中，1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A的质量比为1:1:2:1。
其中，表面交联溶液和具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的质量配比为1∶100。搅拌时间为10分钟，表面交流温度为80℃，交联时间为1小时。
其中，回转炉工作温度为850-950℃，加热膨胀时间为12-15秒。
其中，加热膨胀时间为13秒。
其中，不完全膨胀蛭石的堆积密度为1000-1100kg/m3。
其中，步骤(2)中的反应釜中的搅拌速度为1200-1800转/分。
其中，步骤(2)中，丙烯酸单体与不完全膨胀蛭石的质量比为1:2。
其中，步骤(2)中，水与不完全膨胀蛭石的质量比为(15-25):6。
其中，交联助剂季为戊四醇聚缩水甘油醚。
其中，引发剂为过硫酸钾。
本发明通过研发人员在实际生产中大量研究，通过原位聚合的方式使得大部分吸水树脂进入不完全膨胀蛭石层间，能够大幅度减少吸水树脂的强吸水性对耐火材料耐久性和强度的负面影响，在大幅度提高耐火性的同时，保持耐火材料的强度。
水的用量不过过多，由于蛭石具有吸水性，大量的水会进入膨胀蛭石的层间并且有大量的反应单体分散在其中，在反应时，则在膨胀蛭石内部层间原位聚合形成高分子吸水树脂，最终形成高分子吸水树脂镶嵌在膨胀蛭石内部、外壳为膨胀蛭石的防火材料，当然，不可避免的是膨胀蛭石的表面会有少量的吸水性树脂。如果水的用量过多，蛭石的外部也会有大量的水，导致大量的丙烯酸在膨胀蛭石的表面发生反应，会形成大量的吸水性树脂暴露在膨胀蛭石外部的情况，导致防火材料下降。因此，本申请中步骤2中，水与不完全膨胀蛭石的质量比为(15-25):6。
在制备第一反应溶液时，发明人发现，常规的分散搅拌不能实现本发明的技术目的，经大量研究发现，超声分散有利于水和反应单体如丙烯酸、丙烯酰胺等快速进入到膨胀蛭石的层间。而常规分散则导致大量的吸水树脂在膨胀蛭石的表面形成。
采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：
(1)通过调整水、吸水性聚合单体和膨胀蛭石的用量，并辅以超声分散的工艺，使得大部分的单体在膨胀蛭石的内部层间原位聚合，最终形成了膨胀蛭石为壳，包覆吸水高分子材料的复合颗粒，即同时具有吸水性能和防火性能的膨胀蛭石。
(2)在改性后的膨胀蛭石中，膨胀蛭石和吸水高分子具有较强的吸水性能，二者相互配合，使得膨胀蛭石的内部层间充盈了吸水膨胀的聚丙烯酸系吸水树脂，膨胀的吸水树脂还能增大膨胀蛭石的层间距离，同时外部还能保持膨胀蛭石作为无机矿物填料的强度，这样，改性后的膨胀蛭石，吸水性能能够得到显著提升，同时还能发挥对防火材料的增强作用，避免了吸水树脂强度差对防火材料强度的负面影响。
(3)含有上述改性膨胀蛭石的防火材料在灼烧，首先是大量的水分挥发，带走大量的热量，虽然膨胀蛭石内部的吸水树脂会产生收缩，但并不显著影响防火材料的强度，同时进一步的加热使得不完全膨胀蛭石进一步膨胀，这样在膨胀蛭石内部形成巨大的隔热空隙。由此可见，该改性膨胀蛭石先后产生了水挥发吸热和中空隔热双重防火效果，使得防火材料的防火性能极大的提高，且避免吸水高分子材料的强度不足以及水分挥发造成防火材料局部坍塌的问题。
(4)在实际生产中，我们发现蛭石表面也会有少量的吸水树脂，在高温时会出现收缩导致存在材料布局缺陷的问题，而我们选择不常见的不完全膨胀蛭石，其在高温时会进一步膨胀，这样能有效弥补外部的吸水树脂收缩减少的空间，有效保持防火材料高温时的强度，延迟其高温变形的时间。
(5)本公司在实际应用中发现，长时间在干燥空间中存放后，尤其在秋冬干燥季节中，采用未表面改性的膨胀蛭石的防火板材的防火性能相对于实验室测试效果具有一定下降。经研发工程师分析，虽然膨胀蛭石具有较强的吸水性，但是蛭石表面也存在直接裸露在外的吸水树脂，而且蛭石的多孔结构并不能完全覆盖内核的吸水树脂。因此，长时间干燥存放，尤其是在秋冬季节，吸水树脂的水分大量散失，导致实际防火性能产生一定程度的下降。
本发明在公司原有创新技术上，利用1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A配制而成的表面交联溶液进行交联改性，提升了膨胀蛭石表面吸水树脂的交联密度，使之形成了密度较高的交联互穿的网络结构，使得吸水型防火型膨胀蛭石中的水分不易挥发出去，具有较好的保水性，在干燥环境中较长时间的储存后依旧保持较好的防火性能。
(6)本发明在膨胀蛭石的改性中，还通过化学交联的形式加入了四溴双酚A，通过与膨胀蛭石的化学交联，利用膨胀蛭石在无机系防火材料中的分散性，提高了四溴双酚A的分散性，同时，四溴双酚A的化学防火、膨胀蛭石的隔热防火和吸水树脂的水分挥发防火三种不同的防火机理有机结合，相得益彰，使得改性后的膨胀蛭石表现出更好的防火性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)防火型膨胀蛭石A制备方法包括如下步骤：(1)对蛭石进行不完全膨胀煅烧：取蛭石原料进行除杂，并投入到温度为850℃的回转炉中，加热膨胀13秒，出料后得到不完全膨胀蛭石，其密度为堆积密度为1050kg/m3；
(2)丙烯酸单体300g、氢氧化钠120g、丙烯酰胺单体50g、引发剂过硫酸钾1g、交联助剂季戊四醇聚缩水甘油醚0.1g、不完全膨胀蛭石600g、水2000g，搅拌均匀，得到第一反应溶液，并在反应釜中反应，反应温度85℃，反应时间1小时，得到凝胶物质；
(3)将凝胶物质进行初步破碎，在170℃下干燥，然后在球磨机中进行进一步粉碎，直至得到粒径为0.6-1.0mm的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石。
(4)防火型膨胀蛭石表面改性
1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A按照一定比例配制表面交联溶液。表面交联溶液和具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的质量配比为1∶100。取定量的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石放入高速搅拌器，将表面交联溶液均匀喷洒到其表面，搅拌10分钟后，将上述膨胀蛭石放入烘箱，在80℃下进行表面交联1小时，得到终产物即具有吸水性能的防火型膨胀蛭石A。
其中，1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A的质量比为1:1:2:1。
实施例2
(1)防火型膨胀蛭石A制备方法包括如下步骤：(1)对蛭石进行不完全膨胀煅烧：取蛭石原料进行除杂，并投入到温度为850℃的回转炉中，加热膨胀13秒，出料后得到不完全膨胀蛭石，其密度为堆积密度为1050kg/m3；
(2)丙烯酸单体300g、氢氧化钠120g、丙烯酰胺单体50g、引发剂过硫酸钾1g、交联助剂季戊四醇聚缩水甘油醚0.1g、不完全膨胀蛭石600g、水2000g，搅拌均匀，得到第一反应溶液，并在反应釜中反应，反应温度85℃，反应时间1小时，得到凝胶物质；
(3)将凝胶物质进行初步破碎，在170℃下干燥，然后在球磨机中进行进一步粉碎，直至得到粒径为0.6-1.0mm的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石B。
实施例3
在实施例1的基础上，将不完全膨胀蛭石替换成市场中的普通膨胀蛭石，其密度为堆积密度为2500kg/m3，其他制备步骤相同，得到改性膨胀蛭石C
实施例4
(1)防火型膨胀蛭石A制备方法包括如下步骤：(1)对蛭石进行不完全膨胀煅烧：取蛭石原料进行除杂，并投入到温度为850℃的回转炉中，加热膨胀13秒，出料后得到不完全膨胀蛭石，其密度为堆积密度为1050kg/m3；
(2)丙烯酸单体300g、氢氧化钠120g、丙烯酰胺单体50g、引发剂过硫酸钾1g、交联助剂季戊四醇聚缩水甘油醚0.1g、水2000g，搅拌均匀，得到第一反应溶液，并在反应釜中反应，反应温度85℃，反应时间1小时，得到凝胶物质；
(3)将凝胶物质进行初步破碎，在170℃下干燥，然后在球磨机中进行进一步粉碎，并添加不完全膨胀蛭石600g进行共混，得到共混改性膨胀蛭石D。
实施例5
在实施例1的基础上，将丙烯酸单体的用量由300g调整为600g，其他制备步骤相同，得到改性膨胀蛭石E。
实施例6
在实施例1的基础上，将水的用量由2000g调整为3000g，其他制备步骤相同，得到改性膨胀蛭石F。
实施例7(四溴双酚A共混改性)
采用实施例1中步骤(1)-(3)制得粒径为0.6-1.0mm的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石。
(4)防火型膨胀蛭石表面改性
1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚按照一定比例配制表面交联溶液。表面交联溶液和具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的质量配比为0.4∶100。取定量的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石放入高速搅拌器，将表面交联溶液均匀喷洒到其表面，搅拌10分钟后，将上述膨胀蛭石放入烘箱，在80℃下进行表面交联1小时，得到具有吸水性能的防火型膨胀蛭石。1，3-丙二醇和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的质量比为1:1。
将乙醇和四溴双酚A按照2:1的质量比混合得到四溴双酚A醇溶液，然后将其喷洒在高速搅拌的前述工艺得到的防火型膨胀蛭石的表面，进而得到防火型膨胀蛭石G。
四溴双酚A改性溶液与防火型膨胀蛭石(以未表面改性蛭石为准)的质量比为0.6:100。1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A的质量比为1:1:2:1。
实施例8
采用实施例1中步骤(1)-(3)制得粒径为0.6-1.0mm的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石。
(4)防火型膨胀蛭石表面改性
1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇按照一定比例配制表面交联溶液。表面交联溶液和具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的质量配比为1∶100。取定量的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石放入高速搅拌器，将表面交联溶液均匀喷洒到其表面，搅拌10分钟后，将上述膨胀蛭石放入烘箱，在80℃下进行表面交联1小时，得到终产物即具有吸水性能的防火型膨胀蛭石H。
其中，1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和乙醇的质量比为1:2:2。
实施例9
防火氧化镁板材由如下原料制备而成：氧化镁90kg；无水氯化镁25kg；改性膨胀蛭石发泡剂15kg；硅酸铝纤维25kg；锯末8kg；粉煤灰12kg；玻镁板粉碎粉10份；无纺布5kg；水15kg，具体制备工艺如下：
(1)、将氧化镁、无水氯化镁、发泡剂、玻镁板粉碎粉按权利要求1所述氧化镁板的重量份数放入搅拌机内搅拌，同时向搅拌机内充入气体形成气泡，搅拌15分钟；
(2)、将硅酸铝纤维、粉煤灰、锯末按所述氧化镁板的重量份数加入到搅拌机内，继续搅拌混合，均匀搅拌30分钟后，制成浆料，
(3)、再将准备好的模板引入压机中，并将无纺布铺置好；
(4)、将步骤(2)中的浆料取出加入压机加料斗中，然后将浆料充入模板无缝布中，压制到所需尺寸，8-10小时干燥后即可脱模；
(5)、将固化好的板材连同模板一起反向放置，用手轻轻托起模具一角，手按固化好的板材便脱落下来，再从此角开始将一边脱下掀起模具即可；
(6)、将成型托模后的板材叠码在一起，在养护间内养护3天，然后将制品放入干燥的室内10天即可；
(7)、再将干燥的板材按规格要求裁去四边。其中，通过采用实施例1-6制备得到的改性膨胀蛭石A、B、C、D、E、F、G、H从而得到防火型氧化镁板材A、B、C、D、E、F、G、H。
防火性能测试
根据GB50045-95对耐火极限(小时)进行测试，出现下列情况之，则试件达到耐火极限。丧失稳定性：柱构件轴向变形大于h/100(mm)或轴向变形速率大于3h/1000(mm/min)。h为柱构件在加载后，耐火试验前初始受火高度，单位：mm。
防火测试分为两组，第1组为防火板材制成后3天进行测试，第2组为防火板材制成后在干燥环境存放3个月后进行测试
| 样品类型 | 改性膨胀蛭石类型 | 耐火极限(3天) | 耐火极限(3个月) |
| 氧化镁板材A | 改性膨胀蛭石A | 5.7h | 5.5h |
| 氧化镁板材B | 改性膨胀蛭石B | 5.5h | 4.9h |
| 氧化镁板材C | 改性膨胀蛭石C | 3.5h | 3.1h |
| 氧化镁板材D | 改性膨胀蛭石D | 3h | 2.7h |
| 氧化镁板材E | 改性膨胀蛭石E | 4.5h | 4.2h |
| 氧化镁板材F | 改性膨胀蛭石F | 4h | 3.7h |
| 氧化镁板材G | 改性膨胀蛭石G | 5.3h | 5.1h |
| 氧化镁板材H | 改性膨胀蛭石H | 4.9h | 4.7h |
由此可见，添加了特殊工艺改性过的膨胀蛭石的防火氧化镁板材的阻燃性能与添加直接共混改性和其它常规工艺改性的膨胀蛭石的防火氧化镁板材的阻燃性能具有大幅度提升。
未添加四溴双酚A的改性膨胀蛭石的防火性能略有降低，而四溴双酚A共混改性的膨胀蛭石相对化学交联改性的膨胀蛭石的性能有所下降，据推测可能是四溴双酚A在无机材料体系中相容性略差，分散性不好的缘故。而采用四溴双酚A进行化学改性，一方面提高了蛭石表面的交联密度和疏水性，使得防火性能的长期稳定性得到加强，另一方面，良好分散的四溴双酚本身作为防火剂极大的提高了膨胀蛭石的防火性能。
Claims (10)
1.一种具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对蛭石进行不完全膨胀煅烧：取蛭石原料进行除杂，并投入到温度为700-1000℃的回转炉中，加热膨胀10-20秒，出料后得到不完全膨胀蛭石，其堆积密度为1000-1200kg/m3；
(2)取丙烯酸单体、氢氧化钠、丙烯酰胺单体、引发剂、交联助剂、不完全膨胀蛭石、水，搅拌均匀并进行超声分散20-40分钟，得到第一反应溶液，并置于在反应釜中反应，反应温度80-100℃，反应时间0.5-2小时，得到凝胶物质；其中，丙烯酸单体、丙烯酰胺单体、不完全膨胀蛭石的质量比为(2-4)：(0.4-0.6)：6；
(3)将凝胶物质进行初步破碎，在150-200℃下干燥，然后在球磨机中进行进一步粉碎，直至得到粒径为0.6-1.0mm的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石；
(4)防火型膨胀蛭石表面改性
1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A按照一定比例配制表面交联溶液；表面交联溶液和具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的质量配比为(0.5-4)∶100；取定量的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石放入高速搅拌器，将表面交联溶液均匀喷洒到其表面，搅拌8-15分钟后，将上述改性膨胀蛭石放入烘箱，在60-150℃下进行表面交联0.5-1.5小时，得到终产物。
2.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，回转炉工作温度为850-950℃，加热膨胀时间为12-15秒。
3.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，加热膨胀时间为13秒。
4.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，不完全膨胀蛭石的堆积密度为1000-1100kg/m3。
5.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的反应釜中的搅拌速度为1200-1800转/分。
6.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，丙烯酸单体与不完全膨胀蛭石的质量比为1:2。
7.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水与不完全膨胀蛭石的质量比为(15-25):6。
8.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，交联助剂为季戊四醇聚缩水甘油醚。
9.根据权利要求1所述的具有吸水性能的防火型膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，1，3-丙二醇，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，乙醇和四溴双酚A的质量比为1:1:2:1。
10.一种具有吸水性能的防火型膨胀蛭石，其特征在于由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311122165.1A CN117720290A (zh) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | 具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311122165.1A CN117720290A (zh) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | 具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117720290A true CN117720290A (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=90204043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311122165.1A Pending CN117720290A (zh) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | 具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117720290A (zh) |
-
2023
- 2023-09-01 CN CN202311122165.1A patent/CN117720290A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109111196B (zh) | 一种防火氧化镁板材 | |
| CN101434475B (zh) | 轻质泡沫陶瓷建筑板材及其制备方法 | |
| CN107188589A (zh) | 一种高强轻质隔热耐火砖及其制备方法 | |
| CN105130333A (zh) | 一种免蒸养高强水泥木屑板及其制备方法 | |
| CN1051033A (zh) | 免烧轻质耐火型材及其制造方法 | |
| CN107602106A (zh) | 一种基于石墨烯的发泡陶瓷保温墙板及其制备方法 | |
| CN107056173A (zh) | 一种保温建筑材料及其制备方法 | |
| CN110330247A (zh) | 一种环保超轻的污泥陶粒及其制备方法 | |
| CN117720290A (zh) | 具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 | |
| KR101653285B1 (ko) | 연탄재와 커피슬러지를 주재로 한 경량 내화성형체 및 그 제조방법 | |
| CN118005368A (zh) | 防火氧化镁板材 | |
| CN110981538A (zh) | 一种基于废弃泡沫混凝土制备隔音材料的方法 | |
| CN107082958A (zh) | 一种防火门芯板和防火木门 | |
| CN116854402A (zh) | 一种具有吸水性能的防火型膨胀蛭石及其制备方法 | |
| CN116639949A (zh) | 一种防火氧化镁板材 | |
| CN105541371A (zh) | 一种利用油井土和废玻璃制备的泡沫陶瓷及其方法 | |
| CN108585615A (zh) | 一种抗压轻质防火板材及其制备方法 | |
| CN108863248A (zh) | 一种减震抗压的水泥发泡保温板 | |
| CN110272261B (zh) | 一种防火保温材料及其制备方法 | |
| KR20010014221A (ko) | 내화액 및 그 제조방법과 그 내화액을 사용한 내화재,내화건재와 내화성 접착제 | |
| CN110668782A (zh) | 一种基于废弃沥青制备保温材料的方法 | |
| CN106186972B (zh) | 一种回收料制备干粉砂浆的方法 | |
| CN115160014B (zh) | 一种环保型保温装饰发泡陶瓷板及其制备方法 | |
| CN117720325A (zh) | 防火门芯板 | |
| CN106187064B (zh) | 一种回收料制备内墙用干粉砂浆的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |