CN1510005A - 防火隔热复合材料 - Google Patents

Abstract

一种防火隔热复合材料，其组成为(重量百分数)：空心球状膨胀珍珠岩20－65％、膨胀蛭石5－30％、硅酸盐水泥5－25％、耐火粉料10－35、耐火纤维0－15％、粉状粘结剂0.5－5％、助剂0－5％，解决了现有的防火隔热复合材料强度低、耐久性差和持久粘结的问题，可以直接在室外使用，而不再需要外挂钢丝网或制作面层。

Description

防火隔热复合材料

所属领域

本发明涉及一种防火隔热复合材料，尤其涉及一种以空心球状膨胀珍珠岩为主要绝热组分的复合材料。

现有技术

防火隔热复合材料的防火机理是：利用涂层中高效绝热材料的良好绝热性和添加剂的吸热作用，阻隔和消耗因火灾产生的热量传递到基材表面，从而延缓基材达到屈服临界温度。它主要用于钢结构或钢筋混凝土结构。涂层具有不燃烧性、良好的绝热性和耐火时间可选择性(即耐火极限可随涂层厚度的增加而增加)三个特性。涂层大多由无机多孔绝热材料和无机粘合剂组成，因而具有无毒、无嗅、不易老化、耐火性能可靠的优点。但不同的防火隔热复合材料性能差异很大，这是由于选用的原材料不同造成的。

防火隔热复合材料按照使用性能可分为室内型和室外型。室外型防火隔热复合材料作为建筑物的防火保护层，要几十年如一日地保护建筑物，在达到耐火性能的基础上，还必须具有以下性能：足够的强度(抗压强度、抗震性、抗裂性等)、良好的耐久性(主要包括耐潮湿、耐水、耐候、耐腐蚀)和与基材持久地粘结力。现有的室外型产品因其涂层性能不能达到上述要求，都需要外挂钢丝网(克服强度缺陷)或制作面层(克服耐久性缺陷)，施工工艺复杂。中国专利公开号1091445A中公开了一个以膨胀蛭石为主要绝热组分、以波特兰水泥为粘结剂的防火组合物配方，它改善了粘结方面的问题。如其所述，膨胀蛭石是一种极佳的绝热材料，组合物中含有的膨胀蛭石量越多，越能有效地加强涂层的耐热性。但膨胀蛭石也有强度低、易碎、吸水率高(吸水量为自身重量的3-6倍)的缺点，大量使用膨胀蛭石会使整个涂层强度下降，吸水率升高，影响涂层的强度和耐久性，不能直接用在室外，必须外挂钢丝网或制作面层。中国专利公开号1119662A中使用的切碎了的聚苯乙烯也存在强度低，不耐高温，在高温下分解出有毒气体的缺点。将其引入防火隔热复合材料配方，必然使涂层的抗压强度、抗震性等性能下降，需要制作面层。

目前防火隔热复合材料多是按照涂料的生产方法生产，以膏状或双组分(一种固体组分和一种液体组分)形式出厂，最大产量也只有每年几千吨。中国发明专利公开号1106851A公开了一种复合保温防火涂料，其目的是解决现有技术工艺繁、投资大、造价高等问题。但其生产工艺有溶解、浸泡、搅拌等几步，工艺仍很复杂，而且是间歇操作，不能大规模工业化生产，产品组分一致性难以保证。其产品为粘稠均匀的膏体，不便于包装和运输，施工现场使用起来费时费力。

技术方案

本发明的目的就是通过使用新型复合材料，解决现有的防火隔热复合材料所存在的强度低、耐久性差和持久粘结的问题，提供一种可以直接在室外使用的防火隔热复合材料，而不再需要外挂钢丝网或制作面层。使用干混砂浆技术生产、运输和施工，可提高效率和降低成本。

本发明的防火隔热复合材料，其组成为(重量百分数)：

空心球状膨胀珍珠岩                    20-65％

膨胀蛭石                              5-30％

硅酸盐水泥                            5-25％

耐火粉料                              10-35％

耐火纤维                              0-15％

粉状粘结剂                            0.5-5％

助剂                                  0-5％

其中粉状粘结剂为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素及羟乙基纤维素中的一种或几种。

本发明的关键在于使用了空心球状膨胀珍珠岩和复合粘结体系。

近年来，国外发展起一种空心球状的膨胀珍珠岩，被视为新一代绝热材料。它具有外壳致密、内部空心的球状结构，所以其不易破碎，吸水率低(吸水量只有自身重量的50％--90％)，耐压强度高(比传统产品高1-2倍)，隔热性能也比其他材料略有提高。用它作为防火隔热复合材料的主要绝热材料，可以在不降低隔热效果的情况下大大提高涂层的强度和耐久性。

本发明所使用的粘结剂以硅酸盐水泥为主，辅以粉状粘结剂和粘土类耐火粉料。硅酸盐水泥是一种粘结剂，它在干燥后会变硬，粘结在钢结构或混凝土结构表面。因硅酸盐水泥具有高PH值而对金属没有腐蚀性，因此它可以用在钢结构的防火隔热复合材料中。但是硅酸盐水泥是刚性材料，它和钢结构的热膨胀系数不同经常导致粘结失效，从而影响涂层的耐久性和粘结力，加入以纤维素醚为主要成分的粉状粘结剂就可解决这些问题。羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素及羟乙基纤维素属于非离子型水溶性醚，具有优良的使用性能，适用于建筑材料中作为缓凝剂，保水剂、增稠剂和粘结剂。羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素及羟乙基纤维素在石膏、水泥、石灰、砂浆中已有应用。在本发明中它主要起加强粘结力、降低收缩率、改善粘度和防水的作用。因为它具有保持水份的作用，所以可减少涂层表面水分的损失，避免边缘发生裂缝，并可大大地提高初粘力和持久粘结力。尤其是在施工中，可以延长和调节凝结时间，提高防火隔热复合材料的可加工性和泵送性，适宜于机械化施工，提高施工效率并有利于建筑表面防止水溶性盐类的风化。加入上述纤维素醚以后，可在涂层内部产生许多微小气泡，如同蜂窜状结构。小气泡的作用像“润滑剂”一样，不仅提高施工性能，而且蜂窝状结构阻断了原来水泥硬化后产生的毛细管作用，防止水的渗透，所以有很好的防水作用，同时也改善了产品的抗冻耐热性能和增加了隔热、隔声效果，降低产品的容重。而加入粘土类耐火粉料既可解决硅酸盐水泥不耐高温的问题，又使涂层增加韧性而不发生龟裂，解决了高温粘结的问题。上述三类粘结剂有机地结合在一起就构成了复合粘结体系，使用复合粘结体系既保证了涂层的耐高温性能，又大大提高了涂层与基材的粘结力和涂层的耐久性。

空心球状膨胀珍珠岩的颗粒直径选用0.1-1.5mm，按照产品的自然极配即可。膨胀蛭石选用新疆产的较佳，河北产的韧性小、易碎，配方中应尽量减少膨胀蛭石的使用量。硅酸盐水泥采用425#以上的才能保证强度，普通硅酸盐水泥即可，也可根据具体情况选用其他水泥，但需要慎重。粉状粘结剂为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素和羟乙基纤维素配合使用，选用速溶型产品，尽量使用高粘度产品。耐火粉料可选膨润土、陶土、高岭土、凹凸棒土等粘土类粉料，细度在50-325目之间即可。耐火纤维主要起增强涂层结构和抗裂的作用，可以选用岩棉、矿棉、硅酸铝棉、玻璃纤维(耐高温)中的一种或几种，也可不加，为了生产时可以比较容易的分散，应选用短纤维。助剂为一般常用的助剂，包括缓凝剂、防水剂、减水剂、加气剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、阻锈剂、防腐剂等，可根据实际情况选择加入。在施工现场加水，按粉料∶水＝1∶1--1.5的重量比加水，根据施工设备不同加水的比例也不同。

本发明的防火隔热复合材料，按照干混砂浆技术生产、运输和施工，可提高效率和降低成本。干混砂浆技术是指：把各种必须的干粉原料经过混合后的混合物，以袋装或散装的形式供应市场，工程施工时，只需加水搅拌即可使用，使用时既可采用手工方式也可采用机械方式。这种技术在国外已广泛应用于腻子、保温砂浆、瓷砖粘结剂、自流平等几十种产品当中，我国的冀东水泥现已建成一条年产十五万吨的生产线。

生产方法：先将助剂和粉状粘结剂混和均匀待用，在搅拌机中加入空心球状膨胀珍珠岩和膨胀蛭石，边搅拌边加入硅酸盐水泥和耐火粉料，缓慢加入已用机器打散的耐火纤维，最后加入已混合均匀的助剂和粉状粘结剂，搅拌均匀即可。搅拌时间应小于5分钟，以减少膨胀蛭石破碎。

实施例

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1(重量百分数)：

空心球状膨胀珍珠岩(颗粒直径0.7mm)37％；膨胀蛭石23％；425#矿渣水泥18％；高岭土(50目)14％；矿棉5.6％；羟丙基甲基纤维素(泸州天普精细化工厂hpmc40000s)0.4％；羟乙基纤维素(美国联碳cellosize qp100mh)0.25％；MNC-A型早强减水剂(北京幕湖外加剂厂)0.45％；MNC-D型混凝土防水剂(北京幕湖外加剂厂)1.3％。这个配方是用于室外钢结构上的，按粉料∶水＝1∶1.3的重量比加水喷涂28mm厚，耐火极限3小时。

实施例2(重量百分数)：

空心球状膨胀珍珠岩(颗粒直径0.1mm)41％；膨胀蛭石18％；525#普通水泥9％；高岭土(150目)22％；矿棉7.5％；甲基纤维素(泸州天普精细化工厂mc75000)0.3％；羟丙基甲基纤维素(泸州天普精细化工厂hpmc40000s)0.2％；MNC-A型早强减水剂(北京幕湖外加剂厂)0.2％；MNC-D型混凝土防水剂(北京幕湖外加剂厂)0.8％。这个配方是用于隧道内混凝土结构上的，按粉料∶水＝1∶1.25的重量比加水喷涂23mm厚，耐火极限2.5小时。

实施例3(重量百分数)：

空心球状膨胀珍珠岩(颗粒直径1.5mm)24％；膨胀蛭石15％；525#粉煤灰水泥22％；粘土(325目)27.3％；硅酸铝棉8％；羟丙基甲基纤维素(泸州天普精细化工厂hpmc40000s)0.5％；羟乙基纤维素(美国联碳cellosize qp100mh)0.3％；MNC-A型早强减水剂(北京幕湖外加剂厂)0.6％；MNC-D型混凝土防水剂(北京幕湖外加剂厂)1.6％；MNC-X型钢筋阻锈剂(北京幕湖外加剂厂)0.7％。这个配方是用于石化工厂厂房钢结构上的，按粉料∶水＝1∶1的重量比加水喷涂32mm厚，耐火极限大于3小时。

                        性能

	粘结强度Mpa	抗压强度Mpa
			国家标准GB14907	≥0.04	≥0.3
一般产品	0.04-0.12	0.3-0.7
			实施例一	0.27	1.1
实施例二	0.28	1.0
			实施例三	0.32	1.2

发明效果

从以上几个实施例中可以看出，本发明的防火隔热复合材料用途广、实用性强、性能可靠。粘结强度和抗压强度比传统产品有很大提高，解决了现有产品用在室外需要挂网或制作面层的问题。

本发明的防火隔热复合材料使用的原材料全部是固体，既可以使用干混砂浆设备连续自动化生产，提高生产效率，降低生产成本。又可以使用简单的固体搅拌设备小规模生产，生产工艺简单。同时运输、施工比传统方法省时省力。产品为固体混合物，包装固体比包装膏状产品更容易，而且所需水放到施工现场加入，比双组分或膏状产品减少了一大部分重量，大大地降低了包装和运输成本。施工时按照比例现场加水搅拌均匀即可，既可喷涂又可抹涂，喷涂时使用干混砂浆搅拌喷涂一体设备或水泥砂浆喷射设备都可，施工效率很高。产品组分一致性提高，有效保证了工程质量。

Claims (5)

1、一种防火隔热复合材料，其组成为(重量百分数)：

       空心球状膨胀珍珠岩       20-65％

       膨胀蛭石                 5-30％

       硅酸盐水泥               5-25％

       耐火粉料                 10-35％

       耐火纤维                 0-15％

       粉状粘结剂               0.5-5％

       助剂                     0-5％

粉状粘结剂为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素及羟乙基纤维素中的一种或几种。

2、如权利要求1所述的复合材料，其特征在于空心球状膨胀珍珠岩的颗粒直径为0.1-1.5mm。

3、如权利要求1所述的复合材料，其特征在于硅酸盐水泥为425#以上。

4、如权利要求1所述的复合材料，其特征在于耐火粉料为膨润土、陶土、粘土、高岭土中的一种或几种，细度在50-325目之间。

5、如权利要求1所述的复合材料，其特征在于耐火纤维为岩棉、矿棉、硅酸铝棉、玻璃纤维中的一种或几种。