轻质防火保温材料及其制备方法_刘泽专利（保温材料,防火,轻质）-早鸽网

一种轻质防火保温材料及其制备方法

专利名称

一种轻质防火保温材料及其制备方法
发明者

刘泽, 邵宁宁, 秦俊峰, 孔凡龙
公开日

2014年9月3日
申请日期

2014年5月30日
优先权日

2014年5月30日
申请人

中国矿业大学(北京)
文档编号

C04B18/08GK104016653SQ201410238670
关键字

保温材料防火轻质
权利要求

1.一种轻质防火保温材料，其特征在于，所述材料包括矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂、减水剂2.根据权利要求1所述的轻质防火保温材料，其特征在于，所述的矿物原料包括粉煤灰，所述粉煤灰占矿物原料的80~IOOwt.%，其他矿物原料包括矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣或循环硫化床底灰中的一种；所述的发泡剂是双氧水或铝粉；所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或Κ0Η，所述的稳泡剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或双离子表面活性剂；所述的缓释剂是脱硫石膏；所述的减水剂是萘系减水剂或聚羧酸减水剂3.根据权利要求2所述的轻质防火保温材料，其特征在于，所述轻质防火保温材料还包括增韧纤维，其中，所述增韧纤维相当于矿物原料质量的0.1~1.0wt.% ；所述碱性激发剂相当于矿物原料质量的40~55wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH^K ;模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.% ；所述双氧水相当于矿物原料质量的8~18wt.%,质量浓度为30wt.% ；所述脱硫石膏相当于矿物原料质量的2~3.5wt.% ；所述稳泡剂相当于矿物原料质量的0.12~0.32wt.% ；所述减水剂相当于矿物原料质量的0.6~0.8wt.%4.根据权利要求2所述的轻质防火保温材料，其特征在于，所述轻质防火保温材料还包括增韧纤维，其中，所述碱性激发剂相当于矿物原料质量的40~55wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH^K ;模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.% ；所述增韧纤维相当于矿物原料质量的0.1~1.0wt.% ；所述招粉相当于矿物原料质量的0.53~1.43wt.% ；所述脱硫石膏相当于矿物原料质量的2~3.5wt.% ；所述稳泡剂相当于矿物原料质量的0.12~0.32wt.% ；所述减水剂相当于矿物原料质量的0.6~0.8wt.%5.根据权利要求2所述的轻质防火保温材料，其特征在于，所述轻质防火保温材料还包括增韧纤维；其中，在反应原料混合时，需外加一定量的水，使H20/Na20的摩尔比为10~.20 ；所述粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求，Al2O3质量含量> 20wt.% ；其他矿物原料的粒径为10 μ m≤D50≤100 μ m,颗粒细度为0.080mm筛筛余≤12~25%，含碳量≤5%，烧失量≤10% ；所述碱性激发剂包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.% ；所述增韧纤维的直径在5~20 μ m，长度在6~20mm，抗拉强度大于300MPa ；所述脱硫石膏的硫酸钙含量≥ 85%，含水率≤ 35% ；所述铝粉中的活性铝≥85% ;颗粒细度0.075mm筛筛余≤2%，发气率为4min50~60%U5min≥90%,30min≥99%，水分散性好，无团聚颗粒；蒸养温度为60-120°C，养护湿度为70~99%，养护时间为I~24h ; 制得的轻质防火保温材料中，SiO2与Al2O3的摩尔比为2.5 ≤ SiO2Al2O3 ≤ 4.5，Na2O与 Al2O3 的摩尔比为0.5 ( Na2OAl2O3 ( 26.一种轻质防火保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程将矿物原料、碱性激发剂、稳泡剂、减水剂与水混合，再与增韧纤维、发泡剂、脱硫石膏混合搅拌获得料浆，搅拌时间为1-1Omin ；将所述料浆浇注到模具中，调节浇注扩散度，使其为15% ；浇注完成后，将模具放入静养室，在40~60°C环境下，所述模具中的料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体，坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养，静养时间为30~90min ；将所述坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料；将切割好的半成品放入蒸养爸，在温度60-120°C,湿度为70~99%的环境下养护,养护时间为I~24h，蒸养结束后得到所述轻质防火保温材料成品
技术领域

[0001]本发明涉及一种轻质防火保温材料及其制备方法技术背景[0002]随着世界能源的不断消耗，各国日益重视节约能源，建筑节能也日趋成为各国政府关注的焦点之一建筑行业消耗大量资源、能源，也会产生固体废弃物、污水、噪音等建筑节能是减轻环境污染、解决能源危机的重要途径之一，建筑能耗占社会总能耗30%左右据估计2020年全国建筑面积将达到2000年的2倍国内现有住宅面积约400亿m2，其中达到建筑节能设计标准的不足2亿m2，约占0.5%，新建住宅也只有15%达到节能标准，城镇符合建筑节能标准的建筑不足总数的3 %2012年5月住房和城乡建设部提出的《“十二五”建筑节能专项规划》要求，到“十二五”期末，建筑节能形成1.16亿吨标准煤节能能力到2015年，城镇新建建筑能源利用效率与^一五”期末相比，提高30%以上到2020年，全社会的建筑节能达到65%，特大城市北京则需要执行更高水平的节能标准，达到75%，新建建筑节能水平达到或接近同等气候条件发达国家水平大力推进新型墙体材料革新，开发推广新型节能墙体和屋面体系势在必行[0003]目前国内外主要使用的墙体保温材料有空心砖、玻璃棉、蛭石、聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛树脂、泡沫混凝土、矿物聚合物等，聚苯乙烯的相对密度最轻，使用广泛，但是使用温度最低，只有100°c近年来，使用聚苯乙烯和聚氨酯的建筑，火灾层出不穷，从中央电视台文化中心到中国科技馆，从济南奥体中心到上海静安大厦，无不让人触目惊心为深刻吸取火灾事故教训，遏制当前建筑易燃可燃外保温材料火灾高发的势头，把好火灾防控源头关，2011年3月14日公安部颁布公消[2011]65号文《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》根据规定，在新标准发布前，从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料[0004]目前，A级不燃的墙体保温材料有泡沫玻璃、岩棉、珍珠岩、泡沫混凝土、泡沫矿物聚合物等，为了能够更好的实现国家建筑节能、环保、利废、低成本的宗旨，研究者们进行了大量研究和实践，泡沫玻璃、岩棉、珍珠岩普遍成本较高，不够节能环保泡沫混凝土和矿物聚合物正日益受到研究者和社会的青睐泡沫混凝土一直存在强度较低的问题，改性较难矿物聚合物采用粉煤灰作为主体材料，利废、成本低、环保节能，是一种具有广阔前景的墙体保温材料，开发粉煤灰基矿物聚合物墙体保温材料和认识发泡机理，对建筑节能、环保、利废、降低建筑成本具有具有广泛深刻的意义
专利摘要

本发明公开了一种轻质防火保温材料及其制备方法，该轻质防火保温材料由矿物原料、增韧纤维、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂、减水剂等组成。矿物原料中粉煤灰占80～100wt.％；增韧纤维是矿物原料质量的0.1～1wt.％；碱性激发剂是矿物原料质量的40～55wt.％；发泡剂是矿物原料质量的0.64～18wt.％，稳泡剂是矿物原料质量的0.14～0.32wt.％。所得保温板的容重为150～350kg/m3，抗压强度为0.3-2.0MPa，抗折强度为0.2-1.0MPa，导热系数为0.04-0.08W/(m·K)。可用作防火材料、保温材料、隔音材料、绝热材料等。
发明内容
专利说明

一种轻质防火保温材料及其制备方法

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权力要求
说明书
法律状态

一种轻质防火保温材料及其制备方法[0005]为了提高粉煤灰在轻质防火保温材料生产中的掺量，本发明提供了一种制备工艺简单，性能稳定，低温蒸养的轻质防火保温材料及其制备方法。[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:[0007]本发明的轻质防火保温材料，包括矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂、减水剂。[0008]所述的矿物原料包括粉煤灰，所述粉煤灰占矿物原料的80~IOOwt.%，其他矿物原料包括矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣或循环硫化床底灰中的一种；所述的发泡剂是双氧水或铝粉；所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或Κ0Η，所述的稳泡剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或双离子表面活性剂；所述的缓释剂是脱硫石膏；所述的减水剂是萘系减水剂或聚羧酸减水剂。[0009]所述轻质防火保温材料还包括增韧纤维，其中，[0010]所述增韧纤维:相当于矿物原料质量的0.1~1.0wt.% ；[0011]所述碱性激发剂:相当于矿物原料质量的40~55wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.% ；[0012]所述双氧水:相当于矿物原料质量的8~18wt.%，质量浓度为30wt.% ；
[0013]所述脱硫石膏:相当于矿物原料质量的2~3.5wt.% ；
[0014]所述稳泡剂:相当于矿物原料质量的0.12~0.32wt.% ；
[0015]所述减水剂:相当于矿物原料质量的0.6~0.8wt.%。
[0016]所述轻质防火保温材料还包括增韧纤维，其中，
[0017]所述碱性激发剂:相当于矿物原料质量的40~55wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.% ；
[0018]所述增韧纤维:相当于矿物原料质量的0.1~1.0wt.% ；
[0019]所述招粉:相当于矿物原料质量的0.53~1.43wt.% ；
[0020]所述脱硫石膏:相当于矿物原料质量的2~3.5wt.% ；
[0021]所述稳泡剂:相当于矿物原料质量的0.12~0.32wt.% ；
[0022]所述减水剂:相当于矿物原料质量的0.6~0.8wt.%。
[0023]所述轻质防火保温材料还包括增韧纤维；其中，在反应原料混合时，需外加一定量的水，使H20/Na20的摩尔比为10~20 ;
[0024]所述粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求，Al2O3质量含量> 20wt.% ；
[0025]其他矿物原料的粒径为10 μ m≤D5tl≤100 μ m,颗粒细度为0.080mm筛筛余≤12~25%，含碳量≤5%，烧失量≤10% ；
[0026]所述碱性激发剂包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15 ~40wt.% ；
[0027]所述增韧纤维的直径在5~20 μ m，长度在6~20mm，抗拉强度大于300MPa ；
[0028]所述脱硫石膏的硫酸钙含量≤85%,含水率< 35% ；
[0029]所述铝粉中的活性铝≤85%;颗粒细度0.075mm筛筛余≤2%，发气率为4min50~60%U5min≤90%,30min≤99%，水分散性好，无团聚颗粒；
[0030]蒸养温度为60_120°C，养护湿度为70~99%，养护时间为I~24h ;
[0031]制得的轻质防火保温材料中，SiO2与Al2O3的摩尔比为:2.5 ( SiO2Al2O3 ( 4.5，Na2O与Al2O3的摩尔比为:0.5≤Na2OAl2O3≤2。
[0032]本发明的上述轻质防火保温材料的制备方法，包括以下步骤:
[0033](I)混合搅拌[0034]将矿物原料、碱性激发剂、稳泡剂、减水剂与水混合，再与增韧纤维、发泡剂、脱硫石膏混合搅拌获得料浆，搅拌时间为1-1Omin ；
[0035](2)浇注
[0036]将所述料浆浇注到模具中，调节浇注扩散度，使其为15% ；
[0037](3)静养
[0038]浇注完成后，将模具放入静养室，在40~60°C环境下，所述模具中的料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体，坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养，静养时间为30 ~90min ；
[0039](4)脱模切割
[0040]将所述坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料；
[0041](5)蒸汽养护
[0042]将切割好的半成品放入蒸养釜，在温度60_120°C，湿度为70~99%的环境下养护，养护时间为I~24h，蒸养结束后得到所述轻质防火保温材料成品。
[0043]本发明制备工艺简单,性能优良、稳定，低温蒸养，成本较低。

[0044]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本发明一实施例给出的轻质防火保温材料的微观形貌图。

[0046]本发明实施例提供了一种轻质防火保温材料，包括粉煤灰基轻质防火保温材料，所述的轻质防火保温材料由以下原料制成:粉煤灰为主的硅铝质矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂、减水剂等，其中矿物原料主要是粉煤灰，其他矿物原料有如矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣、循环硫化床底灰等。碱性激发剂由钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH组成。发泡剂可以是双氧水或铝粉。稳泡剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或双离子表面活性剂等。各种原料的配比分别为:
[0047]硅铝质矿物原料:80~IOOwt.%粉煤灰，O~20%的矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣、循环硫化床底灰等富含娃招的原料的一种；
[0048]碱性激发剂:相当于矿物原料质量的40~55wt.%。激发剂中包括钠(钾)水玻璃、NaOH/KOH、水。激发剂的模数在1.0~2.0，质量浓度在15~40wt.% ；
[0049]发泡剂:
[0050]选用双氧水——相当于矿物原料质量的8~18wt.%，双氧水质量浓度为30wt.% ；
[0051]或选用招粉-相当于矿物原料质量的0.53~1.43wt.% ；
[0052]脱硫石膏:相当于矿物原料质量的2~3.5wt.% ；
[0053]稳泡剂:相当于矿物原料质量的0.12~0.32wt.%。[0054]上述的各种原料的含量根据需要也可以是其他的配比。
[0055]粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求，Al2O3质量含量不小于20wt.% ；
[0056]其他矿物原料的粒径为10 μ m≤D5tl≤100 μ m,颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%，含碳量≤5%，烧失量≤10% ；
[0057]碱性激发剂包括钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH，水玻璃的模数为2.0~3.5，水玻璃与NaOH/KOH复合后的模数为1.0~2.0，或者其他模数。
[0058]增韧纤维的直径在5~20 μ m,长度在6~20mm,抗拉强度大于300MPa。
[0059]如图1所示，为本实施例的轻质防火保温材料的微观形貌图。
[0060]本发明另一实施例给出了上述轻质防火保温材料的制备方法，包括步骤:
[0061](I)碱性激发剂制备
[0062]选择钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH为原料，将NaOH/KOH溶解在水中，控制摩尔浓度在5~15mol/L ;选择钠(钾)水玻璃，控制模数为2~3.5 ;将二者混合，控制混合物的总体模数在1.0~2.0 ;搅拌I~lOmin，置于塑料容器，静置12~48h。
[0063](2)混合搅拌
[0064]将矿物原料、碱性激发剂、稳泡剂、减水剂与水混合，再与增韧纤维、发泡剂、脱硫石膏混合搅拌，搅拌时间为Ι-lOmin,可以搅拌1、3、5、7、1min等,直至搅拌均匀；
[0065](3)浇注
[0066]将料浆浇注到模具中，调节浇注扩散度在15%左右；
[0067](4)静养
[0068]模具放入静养室后，在40~60°C环境下，可以是40、50、60°C，料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体，坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养，静养时间在30~90min,可以是 30、60、90min 等；
[0069](5)脱模切割
[0070]坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料；
[0071](6)蒸汽养护
[0072]将切割好的半成品放入蒸养釜，在温度60_120°C，可以是60、80、100、120°C等；养护湿度为70~99 %，可以是70、80、90、99 %等；养护时间为I~24h，蒸压结束后得到成品。
[0073]本发明的轻质防火保温材料的性能参数是:

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