專(zhuān)利名稱(chēng)：防火隔熱復(fù)合材料的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種防火隔熱復(fù)合材料，尤其涉及一種以空心球狀膨脹珍珠巖為主要絕熱組分的復(fù)合材料。
現(xiàn)有技術(shù)防火隔熱復(fù)合材料的防火機(jī)理是利用涂層中高效絕熱材料的良好絕熱性和添加劑的吸熱作用，阻隔和消耗因火災(zāi)產(chǎn)生的熱量傳遞到基材表面，從而延緩基材達(dá)到屈服臨界溫度。它主要用于鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。涂層具有不燃燒性、良好的絕熱性和耐火時(shí)間可選擇性(即耐火極限可隨涂層厚度的增加而增加)三個(gè)特性。涂層大多由無(wú)機(jī)多孔絕熱材料和無(wú)機(jī)粘合劑組成，因而具有無(wú)毒、無(wú)嗅、不易老化、耐火性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。但不同的防火隔熱復(fù)合材料性能差異很大，這是由于選用的原材料不同造成的。
防火隔熱復(fù)合材料按照使用性能可分為室內(nèi)型和室外型。室外型防火隔熱復(fù)合材料作為建筑物的防火保護(hù)層，要幾十年如一日地保護(hù)建筑物，在達(dá)到耐火性能的基礎(chǔ)上，還必須具有以下性能足夠的強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度、抗震性、抗裂性等)、良好的耐久性(主要包括耐潮濕、耐水、耐候、耐腐蝕)和與基材持久地粘結(jié)力?，F(xiàn)有的室外型產(chǎn)品因其涂層性能不能達(dá)到上述要求，都需要外掛鋼絲網(wǎng)(克服強(qiáng)度缺陷)或制作面層(克服耐久性缺陷)，施工工藝復(fù)雜。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)1091445A中公開(kāi)了一個(gè)以膨脹蛭石為主要絕熱組分、以波特蘭水泥為粘結(jié)劑的防火組合物配方，它改善了粘結(jié)方面的問(wèn)題。如其所述，膨脹蛭石是一種極佳的絕熱材料，組合物中含有的膨脹蛭石量越多，越能有效地加強(qiáng)涂層的耐熱性。但膨脹蛭石也有強(qiáng)度低、易碎、吸水率高(吸水量為自身重量的3-6倍)的缺點(diǎn)，大量使用膨脹蛭石會(huì)使整個(gè)涂層強(qiáng)度下降，吸水率升高，影響涂層的強(qiáng)度和耐久性，不能直接用在室外，必須外掛鋼絲網(wǎng)或制作面層。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)1119662A中使用的切碎了的聚苯乙烯也存在強(qiáng)度低，不耐高溫，在高溫下分解出有毒氣體的缺點(diǎn)。將其引入防火隔熱復(fù)合材料配方，必然使涂層的抗壓強(qiáng)度、抗震性等性能下降，需要制作面層。
目前防火隔熱復(fù)合材料多是按照涂料的生產(chǎn)方法生產(chǎn)，以膏狀或雙組分(一種固體組分和一種液體組分)形式出廠，最大產(chǎn)量也只有每年幾千噸。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)1106851A公開(kāi)了一種復(fù)合保溫防火涂料，其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)工藝繁、投資大、造價(jià)高等問(wèn)題。但其生產(chǎn)工藝有溶解、浸泡、攪拌等幾步，工藝仍很復(fù)雜，而且是間歇操作，不能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品組分一致性難以保證。其產(chǎn)品為粘稠均勻的膏體，不便于包裝和運(yùn)輸，施工現(xiàn)場(chǎng)使用起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的就是通過(guò)使用新型復(fù)合材料，解決現(xiàn)有的防火隔熱復(fù)合材料所存在的強(qiáng)度低、耐久性差和持久粘結(jié)的問(wèn)題，提供一種可以直接在室外使用的防火隔熱復(fù)合材料，而不再需要外掛鋼絲網(wǎng)或制作面層。使用干混砂漿技術(shù)生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工，可提高效率和降低成本。
本發(fā)明的防火隔熱復(fù)合材料，其組成為(重量百分?jǐn)?shù))空心球狀膨脹珍珠巖20-65％膨脹蛭石 5-30％硅酸鹽水泥5-25％耐火粉料 10-35％耐火纖維 0-15％粉狀粘結(jié)劑0.5-5％助劑 0-5％其中粉狀粘結(jié)劑為羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素及羥乙基纖維素中的一種或幾種。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于使用了空心球狀膨脹珍珠巖和復(fù)合粘結(jié)體系。
近年來(lái)，國(guó)外發(fā)展起一種空心球狀的膨脹珍珠巖，被視為新一代絕熱材料。它具有外殼致密、內(nèi)部空心的球狀結(jié)構(gòu)，所以其不易破碎，吸水率低(吸水量只有自身重量的50％--90％)，耐壓強(qiáng)度高(比傳統(tǒng)產(chǎn)品高1-2倍)，隔熱性能也比其他材料略有提高。用它作為防火隔熱復(fù)合材料的主要絕熱材料，可以在不降低隔熱效果的情況下大大提高涂層的強(qiáng)度和耐久性。
本發(fā)明所使用的粘結(jié)劑以硅酸鹽水泥為主，輔以粉狀粘結(jié)劑和粘土類(lèi)耐火粉料。硅酸鹽水泥是一種粘結(jié)劑，它在干燥后會(huì)變硬，粘結(jié)在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)表面。因硅酸鹽水泥具有高PH值而對(duì)金屬?zèng)]有腐蝕性，因此它可以用在鋼結(jié)構(gòu)的防火隔熱復(fù)合材料中。但是硅酸鹽水泥是剛性材料，它和鋼結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)不同經(jīng)常導(dǎo)致粘結(jié)失效，從而影響涂層的耐久性和粘結(jié)力，加入以纖維素醚為主要成分的粉狀粘結(jié)劑就可解決這些問(wèn)題。羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素及羥乙基纖維素屬于非離子型水溶性醚，具有優(yōu)良的使用性能，適用于建筑材料中作為緩凝劑，保水劑、增稠劑和粘結(jié)劑。羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素及羥乙基纖維素在石膏、水泥、石灰、砂漿中已有應(yīng)用。在本發(fā)明中它主要起加強(qiáng)粘結(jié)力、降低收縮率、改善粘度和防水的作用。因?yàn)樗哂斜３炙莸淖饔?，所以可減少涂層表面水分的損失，避免邊緣發(fā)生裂縫，并可大大地提高初粘力和持久粘結(jié)力。尤其是在施工中，可以延長(zhǎng)和調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，提高防火隔熱復(fù)合材料的可加工性和泵送性，適宜于機(jī)械化施工，提高施工效率并有利于建筑表面防止水溶性鹽類(lèi)的風(fēng)化。加入上述纖維素醚以后，可在涂層內(nèi)部產(chǎn)生許多微小氣泡，如同蜂竄狀結(jié)構(gòu)。小氣泡的作用像“潤(rùn)滑劑”一樣，不僅提高施工性能，而且蜂窩狀結(jié)構(gòu)阻斷了原來(lái)水泥硬化后產(chǎn)生的毛細(xì)管作用，防止水的滲透，所以有很好的防水作用，同時(shí)也改善了產(chǎn)品的抗凍耐熱性能和增加了隔熱、隔聲效果，降低產(chǎn)品的容重。而加入粘土類(lèi)耐火粉料既可解決硅酸鹽水泥不耐高溫的問(wèn)題，又使涂層增加韌性而不發(fā)生龜裂，解決了高溫粘結(jié)的問(wèn)題。上述三類(lèi)粘結(jié)劑有機(jī)地結(jié)合在一起就構(gòu)成了復(fù)合粘結(jié)體系，使用復(fù)合粘結(jié)體系既保證了涂層的耐高溫性能，又大大提高了涂層與基材的粘結(jié)力和涂層的耐久性。
空心球狀膨脹珍珠巖的顆粒直徑選用0.1-1.5mm，按照產(chǎn)品的自然極配即可。膨脹蛭石選用新疆產(chǎn)的較佳，河北產(chǎn)的韌性小、易碎，配方中應(yīng)盡量減少膨脹蛭石的使用量。硅酸鹽水泥采用425#以上的才能保證強(qiáng)度，普通硅酸鹽水泥即可，也可根據(jù)具體情況選用其他水泥，但需要慎重。粉狀粘結(jié)劑為羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素和羥乙基纖維素配合使用，選用速溶型產(chǎn)品，盡量使用高粘度產(chǎn)品。耐火粉料可選膨潤(rùn)土、陶土、高嶺土、凹凸棒土等粘土類(lèi)粉料，細(xì)度在50-325目之間即可。耐火纖維主要起增強(qiáng)涂層結(jié)構(gòu)和抗裂的作用，可以選用巖棉、礦棉、硅酸鋁棉、玻璃纖維(耐高溫)中的一種或幾種，也可不加，為了生產(chǎn)時(shí)可以比較容易的分散，應(yīng)選用短纖維。助劑為一般常用的助劑，包括緩凝劑、防水劑、減水劑、加氣劑、增稠劑、分散劑、消泡劑、阻銹劑、防腐劑等，可根據(jù)實(shí)際情況選擇加入。在施工現(xiàn)場(chǎng)加水，按粉料∶水＝1∶1--1.5的重量比加水，根據(jù)施工設(shè)備不同加水的比例也不同。
本發(fā)明的防火隔熱復(fù)合材料，按照干混砂漿技術(shù)生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工，可提高效率和降低成本。干混砂漿技術(shù)是指把各種必須的干粉原料經(jīng)過(guò)混合后的混合物，以袋裝或散裝的形式供應(yīng)市場(chǎng)，工程施工時(shí)，只需加水?dāng)嚢杓纯墒褂茫褂脮r(shí)既可采用手工方式也可采用機(jī)械方式。這種技術(shù)在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于膩?zhàn)?、保溫砂漿、瓷磚粘結(jié)劑、自流平等幾十種產(chǎn)品當(dāng)中，我國(guó)的冀東水泥現(xiàn)已建成一條年產(chǎn)十五萬(wàn)噸的生產(chǎn)線。
生產(chǎn)方法先將助劑和粉狀粘結(jié)劑混和均勻待用，在攪拌機(jī)中加入空心球狀膨脹珍珠巖和膨脹蛭石，邊攪拌邊加入硅酸鹽水泥和耐火粉料，緩慢加入已用機(jī)器打散的耐火纖維，最后加入已混合均勻的助劑和粉狀粘結(jié)劑，攪拌均勻即可。攪拌時(shí)間應(yīng)小于5分鐘，以減少膨脹蛭石破碎。
實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1(重量百分?jǐn)?shù))空心球狀膨脹珍珠巖(顆粒直徑0.7mm)37％；膨脹蛭石23％；425#礦渣水泥18％；高嶺土(50目)14％；礦棉5.6％；羥丙基甲基纖維素(瀘州天普精細(xì)化工廠hpmc40000s)0.4％；羥乙基纖維素(美國(guó)聯(lián)碳cellosize qp100mh)0.25％；MNC-A型早強(qiáng)減水劑(北京幕湖外加劑廠)0.45％；MNC-D型混凝土防水劑(北京幕湖外加劑廠)1.3％。這個(gè)配方是用于室外鋼結(jié)構(gòu)上的，按粉料∶水＝1∶1.3的重量比加水噴涂28mm厚，耐火極限3小時(shí)。
實(shí)施例2(重量百分?jǐn)?shù))空心球狀膨脹珍珠巖(顆粒直徑0.1mm)41％；膨脹蛭石18％；525#普通水泥9％；高嶺土(150目)22％；礦棉7.5％；甲基纖維素(瀘州天普精細(xì)化工廠mc75000)0.3％；羥丙基甲基纖維素(瀘州天普精細(xì)化工廠hpmc40000s)0.2％；MNC-A型早強(qiáng)減水劑(北京幕湖外加劑廠)0.2％；MNC-D型混凝土防水劑(北京幕湖外加劑廠)0.8％。這個(gè)配方是用于隧道內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)上的，按粉料∶水＝1∶1.25的重量比加水噴涂23mm厚，耐火極限2.5小時(shí)。
實(shí)施例3(重量百分?jǐn)?shù))空心球狀膨脹珍珠巖(顆粒直徑1.5mm)24％；膨脹蛭石15％；525#粉煤灰水泥22％；粘土(325目)27.3％；硅酸鋁棉8％；羥丙基甲基纖維素(瀘州天普精細(xì)化工廠hpmc40000s)0.5％；羥乙基纖維素(美國(guó)聯(lián)碳cellosize qp100mh)0.3％；MNC-A型早強(qiáng)減水劑(北京幕湖外加劑廠)0.6％；MNC-D型混凝土防水劑(北京幕湖外加劑廠)1.6％；MNC-X型鋼筋阻銹劑(北京幕湖外加劑廠)0.7％。這個(gè)配方是用于石化工廠廠房鋼結(jié)構(gòu)上的，按粉料∶水＝1∶1的重量比加水噴涂32mm厚，耐火極限大于3小時(shí)。
性能
發(fā)明效果從以上幾個(gè)實(shí)施例中可以看出，本發(fā)明的防火隔熱復(fù)合材料用途廣、實(shí)用性強(qiáng)、性能可靠。粘結(jié)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度比傳統(tǒng)產(chǎn)品有很大提高，解決了現(xiàn)有產(chǎn)品用在室外需要掛網(wǎng)或制作面層的問(wèn)題。
本發(fā)明的防火隔熱復(fù)合材料使用的原材料全部是固體，既可以使用干混砂漿設(shè)備連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。又可以使用簡(jiǎn)單的固體攪拌設(shè)備小規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。同時(shí)運(yùn)輸、施工比傳統(tǒng)方法省時(shí)省力。產(chǎn)品為固體混合物，包裝固體比包裝膏狀產(chǎn)品更容易，而且所需水放到施工現(xiàn)場(chǎng)加入，比雙組分或膏狀產(chǎn)品減少了一大部分重量，大大地降低了包裝和運(yùn)輸成本。施工時(shí)按照比例現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢杈鶆蚣纯?，既可噴涂又可抹涂，噴涂時(shí)使用干混砂漿攪拌噴涂一體設(shè)備或水泥砂漿噴射設(shè)備都可，施工效率很高。產(chǎn)品組分一致性提高，有效保證了工程質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種防火隔熱復(fù)合材料，其組成為(重量百分?jǐn)?shù))空心球狀膨脹珍珠巖 20-65％膨脹蛭石 5-30％硅酸鹽水泥 5-25％耐火粉料 10-35％耐火纖維 0-15％粉狀粘結(jié)劑 0.5-5％助劑 0-5％粉狀粘結(jié)劑為羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素及羥乙基纖維素中的一種或幾種。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于空心球狀膨脹珍珠巖的顆粒直徑為0.1-1.5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于硅酸鹽水泥為425#以上。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于耐火粉料為膨潤(rùn)土、陶土、粘土、高嶺土中的一種或幾種，細(xì)度在50-325目之間。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于耐火纖維為巖棉、礦棉、硅酸鋁棉、玻璃纖維中的一種或幾種。
全文摘要
一種防火隔熱復(fù)合材料，其組成為(重量百分?jǐn)?shù))空心球狀膨脹珍珠巖20－65％、膨脹蛭石5－30％、硅酸鹽水泥5－25％、耐火粉料10－35、耐火纖維0－15％、粉狀粘結(jié)劑0.5－5％、助劑0－5％，解決了現(xiàn)有的防火隔熱復(fù)合材料強(qiáng)度低、耐久性差和持久粘結(jié)的問(wèn)題，可以直接在室外使用，而不再需要外掛鋼絲網(wǎng)或制作面層。
文檔編號(hào)C04B14/04GK1510005SQ0215873
公開(kāi)日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者劉春燕 申請(qǐng)人:劉春燕