一種阻燃節(jié)能保溫材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以火山灰、硅藻土及廢紙等為原料制備阻燃節(jié)能保溫材料的方法，涉及建筑保溫材料生產(chǎn)技術(shù)和植物纖維資源、工業(yè)無(wú)機(jī)廢棄物等綜合利用領(lǐng)域。一種阻燃節(jié)能保溫材料，所述材料由組分A和發(fā)泡劑B為原料制成，其中，所述A組分，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成：火山灰35%～65%，石膏8%～26%，硅藻土12%～24%，水泥5%～15%，纖維性阻裂劑1%～5%，阻燃劑0.2%～0.6%，硬脂酸鈣0.2%～1.0%。本發(fā)明提供以火山灰、硅藻土及廢紙等為原料制備阻燃節(jié)能保溫材料，能夠滿足A級(jí)不燃保溫材料市場(chǎng)需求，并能充分利用當(dāng)?shù)氐牧畠r(jià)無(wú)機(jī)材料資源和生物質(zhì)資源。
【專利說(shuō)明】一種阻燃節(jié)能保溫材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以火山灰、硅藻土及廢紙等為原料制備阻燃節(jié)能保溫材料的方法，涉及建筑保溫材料生產(chǎn)技術(shù)和植物纖維資源、工業(yè)無(wú)機(jī)廢棄物等綜合利用領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]能源問(wèn)題已成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定的重大問(wèn)題，也是人類為可持續(xù)發(fā)展必須予以解決的重大課題。節(jié)能是能源開發(fā)的一個(gè)重要方面，建筑能耗在各國(guó)總能耗中所占的比例已達(dá)30%~40%，而且有不斷增加的趨勢(shì)。因此必須大力發(fā)展綠色環(huán)保節(jié)能建筑，提高能源利用效率，利用廢棄物開發(fā)實(shí)用新產(chǎn)品，滿足各行業(yè)需要是“變廢為寶”工業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)因保溫材料發(fā)生的火災(zāi)事故，已讓人們清楚地意識(shí)到了推廣應(yīng)用具有良好防火性能的節(jié)能保溫材料的必要性和緊迫性。因此，保溫材料的研發(fā)和保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)將安全與節(jié)能、防火與保溫一起放在首要位置，建材節(jié)能必須推進(jìn)，保溫材料亟待升級(jí)換代。
[0003]雖然聚苯發(fā)泡材料在國(guó)內(nèi)的一些大中城市中已得到比較普遍的應(yīng)用，但由于其阻燃性能較差，燃燒時(shí)散發(fā)有毒氣體，而無(wú)機(jī)泡沫保溫材料燃燒性能達(dá)到A級(jí)(不燃)。隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)建筑材料的要求隨之增高，并且目前使用的建筑材料在節(jié)能、防火、保溫等方面不能滿足有關(guān)部門的需要。因此，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)越來(lái)越重視研究、開發(fā)、應(yīng)用以無(wú)機(jī)物為主的保溫材料。
[0004]自2009年起，國(guó)內(nèi)造紙已趕超美國(guó)成為全球紙和紙板產(chǎn)量和消費(fèi)量大國(guó)，而廢紙纖維多次回用后不適宜于繼續(xù)造紙。因此，國(guó)內(nèi)有大量的廉價(jià)廢紙資源?；鹕交以谖覈?guó)開發(fā)利用程度不高，硅藻土中二級(jí)土、三級(jí)土絕大部分被廢棄，既浪費(fèi)資源還會(huì)造成環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是一種以火山灰、硅藻土及纖維性阻裂劑等為原料制備的阻燃節(jié)能保溫材料，能夠滿足A級(jí)不燃保溫材料市場(chǎng)需求，并能充分利用當(dāng)?shù)氐牧畠r(jià)無(wú)機(jī)材料資源和生物質(zhì)資源。
[0006]一種阻燃節(jié)能保溫材料，所述材料由組分A和發(fā)泡劑B為原料制成，其中，
[0007]所述A組分，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:火山灰35%~65%,石骨8%~26%,硅藻土 12%~24%，水泥5%~15%，纖維性阻裂劑1%~5%，阻燃劑0.2%~0.6%,硬脂酸鈣
0.2% ~1.0%,
[0008]所述纖維性阻裂劑選自廢紙粉、廢紙纖維或礦物纖維中的至少一種。
[0009]所述A組分中，各個(gè)組分質(zhì)量百分比之和為100%。
[0010]本發(fā)明中采用廉價(jià)的自然資源火山灰為骨料，火山灰是一種火山噴發(fā)經(jīng)劇烈冷卻而形成的細(xì)小顆粒，本身無(wú)粘結(jié)力，其中所含活性的玻璃體與水泥、石膏等反應(yīng)后可以形成穩(wěn)定且具有水硬性的膠凝物質(zhì)，如來(lái)自長(zhǎng)白山的火山灰。
[0011]本發(fā)明優(yōu)選使用二級(jí)土、三級(jí)硅藻土，以達(dá)到廢物利用的目的。[0012]本發(fā)明中使用纖維性阻裂劑選自廢紙粉、廢紙纖維或礦物纖維中的至少一種，其可防止保溫材料固化成型后開裂，優(yōu)選為廢紙纖維。
[0013]本發(fā)明所述廢紙粉指經(jīng)廢棄用紙破碎后制得的粉末，優(yōu)選其粒度為過(guò)40目的粉末。
[0014]本發(fā)明所述廢紙纖維指廢紙疏解后得到的纖維，優(yōu)選針葉材纖維。
[0015]本發(fā)明所述阻燃節(jié)能保溫材料，優(yōu)選所述A組分，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:火山灰50%~60%，石膏15%~24%，硅藻土 15%~20%，水泥9%~11%，纖維性阻裂劑2%~4%,阻燃劑0.3%~0.5%,硬脂酸鈣0.7%~0.9%。
[0016]本發(fā)明所述阻燃節(jié)能保溫材料優(yōu)選所述發(fā)泡劑B，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:十二烷基苯磺酸鈉45%~55%和馬鈴薯淀粉55%~45%。
[0017]本發(fā)明所用水泥、石膏、硅藻土、阻燃劑、十二烷基苯磺酸鈉、馬鈴薯淀粉、硬脂酸鈣均可商業(yè)購(gòu)得。
[0018]本發(fā)明所述阻燃節(jié)能保溫材料優(yōu)選所述阻燃劑，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:硼酸鋅75%~65%，氫氧化鋁25%~35%。
[0019]本發(fā)明所述阻燃劑優(yōu)選為硼酸鋅和氫氧化鋁的混合物。硼酸鋅作為一種無(wú)機(jī)阻燃劑，屬于硼系阻燃劑，具有優(yōu)良的無(wú)毒、無(wú)污染、阻燃及抑煙等環(huán)保性能，硼酸鋅阻燃劑是一種新型的、性能優(yōu)異的阻燃劑，外觀呈白色粉末，熔點(diǎn)為980°C，毒性LD50大于10g/kg，具有熱穩(wěn)定性高、粒度細(xì)、體積質(zhì)量小、易分散、無(wú)毒等顯著特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于高層建筑中，不僅具有良好的阻燃效果，而且無(wú)毒無(wú)害，同時(shí)外加部分氫氧化鋁，以降低阻燃劑成本。
[0020]本發(fā)明所述阻燃節(jié)能保溫材料優(yōu)選所述材料按下述方法制備:
[0021]①漿料C制備:按組分A與水的質(zhì)量比為1.1~1.2將纖維性阻裂劑、阻燃劑和水混合，攪拌3~5min后依次加入火山灰、水泥、硅藻土、石膏、硬脂酸鈣并混合均勻，得漿料C；
[0022]②泡沫D制備:按發(fā)泡劑與水的比為0.12~0.15g:1OmL將發(fā)泡劑B溶于水，發(fā)泡，得泡沫D ;
[0023]③保溫材料制備:將步驟①所得漿料C和步驟②所得泡沫D按體積比1:2~3混合均勻，注入模型，護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得。
[0024]上述方法中，優(yōu)選步驟①:按組分A與水的質(zhì)量比為1.1~1.2將纖維性阻裂劑(廢紙粉、廢紙纖維或礦物纖維中的至少一種)加入水中進(jìn)行疏解，后加入阻燃劑攪拌3~5min后依次加入火山灰、水泥、娃藻土、石膏、硬脂酸|丐并攪拌8~IOmin,得衆(zhòng)料C。
[0025]所述廢紙的疏解可于水力碎漿機(jī)、纖維疏解機(jī)中進(jìn)行。
[0026]上述方法中，優(yōu)選步驟②:所述發(fā)泡是以機(jī)械攪拌的方法制得泡沫，攪拌速度為1000~1200r/min,所得泡沫直徑I~2mm。
[0027]所述機(jī)械攪拌發(fā)泡可于商業(yè)購(gòu)得的發(fā)泡機(jī)中進(jìn)行。
[0028]上述方法中，優(yōu)選步驟③:將步驟②所得泡沫D按體積比1: 2~3緩慢倒入步驟①所得漿料C中，攪 拌混合3~5min，注入模型護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得，
[0029]所述養(yǎng)護(hù)條件為:常溫下放置2~24h，或在濕度90%~95%，溫度30~40°C條件下護(hù)養(yǎng)2~24h。
[0030]本發(fā)明所述阻燃節(jié)能保溫材料具有下述性能參數(shù):[0031]干密度為440~550Kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.050~0.065W.(m.KK1，抗壓強(qiáng)度為500 ~1000KPa0
[0032]本發(fā)明的有益效果是:
[0033]I)無(wú)污染。保溫材料制備過(guò)程中無(wú)任何污染物產(chǎn)生、排放。
[0034]2)投資省。用火山灰代替大量水泥，使用通用設(shè)備，施工方便，原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉。
[0035]3)節(jié)約能源。利用了火山灰、硅藻土等污染環(huán)境的工業(yè)廢渣，提高廢紙利用率，替代聚苯板等保溫材料，從而節(jié)約石油資源。
[0036]4)建筑材料阻燃、保溫隔熱性能良好。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)保持在0.050~
0.065W.(H1-K)^10火山灰比重遠(yuǎn)小于水泥，而且是無(wú)機(jī)不燃物，石膏、水泥、硅藻土均屬不燃物，并加入了阻燃劑。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0038]下述實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途 徑獲得。
[0039]實(shí)施例1
[0040]①衆(zhòng)料C制備:將礦物纖維19g和555g水置于纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解,后向所得混合物加入硼酸鋅1.33g,氫氧化招0.57g攪拌3min后依次加入火山灰、水泥、娃藻土、石膏、硬脂酸鈣并攪拌8min，得漿料C，其中，火山灰200g，硅藻土 100g，水泥50g，石膏120g，硬脂酸鈣3.9g ；
[0041]②泡沫D制備:將發(fā)泡劑B4g和300g水置于發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，攪拌速度為IlOOr/min，所得泡沫直徑1±0.5mm，其中發(fā)泡劑B按質(zhì)量百分比，由十二烷基苯磺酸鈉50%和馬鈴薯淀粉50%組成；
[0042]③保溫材料制備:將步驟②所得泡沫D緩慢倒入步驟①所得漿料C中，攪拌混合3min,注入模型，護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得，
[0043]所述養(yǎng)護(hù)條件為:在濕度90%，溫度30°C條件下護(hù)養(yǎng)24h。
[0044]采用GB/T5464-1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行阻燃性能檢測(cè)，結(jié)果表明為A級(jí)不燃物。使用YBF-3型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.061W.(m.K)'采用GB/T11969-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行密度和強(qiáng)度測(cè)定，其干密度為449Kg/m3，抗壓強(qiáng)度為570KPa。
[0045]實(shí)施例2
[0046]①衆(zhòng)料C制備:將廢紙纖維20g和575g水置于纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解,后向所得混合物加入硼酸鋅1.33g,氫氧化招0.57g攪拌3min后依次加入火山灰、水泥、娃藻土、石膏、硬脂酸鈣并攪拌8min，得漿料C，其中，火山灰255g，硅藻土 100g，水泥50g，石膏75g，硬脂酸鈣3.9g ；
[0047]②泡沫D制備:將發(fā)泡劑B4g和300g水置于發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，攪拌速度為IlOOr/min，所得泡沫直徑1±0.5mm，其中發(fā)泡劑B按質(zhì)量百分比，由十二烷基苯磺酸鈉50%和馬鈴薯淀粉50%組成；
[0048]③保溫材料制備:將步驟②所得泡沫D緩慢倒入步驟①所得漿料C中，攪拌混合3min,注入模型，護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得，
[0049]所述養(yǎng)護(hù)條件為:在濕度90%，溫度30°C條件下護(hù)養(yǎng)24h。
[0050]采用GB/T5464-1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行阻燃性能檢測(cè)，結(jié)果表明為A級(jí)不燃物。使用YBF-3型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.055W.(m.K)'采用GB/T11969-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行密度和強(qiáng)度測(cè)定，其干密度為541Kg/m3，抗壓強(qiáng)度為510KPa。
[0051]實(shí)施例3
[0052]①衆(zhòng)料C制備:將礦物纖維IOg,廢紙纖維IOg和600g水置于纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解，后向所得混合物加入硼酸鋅1.4g，氫氧化鋁0.6g攪拌3min后依次加入火山灰、水泥、娃藻土、石膏、硬脂酸鈣并攪拌8min,得衆(zhòng)料C,其中，火山灰300g,娃藻土 80g,水泥50g,石膏75g，硬脂酸鈣4.2g；
[0053]②泡沫D制備:將發(fā)泡劑B4g和300g水置于發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，攪拌速度為IlOOr/min，所得泡沫直徑1±0.5mm，其中發(fā)泡劑B按質(zhì)量百分比，由十二烷基苯磺酸鈉50%和馬鈴薯淀粉50%組成；
[0054]③保溫材料制備:將步驟②所得泡沫D緩慢倒入步驟①所得漿料C中，攪拌混合3min,注入模型，護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得，
[0055]所述養(yǎng)護(hù)條件為:在濕度90%，溫度30°C條件下護(hù)養(yǎng)24h。
[0056]采用GB/T5464-1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行阻燃性能檢測(cè)，結(jié)果表明為A級(jí)不燃物。使用YBF-3型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.053W.(m.K)'采用GB/T11969-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行密度和強(qiáng)度測(cè)定，其干密度為489Kg/m3，抗壓強(qiáng)度為680KPa。
[0057]實(shí)施例4
[0058]①漿料C制備:將廢紙纖維22g和640g水置于纖維疏解機(jī)中進(jìn)行疏解，后向所得混合物加入硼酸鋅1.54g,氫氧化招0.66g攪拌3min后依次加入火山灰、水泥、娃藻土、石膏、硬脂酸鈣并攪拌8min，得漿料C，其中，火山灰300g，硅藻土 100g，水泥50g，石膏100g，硬脂酸鈣4.6g ；
[0059]②泡沫D制備:將發(fā)泡劑B4g和300g水置于發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，攪拌速度為IlOOr/min，所得泡沫直徑1±0.5mm，其中發(fā)泡劑B按質(zhì)量百分比，由十二烷基苯磺酸鈉50%和馬鈴薯淀粉50%組成；
[0060]③保溫材料制備:將步驟②所得泡沫D緩慢倒入步驟①所得漿料C中，攪拌混合3min,注入模型，護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得，
[0061]所述養(yǎng)護(hù)條件為:在濕度90%，溫度30°C條件下護(hù)養(yǎng)24h。
[0062]采用GB/T5464-1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行阻燃性能檢測(cè)，結(jié)果表明為A級(jí)不燃物。使用YBF-3型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.064W.(m.K)—1。采用GB/T11969-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的保溫材料進(jìn)行密度和強(qiáng)度測(cè)定，其干密度為468Kg/m3，抗壓強(qiáng)度為520KPa。
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃節(jié)能保溫材料，所述材料由組分A和發(fā)泡劑B為原料制成，其中， 所述A組分,按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:火山灰35%~65%,石骨8%~26%,娃藻土12%~24%，水泥5%~15%，纖維性阻裂劑1%~5%，阻燃劑0.2%~0.6%,硬脂酸鈣0.2%~1.0%, 所述纖維性阻裂劑選自廢紙粉、廢紙纖維或礦物纖維中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述A組分，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:火山灰50%~60%，石膏15%~24%，硅藻土 15%~20%，水泥9%~11%，纖維性阻裂劑2%~4%,阻燃劑0.3%~0.5%,硬脂酸鈣0.7%~0.9%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述發(fā)泡劑B，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:十二烷基苯磺酸鈉45%~55%和馬鈴薯淀粉55%~45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述阻燃劑，按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:硼酸鋅75%~65%，氫氧化鋁25%~35%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述材料按下述方法制備: ①漿料C制備:按組分A與水的質(zhì)量比為1.1~1.2將纖維性阻裂劑、阻燃劑和水混合均勻后依次加入火山灰、水泥、硅藻土、石膏、硬脂酸鈣并混合均勻，得漿料C ； ②泡沫D制備:按發(fā)泡劑與水的比為0.12~0.15g:1OmL將發(fā)泡劑B溶于水，發(fā)泡，得泡沫D ； ③保溫材料制備:將步驟①所得漿料C和步驟②所得泡沫D按體積比1:2~3混合均勻，注入模型，護(hù)養(yǎng)，脫模，干燥，既得。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備阻燃`節(jié)能保溫材料，其特征在于:所述步驟②所得泡沫直徑為I~2_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述材料，其特征在于:所述保溫材料:干密度為440~550Kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.050 ~0.065W.(m.K)—1，抗壓強(qiáng)度為 500 ~1000KPa0
【文檔編號(hào)】C04B28/14GK103664119SQ201310577828
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】平清偉, 王春, 張健, 炊穎, 程小妮, 牛梅紅, 李娜, 石海強(qiáng) 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)