多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料及其製作方法

2023-06-26 23:55:56 1

專利名稱：多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料及其製作方法
技術領域：
本發明涉及建築材料技術領域，是一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料及其製作方法。
背景技術：
目前我國各地政府在落實貫徹建築領域「節能減排」工作，而對於建築牆體重重之重是建築牆體外牆外保溫，建築牆體外牆外保溫防火性能如何符合國家消防部門規定的同時，滿足外保溫材料按國發46號文件、宜「A級保溫材料」，在近三年來推出了一些新材料，目前市場共有兩類材料，一類是有機材料，保溫性能好，導熱係數小，一般在O. 043ff/m. k 以下，但對於防火性能而然，有機材料中最有代表性的酚醛泡沫板也只有B1級；另外，因大部分有機材料都是從石油中提煉的、而石油是不可再生資源，作為我國又是石油進口大國，所以有機材料的使用受到未來限制，應用前景不可觀；第二類是無機材料，防火性能好，保溫性能差，一般在導熱係數O. 045ff/m. k以上，防火性能為A級，如巖棉，玻璃纖維板，波鎂保溫板。這類材料最大的缺欠是密度大、導熱糸數也大，為更好地實現節能減排之目的，推廣了這種有機保溫材料作為建築牆體外牆外保溫，但在實施過程中因有機材料阻燃性差、曾導致數起建築牆體外牆外保溫材料引起的火災事故，造成經濟損失、甚至出現人員的傷亡，以引起政府主管部門的高度重視。正是基於這種情況，現規定對於IOOm以上高層建築工程及公共建築如醫院、學校、商場人群密集建築要求防火級別應採用A級的無機材料，以降低火災造成的後果。基於現有的有機類牆體保溫材料的保溫效果好，防火性能差；無機類牆體保溫材料的防火性能好，保溫效果差的事實，本領域技術人員正在尋找兩者優點兼顧的辦法，諸多方面嘗試解決兩者的缺點。中國專利公開(公告)號CN201924471U，名稱為「無機防火卷材可發泡性酚醛樹脂複合保溫板」和中國專利公開(公告)號CN101148515，名稱為「建築用複合型酚醛泡沫保溫板材及其成型方法」等公開的文獻，是一層以無機料製作成有機料，如酚醛泡沫板的面層與芯材板複合來彌補，酚醛板防火性能不足，稱為複合酚醛防火保溫板A2,複合水泥漿後材料自重530kg/m3，特別是產品的結構及外形導致牆體保溫效果大打折扣。還有中國專利公開(公告)號CN101735553A名稱為「一種製造改性酚醛防火保溫板的材料」中，在有機酚醛樹脂製作發泡工藝，填加改性材料，阻燃材料，稱提高與酚醛泡沫板的阻燃能力，但燃燒性只有為中國專利公開(公告)號CN101289519A，名稱為「有機-無機複合可發泡材料的製備」，中公開了能使有機-無機複合發泡，但複合的無機材料量少，不能形成結構型不燃泡體。還有的文獻公開採用三原合一、四原合一阻燃劑，來提高泡體阻燃及耐火能力，防火性能仍達不到A級，但這種合一方法原材料價格貴，如以聚磷酸銨季戊四醇三聚氰胺紅磷合一每種材料價格在2萬元左右，這麼高的價格對於用戶來說很難接受，泡體阻燃效果也不理想，當紅磷在高溫150°C — 200°C度時，紅磷在泡體內自燃並產生大量的黑煙。雖然本領域技術人員一直在努力解決現有技術所存在的問題，但迄今尚未從根據上得到解決。

發明內容
本發明目的是解決本領域技術人員一直渴望解決，但迄今尚未解決的難題，提供一種保溫性能好，導熱係數低，燃燒性能為A2級，性能價格比高，還屬於是一種節約型不可再生資源替代可發泡材料、能夠滿足建築牆體外牆，包括IOOm以上高層建築及公共建築、人群密集建築牆體外牆外保溫和防火要求的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料；並提供其流程科學合理的製作方法。實現本發明目的所採取的技術方案是一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，其特徵是，它包含以下步驟
步驟I改性矽膠的製作
按重量份比將木醋液5 8份與矽膠5 15份混合，均勻攪拌3 5分鐘，置於溫度 20 30°C下，液化30分鐘製成改性矽膠；
步驟2可發泡偶聯劑的製作
按重量份比將步驟I製作的改性矽膠10 23份與液態酚醛樹脂11 28份混合攪拌製成可發泡偶聯劑；
步驟3建築垃圾粉的製作
按重量份比將廢舊混凝土塊3 5份，廢舊磚頭塊14 16份和廢舊砌塊I 3份分別用機栻進行破碎，破碎後再用粉碎機進行粉碎，將粉煤灰或燃燒後的型煤塊灰8 10份用粉碎機進行粉碎，分別過60 120目篩後，均勻混合製成建築垃圾粉；
步驟4熟粘土的製作
將粘土 5 10份，經溫度45 55°C烘乾，過1000 1250目篩得到熟粘土 ；
步驟5稠狀骨料的製作
按重量份比將步驟2製作可發泡偶聯劑21 51份與過100 200目篩的氧化矽、二氧化矽、三氧化二鋁中的至少一種20 28份混合攪拌15分鐘，加入過1000 1250目篩的高嶺土、氧化鎂、氫氧化鋁中的至少一種20 28份，繼續混合攪拌15分鐘，加入建築垃圾粉26 34份，繼續混合攪拌5分鐘，然後，加入熟粘土 5 10份和水適量，繼續混合攪拌30分鐘製成稠狀骨料；
步驟6泡體的製作
將稠狀骨料92 151份，乳化劑2. 8 3. 5份，發泡劑3. 8 4. 5份，固化劑23 42份進行攪拌混合，攪拌8 12分鐘後裝箱進入恆溫室溫度為60 70°C、時間為24小時製成泡體材料；
步驟7成品材料的製作
將泡體材料經擠壓成型，置入溫度為50 60°C的陳化室內，經24 42小時，由軟變硬製成多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料。一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，其特徵是，它包括按重量份比的下述原料組分製成，改性矽膠10 23份，酚醛樹脂11 28份，氧化矽、二氧化矽和二氧化二鋁中的至少一種20 28份，高嶺土、氧化鎂和氧化鋁中的至少一種20 28份，建築垃圾26 34份，粘土 5 10份，乳化劑2. 8 3. 5份，發泡劑3. 8 4. 5份，固化劑23 42份和水適量。所述的乳化劑為吐溫80。所述的發泡劑為氫氧化鈉、石油醚中的一種。所述的固化劑為對甲磺酸、磷酸和硫酸中的一種。本發明的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料具有保溫性能好，導熱係數低，燃燒性能為A2級，性能價格比高，能夠滿足建築牆體外牆，包括IOOm以上高層建築、公共建築、人群密集建築，如學校、醫院牆體外牆外保溫和防火要求。本發明多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，由於改性矽膠與酚醛樹脂混合、配製出可發泡偶聯劑，這種可發泡偶聯劑能相容匹配接納若干個無機物「矽成份」化合物組成的「矽鍵體」，再加入乳化劑、發泡劑、固化劑合成發泡，這種新型發泡體中「矽鍵 體」撐起的泡體、具備了即保溫又防火的「不燃」泡體，在於改性矽膠與酚醛樹脂混合製備可發泡偶聯劑及多矽矽鍵體作用下，保持了原酚醛泡沫保溫性能好，導熱係數低，燃燒性能提升到「不燃」 A2級均質材料。其進一步的優點是
1、僅用化工石油提煉的酚醛樹脂10.5% 28%的量就能夠達到現有採用100%的酚醛樹脂製作的保溫防火材料，根據製品強度及密度不同、可節約酚醛樹脂達89. 5% 72%、用89. 5% 72%可用再生資源材料、礦物質材料和廢棄的建築垃圾粉。採用的改性矽膠是用一種含有低沸點物質的木醋液與矽膠按比例混合加溫液化後製備的具有可發能力的改性矽膠，這種改性矽膠與有機材料酚醛樹脂製成可發泡的偶聯劑，在可發的偶聯劑中再填加相容匹配「矽成份」的多矽「矽鍵體」形成泡體，這種泡體是改性矽膠與酚醛樹脂混合發泡體，即保持酚醛泡沫導熱係數低，保溫效果好，又提高了酚醛樹脂《均質》防火性能，即燃燒性能為達到A2級；
2、在不燃基礎上、保持有機材料酚醛泡沫防火保溫性能，導熱係數為O.033ff/m. k
O.04ff/m. k,這種可發泡的偶聯劑能夠混合發泡,其中替代酹醒樹脂20Kg/m3 50kg/m3,無機材料也成為可發泡的泡體了、已不單存是填充料；
3、這種無機材料是以組合式與改性矽膠相匹配的矽鍵化合物混合的「多矽」體、具備有機材料與無機材料混合在發泡劑作用加溫條件實現了發泡能力，這種發泡體的導熱係數及保溫效果要好於單存無機材料；
4、材料成本比單存採用酚醛樹脂泡沬板總體價值低1/3，其中可發泡偶聯劑比酚醛樹脂低2/3，多矽體是酚醛樹脂價格的1/3 ；
5、其流程科學合理。
具體實施例方式下面對本發明做進一步說明。一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，它包括按重量份比的下述原料組分製成，改性矽膠10 23份，酚醛樹脂11 28份，氧化矽、二氧化矽和二氧化二鋁中的至少一種20 28份，高嶺土、氧化鎂和氧化鋁中的至少一種20 28份，建築垃圾26 34份，粘土 5 10份，乳化劑2. 8 3. 5份，發泡劑3. 8 4. 5份，固化劑23 42份和水適量。所述的乳化劑為吐溫80，也稱聚山梨醇酯。
所述的發泡劑為氫氧化鈉、石油醚中的一種。所述的固化劑為對甲磺酸、磷酸和硫酸中的一種。一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，它包含以下步驟
步驟I改性矽膠的製作
按重量份比將木醋液5 8份與矽膠5 15份混合，均勻攪拌3 5分鐘，置於溫度20 30°C下，液化30分鐘製成改性矽膠；
步驟2可發泡偶聯劑的製作按重量份比將步驟I製作的改性矽膠10 23份與液態酚醛樹脂11 28份混合攪拌製成可發泡偶聯劑；
步驟3建築垃圾粉的製作
按重量份比將廢舊混凝土塊3 5份，廢舊磚頭塊14 16份和廢舊砌塊I 3份分 別用機栻進行破碎，破碎後再用粉碎機進行粉碎，將粉煤灰或燃燒後的型煤塊灰8 10份用粉碎機進行粉碎，分別過60 120目篩後，均勻混合製成建築垃圾粉；
步驟4熟粘土的製作
將粘土 5 10份，經溫度45 55°C烘乾，過1000 1250目篩得到熟粘土 ；
步驟5稠狀骨料的製作
按重量份比將步驟2製作可發泡偶聯劑21 51份與過100 200目篩的氧化矽、二氧化矽、三氧化二鋁中的至少一種20 28份混合攪拌15分鐘，加入過1000 1250目篩的高嶺土、氧化鎂、氫氧化鋁中的至少一種20 28份，繼續混合攪拌15分鐘，加入建築垃圾粉26 34份，繼續混合攪拌5分鐘，然後，加入熟粘土 5 10份和水適量，繼續混合攪拌30分鐘製成稠狀骨料；
步驟6泡體的製作
將稠狀骨料92 151份，乳化劑2. 8 3. 5份，發泡劑3. 8 4. 5份，固化劑23 42份進行攪拌混合，攪拌8 12分鐘後裝箱進入恆溫室溫度為60 70°C、時間為24小時製成泡體材料；
步驟7成品材料的製作
將泡體材料經擠壓成型，置入溫度為50 60°C的陳化室內，經24 42小時，由軟變硬製成多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料。實施例1 :
實施例1的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，它包含以下步驟
步驟I改性矽膠的製作
按重量將木醋液5kg與矽膠5kg份混合，均勻攪拌3分鐘，置於溫度20°C下，液化30分鐘製成改性矽膠；
步驟2可發泡偶聯劑的製作
按重量將步驟I製作的改性矽膠IOkg與液態酚醛樹脂Ilkg混合攪拌製成可發泡偶聯
劑；
步驟3建築垃圾粉的製作
按重量份比將廢舊混凝土塊3kg，廢舊磚頭塊14kg和廢舊砌塊Ikg分別用機栻進行破碎，破碎後再用粉碎機進行粉碎，將粉煤灰或燃燒後的型煤塊灰8kg用粉碎機進行粉碎，分別過60 120目篩後,均勻混合製成建築垃圾粉；
步驟4熟粘土的製作
將粘土 5kg，經溫度45°C烘乾，過1000 1250目篩得到熟粘土 ；
步驟5稠狀骨料的製作
按重量將步驟2製作可發泡偶聯劑21kg與過100 200目篩的氧化矽、二氧化矽、三氧化二鋁中的至少一種20kg混合攪拌15分鐘，加入過1000 1250目篩的高嶺土、氧化鎂、氫氧化招中的至少一種20kg,繼續混合攪拌15分鐘,加入建築垃圾粉26kg,繼續混合攪拌5分鐘，然後，加入熟粘土 5kg和水4kg,繼續混合攪拌30分鐘製成稠狀骨料； 步驟6泡體的製作
將稠狀骨料92kg，乳化劑2. 8kg，發泡劑3. 8kg，固化劑23kg進行攪拌混合，攪拌8分鐘後裝箱進入恆溫室、溫度60 70°C、時間24小時製成泡體；
步驟7成品材料(板)的製作
將泡體材料或經一次擠壓成型的板材按規格要求進行切割後，進入陳化室，溫度在50 60°C陳化處理，時間24 42小時，材料(板)由軟變硬製成多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料(板)成品。實施例2
實施例2的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，它包含以下步驟
步驟I改性矽膠的製作
按重量將木醋液6kg與矽膠IOkg混合，均勻攪拌4分鐘，置於溫度25°C下，液化30分鐘製成改性矽膠；
步驟2可發泡偶聯劑的製作
按重量將步驟I製作的改性矽膠16kg與液態酚醛樹脂15kg混合攪拌製成可發泡偶聯
劑；
步驟3建築垃圾粉的製作
按重量將廢丨H混凝土塊4kg，廢舊磚頭塊15kg和廢舊砌塊2kg分別用機栻進行破碎，破碎後再用粉碎機進行粉碎，將粉煤灰或燃燒後的型煤塊灰9kg用粉碎機進行粉碎，分別過60 120目篩後,均勻混合製成建築垃圾粉；
步驟4熟粘土的製作
將粘土 8kg，經溫度50°C烘乾，過1000 1250目篩得到熟粘土 ；
步驟5稠狀骨料的製作
按重量將步驟2製作可發泡偶聯劑31kg與過100 200目篩的氧化矽、二氧化矽、三氧化二鋁中的至少一種24kg混合攪拌15分鐘，加入過1000 1250目篩的高嶺土、氧化鎂、氫氧化招中的至少一種24kg份,繼續混合攪拌15分鐘,加入建築垃圾粉30kg,繼續混合攪拌5分鐘,然後,加入熟粘土 8kg和水5kg,繼續混合攪拌30分鐘製成稠狀骨料；
步驟6泡體的製作
將稠狀骨料117kg，乳化劑3. 25kg，發泡劑4. 15kg，固化劑33kg進行攪拌混合，攪拌10分鐘後裝箱進入恆溫室、溫度在60 70°C、時間24小時製成泡體；
步驟7成品材料(板)的製作
將泡體材料或經一次擠壓成型的板材按規格要求進行切割後，進入陳化室，溫度在50 60°C陳化處理，時間24 42小時，材料(板)由軟變硬製成多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料(板)成品。實施例3
實施例3的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，它包含以下步驟
步驟I改性矽膠的製作
按重量將木醋液8kg與矽膠15kg混合，均勻攪拌5分鐘，置於溫度30°C下，液化30分鐘製成改性矽膠；
步驟2可發泡偶聯劑的製作 按重量將步驟I製作的改性矽膠23kg與液態酚醛樹脂28kg混合攪拌製成可發泡偶聯
劑；
步驟3建築垃圾粉的製作
按重量將廢舊混凝土塊5kg，廢舊磚頭塊16kg和廢舊砌塊3kg分別用機栻進行破碎，破碎後再用粉碎機進行粉碎，將粉煤灰或燃燒後的型煤塊灰IOkg用粉碎機進行粉碎，分別過60 120目篩後,均勻混合製成建築垃圾粉；
步驟4熟粘土的製作
將粘土 10kg，經溫度55°C烘乾，過1000 1250目篩得到熟粘土 ；
步驟5稠狀骨料的製作
按重量將步驟2製作可發泡偶聯劑51kg與過100 200目篩的氧化矽、二氧化矽、三氧化二鋁中的至少一種28kg混合攪拌15分鐘，加入過1000 1250目篩的高嶺土、氧化鎂、氫氧化招中的至少一種28kg,繼續混合攪拌15分鐘,加入建築垃圾粉34kg,繼續混合攪拌
5分鐘，然後，加入熟粘土 IOkg和水6kg,繼續混合攪拌30分鐘製成稠狀骨料；
步驟6泡體的製作
將稠狀骨料151kg，乳化劑3. 5kg，發泡劑4. 5kg，固化劑42kg進行攪拌混合，攪拌12分鐘後裝箱進入恆溫室7保持溫度60 70°C、時間在24小時製成泡體；
步驟7材料(板)的製作
將泡體材料或經一次擠壓成型的板按規格要求進行切割後，進入陳化室，溫度在50 60°C陳化處理，時間24 42小時，材料(板)由軟變硬製成多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料(板)成品。本發明的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料原料易得，均為市售產品。其中木醋液為採用農木剩餘物工藝幹榴液化製備炭廠氣化回收的木醋液，矽膠由河北省易縣防火膠廠生產，氧化矽、二氧化矽、氧化鎂由遼寧省大石橋山矽有限公司生產，三氧化二鋁、高嶺土、氫氧化鋁由天津市明仁礦產有限責任公司生產，乳化劑、發泡劑、固化劑由靑島市萬意有機發泡材料廠生產。本發明的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料中摻入的建築垃圾可佔30%，經吉林省產品質量監督檢驗院，按JC/T1060-2007標準檢驗的結果證明建築垃圾佔33. 5% (見吉林省產品檢驗院出具摻廢渣粉報告)。按實施例2的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法製作的板材樣品與市售5種板材進行試驗對比情況見表I
表1:實驗室樣品100 mm X 100 mm X 50 mm
權利要求
1.一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料的製作方法，其特徵是，它包含以下步驟 步驟I改性矽膠的製作 按重量份比將木醋液5 8份與矽膠5 15份混合，均勻攪拌3 5分鐘，置於溫度20 30°C下，液化30分鐘製成改性矽膠； 步驟2可發泡偶聯劑的製作 按重量份比將步驟I製作的改性矽膠10 23份與液態酚醛樹脂11 28份混合攪拌製成可發泡偶聯劑； 步驟3建築垃圾粉的製作 按重量份比將廢舊混凝土塊3 5份，廢舊磚頭塊14 16份和廢舊砌塊I 3份分別用機栻進行破碎，破碎後再用粉碎機進行粉碎，將粉煤灰或燃燒後的型煤塊灰8 10份用粉碎機進行粉碎，分別過60 120目篩後，均勻混合製成建築垃圾粉； 步驟4熟粘土的製作 將粘土 5 10份，經溫度45 55°C烘乾，過1000 1250目篩得到熟粘土 ； 步驟5稠狀骨料的製作 按重量份比將步驟2製作可發泡偶聯劑21 51份與過100 200目篩的氧化矽、二氧化矽、三氧化二鋁中的至少一種20 28份混合攪拌15分鐘，加入過1000 1250目篩的高嶺土、氧化鎂、氫氧化鋁中的至少一種20 28份，繼續混合攪拌15分鐘，加入建築垃圾粉26 34份，繼續混合攪拌5分鐘，然後，加入熟粘土 5 10份和水適量，繼續混合攪拌30分鐘製成稠狀骨料； 步驟6泡體的製作 將稠狀骨料92 151份，乳化劑2. 8 3. 5份，發泡劑3. 8 4. 5份，固化劑23 42份進行攪拌混合，攪拌8 12分鐘後裝箱進入恆溫室溫度為60 70°C、時間為24小時製成泡體材料； 步驟7成品材料的製作 將泡體材料經擠壓成型，置入溫度為50 60°C的陳化室內，經24 42小時，由軟變硬製成多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料。
2.—種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，其特徵是，它包括按重量份比的下述原料組分製成，改性矽膠10 23份，酚醛樹脂11 28份，氧化矽、二氧化矽和二氧化二鋁中的至少一種20 28份，高嶺土、氧化鎂和氧化鋁中的至少一種20 28份，建築垃圾26 34份，粘土 5 10份，乳化劑2. 8 3. 5份，發泡劑3. 8 4. 5份，固化劑23 42份和水適量。
3.根據權利要求2的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，其特徵是，所述的所述的乳化劑為吐溫80。
4.根據權利要求2的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，其特徵是，所述的發泡劑為氫氧化鈉、石油醚中的任意一種。
5.根據權利要求2的多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，其特徵是，所述的固化為對甲磺酸、磷酸和硫酸中的任意一種。
全文摘要
本發明是一種多矽生物質酚醛發泡保溫防火材料，其特點是，包括改性矽膠，酚醛樹脂，氧化矽、二氧化矽和二氧化二鋁中的至少一種，高嶺土、氧化鎂和氧化鋁中的至少一種，建築垃圾，粘土，乳化劑，發泡劑，固化劑和水。其製作方法包括改性矽膠、可發泡偶聯劑、可發泡偶聯劑、建築垃圾粉、稠狀骨料和成品的分步製作。其流程科學合理,製作的所述材料具有保溫性能好，導熱係數低，燃燒性能為A2級，性能價格比高，屬於一種節約型，不可再生資源替代可發泡材料。能夠滿足建築牆體外牆，包括100m以上高層建築公共建築、人群密集建築牆體外牆外保溫和防火要求。
文檔編號C04B38/02GK103011747SQ201210581408
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者懷方林, 於興海, 崔宇, 懷晨銘, 懷晨淇, 龐久寅, 譚輝, 朱影, 劉春茹, 王佳旭 申請人:懷方林