A级无机浆料渗透性防火保温材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明主要涉及保温板领域，特别是涉及一种A级无机浆料渗透性防火保温板及其制备方法和应用。

背景技术

保温板是一种建筑节能材料，其作用在于降低建筑物能耗，提高建筑物使用过程中的舒适性，符合国家提倡节能减排的政策，常见的保温材料多为B级，其突出的保温隔热性能及低廉的生产成本使得其在建筑领域发展迅速，但是B级保温材料存在缺陷，其防火性能不足，多次重大事故中发现建筑物一旦发生火灾，B级保温材料往往成为起火主因或火势“帮凶”，给人们的生命及财产安全带来巨大损伤。因此，新建建筑物对防火等级为A级的保温材料日益青味。

但是，市面上常见的A级保温材料，如岩棉，发泡水泥，无机保温砂浆等，其防火等级虽然优异，但作为节能材料，这些材料却难以达到理想程度，例如岩棉存在吸水率高，发泡水泥及无机保温砂浆隔热性能低，此类缺陷即使人尽皆知，但是现在市场上很难找出更为合适的保温材料。

尤其建筑市场中已经基本成熟的硫酸镁氧化镁为主要骨料的板材，吸水率严重超标，而且热值根本达不到A2级甚至超出规定指标100％，导热系数由于受到吸水率的影响也大大超出规定范围，该种材料一旦大面积应用，将给建筑本身及其使用者带来巨大损害。

市场上也有与本发明类似的产品，大多容重在140-200kg/m

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种A级无机浆料渗透性防火保温板及其制备方法和应用，解决现有保温板材料的导热系数高、吸水率高、热值高、板材原料分布不均匀、容重过大等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一方面，提供一种A级无机浆料渗透性防火保温材料，包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥5-10份，聚羧酸系减水剂5-10份，微硅粉15-25份，水25-30份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液20-35份，纤维素5-10份，偏高岭土0.2-0.5份，中空玻璃微珠20-40份，碳酸镁0.2-0.4份

优选地，保温材料，包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥6-10份，聚羧酸系减水剂6-8份，微硅粉20-25份，水26-29份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份，纤维素5-10份，偏高岭土0.3份，中空玻璃微珠30份，碳酸镁0.2份。

本发明通过硅酸盐水泥与碳酸镁的合理配比，使用0.2％-0.4％的用量，通过碳酸镁优异的受热分解化学性质，从而有效降低材料整体热值。合理的配比还可以降低生产难度，配比过大则浆料过稠，难以渗透，配比过小又起不到降低整体热值的作用。通过中空玻璃微珠和硅酸盐水泥的合理配比，使用20％-40％的中空玻璃微珠，通过中空玻璃微珠低密度高填充度的性能，极大的降低板材整体重量，使得施工难度降低的同时降低外墙材料脱落风险，减少粘接砂浆的使用量。中空玻璃微珠导热系数极低，其原理在于阻断热空气对流，在无机骨料中形成多个不连续的耐火空腔，起到提高隔热性能的效果。另一方面材料本身为无机物，不存在可燃风险，对产品热值性能无影响。本发明提供的防火保温板所需原料的种类相对于现有技术取材方便，且相应的原料价格廉价，在满足相应的标准的前提下，大大降低了企业的生产成本。

进一步地，还包括低密度聚苯乙烯泡沬保温板，用量为7-15重量份。

进一步地，所述低密度聚苯乙烯泡沫保温板是防火等级B1级、容重为7-15kg/m

进一步地，所述低密度聚苯乙烯泡沫保温板通过以下制备方法制得：以聚苯乙烯颗粒为原料，先进行发泡，然后注入打板机，在温度为100-150℃、压强为0.4-0.8MPa的条件下进行打板，颗粒之间发生局部的融合，形成有一定均匀分布的空隙的保温板，空隙的大小为3-5mm。

本发明通过对低密度聚苯乙烯泡沫保温板生产工艺的控制，得到了孔隙率适中，且均匀分布的保温板，通过渗透工艺控制，将无机浆料真空均匀吸附到低密度聚苯乙烯泡沫保温板中，实现板材整体防火性能的均匀性。

进一步地，硅酸盐水泥为525高强度硅酸盐水泥。

进一步地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的固含量50％_60％。

进一步地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的最低成膜温度<0℃。

进一步地，所述微硅粉的细度为150目，微硅粉也叫硅灰或称凝聚微硅粉，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO

进一步地，所述偏高岭土的细度为150目。

进一步地，所述碳酸镁的细度为150目。

进一步地，所述中空玻璃微珠的细度为400目，具有重量轻、体积大，导热系数低，抗压强度高、吸油率低、分散性和流动性好、化学稳定性高等特点。

进一步地，所述聚羧酸系减水剂采用木质素磺酸盐和/或萘磺酸盐甲醛聚合物。所述有聚羧酸系减水剂为市购聚羧酸系高性能减水剂，一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位重量原料的用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。

另一方面，提供一种A级无机浆料渗透性防火保温板的制备方法，采用所述的A级无机浆料渗透性防火保温材料进行制备，包括如下步骤：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁、纤维素和中空玻璃微珠按顺序依次加入分散缸混合均匀，形成匀质浆体，用于制备保温板。

进一步地，匀质浆体的混合过程中的转速为500-1000r/min，温度为20-40℃。

进一步地，将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒所述匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2mpa，然后在20-50℃，空气湿度为40-80％的环境下养护干燥。

再一方面，提供一种A级无机浆料渗透性防火保温板的应用，利用所述的制备方法制备的保温板作为外墙保温材料。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

本发明通过硅酸盐水泥与碳酸镁的合理配比，使用0.2％-0.4％的用量，通过碳酸镁优异的受热分解化学性质，从而有效降低材料整体热值。合理的配比还可以降低生产难度，配比过大则浆料过稠，难以渗透，配比过小又起不到降低整体热值的作用。通过中空玻璃微珠和硅酸盐水泥的合理配比，使用20％-40％的中空玻璃微珠，通过中空玻璃微珠低密度高填充度的性能，极大的降低板材整体重量，使得施工难度降低的同时降低外墙材料脱落风险，减少粘接砂浆的使用量。中空玻璃微珠导热系数极低，其原理在于阻断热空气对流，在无机骨料中形成多个不连续的耐火空腔，起到提高隔热性能的效果。另一方面材料本身为无机物，不存在可燃风险，对产品热值性能无影响。本发明提供的防火保温板所需原料的种类相对于现有技术取材方便，且相应的原料价格廉价，在满足相应的标准的前提下，大大降低了企业的生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下述实施例，任何在本发明的启示下得出的与本发明相同或相近似的产品，均在保护范围之内。

实施例1：

本实施例的原料组成为低密度聚苯乙烯泡沬保温板7份，硅酸盐水泥10份，聚羧酸系高性能减水剂10份，微硅粉20份，水30份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份，纤维素5.5份，偏高岭土0.2份，中空玻璃微珠30份，碳酸镁0.3份。

本实施例保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在35℃，空气湿度为60％的环境下养护干燥。

本实施例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为113kg/m

实施例2(标准样)

本实施例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7.5份，硅酸盐水泥8份，聚羧酸系高性能减水剂8份，微硅粉20份，水30份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份，纤维素7份，偏高岭土0.3份，中空玻璃微珠30份，碳酸镁0.2份。

本实施例保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在40℃，空气湿度为70％的环境下养护干燥。

本实施例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为111kg/m

实施例3(标准样)

本实施例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7份，硅酸盐水泥7.5份，聚羧酸系高性能减水剂7份，微硅粉18份，水28份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液32份，纤维素9份，偏高岭土0.3份，中空玻璃微珠35份，碳酸镁0.2份。

本实施例保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在30℃，空气湿度为50％的环境下养护干燥。

本实施例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为114kg/m3，导热系数为0.041W/m·k，热值2.9MJ/KG，抗压强度为0.160MPa，抗拉强度为O.l1MPa，体积吸水率为5％。

对比例1(未添加中空玻璃微珠)

本对比例的原料组成与实施例1相比，未添加中空玻璃微珠。

本对比例保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在30℃，空气湿度为50％的环境下养护干燥。

本对比例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为83kg/m

对比例2(未添加中空玻璃微珠的试样)

本对比例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7.3份，硅酸盐水泥20份，聚羧酸系高性能减水剂9份，微硅粉25份，水30份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液35份，纤维素9份，偏高岭土0.3份，碳酸镁0.4份。

本对比例的保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在40℃，空气湿度为60％的环境下养护干燥。

本对比例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为110kg/m

对比例3(未添加碳酸镁的试样)

本对比例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7.7份，硅酸盐水泥10份，聚羧酸系高性能减水剂8份，微硅粉20份，水28份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份，纤维素7份，偏高岭土0.3份，中空玻璃微珠30份。

本对比例的保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在30℃，空气湿度为50％的环境下养护干燥。

本实施例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为113kg/m

对比例4(未添加碳酸镁的试样)

本对比例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7.8份，硅酸盐水泥8份，聚羧酸系高性能减水剂9份，微硅粉24份，水27份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份，纤维素7份，偏高岭土0.2份，中空玻璃微珠34份。

本对比例的保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在30℃，空气湿度为50％的环境下养护干燥。

本实施例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为119kg/m3，导热系数为0.041W/m·k，热值4.0MJ/KG，抗压强度为0.15MPa，抗拉强度为O.l5MPa，体积吸水率为6％。

对比例5(未添加碳酸镁、中空玻璃微珠的试样)

本对比例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7.7份，硅酸盐水泥18份，聚羧酸系高性能减水剂19份，微硅粉24份，水25份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液35份，纤维素9份，偏高岭土0.3份。

本对比例的保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在30℃，空气湿度为50％的环境下养护干燥。

本对比例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为108kg/m3，导热系数为0.058W/m·k，热值6.5MJ/KG，抗压强度为0.1MPa，抗拉强度为O.09MPa，体积吸水率为5％。

对比例6(未添加碳酸镁、中空玻璃微珠的试样)

本对比例的原料组成为：低密度聚苯乙烯泡沬保温板7.8份，硅酸盐水泥15份，聚羧酸系高性能减水剂21份，微硅粉20份，水28份，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液39份，纤维素9份，偏高岭土0.2份。

本对比例的保温板的制备方法为：称取相应比例的水、硅酸盐水泥、聚羧酸系高性能减水剂、微硅粉、偏高岭土、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，碳酸镁，纤维素等按按顺序依次加入高速多功能搅拌机中在转速为500r/min、温度为20-50℃的条件下混合均匀，形成匀质浆体；将低密度聚苯乙烯泡沫保温板放置在板材渗透机的传送带上，在低密度聚苯乙烯泡沫保温板的上表面倾倒匀质浆体，对低密度聚苯乙烯泡沫保温板的下表面进行真空吸附，真空吸附的真空度为0.2MPa，然后在30℃，空气湿度为50％的环境下养护干燥。

本实施例制备的A级无机浆料渗透性防火保温板依照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，防火阻燃等级为A2级；依照JG/T 536-2017《热固复合聚本乙細泡沫保温板》标准相应检测方法进行测试，表观密度为110kg/m

上述实施例和对比例中，各物质重量份的单位可以为千克，也可以为克、吨或其它重量单位，只要各物质能混合均匀即可。

上述实施例和对比例中，低密度聚苯乙烯泡沫保温板通过以下制备方法制得：以聚苯乙烯颗粒为原料，先进行发泡，然后注入打板机，在温度为100-150℃、压强为0.4-0.8MPa的条件下进行打板，颗粒之间发生局部的融合，形成有一定均匀分布的空隙的保温板，空隙的大小为3-5mm。

上述实施例和对比例中，微硅粉的细度为150目，偏高岭土的细度为150目，碳酸镁的细度为150目，中空玻璃微珠的细度为400目。

从实施例1～3和对比例1～6可知，在保温材料中不添加中空玻璃微珠时，保温板的导热系数大于0.045W/m·k，难以满足企业标准要求，且在实际应用中，为复合国家75节能要求，较高的导热系数会导致板材厚度过大，造成建筑超红线、成本上升，施工难度增加等一系列问题。在不添加碳酸镁时，保温板的热值会大于3.0MJ/KG，这将不满足GB/T8624标准对于A2级保温材料的要求，综上所述缺少以上两项材料均不满足保温板低导热系数和低热值的需求。

与现有技术相比，本发明采用525型硅酸盐水泥为主要无机凝胶物质，不存在返卤和氯离子析出的风险；通过聚羧酸系高性能减水剂的添加，实现了降低产品生产能耗，响应国家节能减排号召；通过微硅粉及偏高岭土的添加，实现了较高的板材强度和较短的养护周期；通过乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的添加，提高了无机浆料和有机颗粒之间的结合力，实现了板材较好的抗拉强度，通过中空玻璃微珠的添加，实现了板材较低容重及降低导热系数的效果。通过碳酸镁的添加，实现了板材低热值低造价的效果，相比于目前市售的其他板材，具有容重低、抗压强度高、抗拉强度高、养护周期短、导热系数低、憎水性好、防火性能优异的特点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。