專利名稱：一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型復(fù)合珍珠巖板材的配方及其制作方法。屬一種新型的 防火隔熱材料，同時(shí)兼具優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度和良好的保溫隔音能力。主要是用于 防火門芯，也可用于建筑中需要防火隔熱的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
由于我國(guó)城市化程度越來(lái)越高，城市人口密度逐步增大，導(dǎo)致樓房越建越 高，因此消防的壓力很大。如果沒(méi)有性能可靠的消防產(chǎn)品和嚴(yán)格的監(jiān)管措施， 高樓甚至是摩天大樓的火災(zāi)將會(huì)造成毀滅性的后果。防火門很早就安裝于消防 通道中，對(duì)保障人員生命安全和財(cái)產(chǎn)安全起到了屏障作用。防火門主要由門框、 門芯、人造板和五金件等部分構(gòu)成，從防火隔熱的角度看，防火門芯起到最重 要、最關(guān)鍵的作用。
2009年以前的防火門芯材料較多使用硅酸鋁纖維做防火隔熱材料，硅酸鋁 纖維在防火過(guò)程中有毒煙釋放出，該毒煙對(duì)人員的傷害極大，不利于人員的逃 生和消防人員的救火工作。因此，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管 理委員會(huì)在2008年4月22號(hào)發(fā)布了防火門新標(biāo)準(zhǔn)GB 12955-2008，其中對(duì)芯材 的直接要求和間接要求主要有(1)芯材對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)害，不得使用玻纖、 硅酸鋁纖維、石棉等材料。(2)芯材需要通過(guò)GB8624-2006燃燒性能A1級(jí)要 求和GB/T 20285-2006產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)ZA2級(jí)要求。(3)防火門門扇開(kāi)啟力 不應(yīng)大于80N，該規(guī)定間接要求防火門芯不能過(guò)重。(4)在進(jìn)行500次啟閉試 驗(yàn)后，防火門不應(yīng)有松動(dòng)、脫落、嚴(yán)重變形和啟閉卡阻現(xiàn)象。門扇開(kāi)啟、關(guān)閉 為運(yùn)行一次，運(yùn)行周期為8 14s,門扇開(kāi)啟角度為7(T ，該規(guī)定間接要求防火門芯要有一定的強(qiáng)度。(5)耐火性能按使用狀態(tài)，將試件安裝在試驗(yàn)框架上， 耐火試驗(yàn)前檢査試件，門扇應(yīng)開(kāi)啟靈活。通過(guò)閉門器等閉門裝置關(guān)閉門扇，使 防火鎖的斜舌碰上，不應(yīng)用鑰匙鎖閉門扇。按GB/T 7633規(guī)定進(jìn)行耐火試驗(yàn)。 耐火完整性和耐火隔熱性按GB/T 7633判定。試件應(yīng)在同一框架、同一狀態(tài)下 進(jìn)行配合公差、靈活性與耐火性能的檢驗(yàn)。防火門分為隔熱防火門(A類)、部 分隔熱防火門(B類)和非隔熱防火門(C類)，與老標(biāo)準(zhǔn)相比較，某些等級(jí)難 度有提高，如A1.50 (A類)耐火性能要求耐火隔熱性^ L5小時(shí)；耐火完整
性^ L5小時(shí)；在門背面所有測(cè)溫點(diǎn)溫度小于160'C;火焰不能竄到門背面；
燒完門保持完整性。比老標(biāo)準(zhǔn)GB 12955-1991延長(zhǎng)了 18分鐘。
從防火門新標(biāo)準(zhǔn)GB12955-2008對(duì)防火門芯材的要求可知，防火門芯材需要 具備以下幾點(diǎn)性能(1)在大火灼燒過(guò)程中，防火門芯材需要保持隔熱性和完 整性，防火門芯背火面基本沒(méi)有變形，這是芯材所必須要具備的最重要性能。
(2)芯材要輕，否則防火門將太重，而影響生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和使用，芯材較 合適的密度為0.4 g/cm3以內(nèi)。因此，防火門芯必須具有多孔結(jié)構(gòu)。(3)芯材 要有必要的強(qiáng)度和韌性。但^)t所周知，多孔材料的強(qiáng)度和韌性隨密度的降低下 降非常快。(4)芯材要無(wú)毒無(wú)害，在阻火的過(guò)程中，煙霧毒性符合ZA2級(jí)要求。 另外，為了符合市場(chǎng)的要求，還需要具備高效的生產(chǎn)率、成本較低等特點(diǎn)。
目前市場(chǎng)上主要幾種防火門芯材料主要為多孔引氣氧化鎂/氯化鎂板(簡(jiǎn)稱 多孔引氣氯氧鎂板)和珍珠巖板，它們的優(yōu)缺點(diǎn)如下多孔引氣氯氧鎂板具有 強(qiáng)度較高、表面光潔、耐老化性能優(yōu)良、易與門扇可靠粘結(jié)等優(yōu)點(diǎn)，氧化鎂與 氯化鎂形成5. 1.8相是強(qiáng)度高的主要原因。但也具有如下缺點(diǎn)(1)生產(chǎn)受季
節(jié)影響大。氣溫低濕度大時(shí)，形成5.1.8相時(shí)間長(zhǎng)；而氣溫高時(shí)固化太快，發(fā)
熱量大，散熱困難，導(dǎo)致性能差。所以質(zhì)量不易控制。(2)普通氧化鎂/氯化鎂板在23(TC低溫下，氯化鎂就會(huì)開(kāi)始分解，破壞5. 1.8相，導(dǎo)致在灼燒時(shí)，火 焰灼燒到哪里，哪里就會(huì)潰散，因此難以保障防火隔熱的可靠性。(3)必須使 用厚的板材才能達(dá)到甲級(jí)門要求。A1.50 (A類)市場(chǎng)上提供的板材至少有50 毫米厚，因此也需要使用較厚的門框木材和鋼板。(4)可反鹵、返霜；即氯化 鎂滲透到表面，對(duì)木板或鋼板有很大的腐蝕性。
珍珠巖板具有(1)生產(chǎn)效率高；(2)密度可在0.25 0.4g/cm3可調(diào)，防 火門芯較輕。(3)灼燒時(shí)不潰散等優(yōu)點(diǎn)。但存在的缺點(diǎn)為(1)強(qiáng)度較差， 用手稍用力就可扳斷。(2)灼燒的時(shí)候收縮與變形非常嚴(yán)重。(3)做A1.50 (A類)防火門芯需要使用較厚芯材，市場(chǎng)上提供的板材至少有50毫米厚。
從以上調(diào)查和分析可知，目前市場(chǎng)上的防火門芯材料主要具有在大火中灼 燒不可靠(潰散或扭曲變形)、防火隔熱性不好(A1.50 (A類)防火門至少要 使用50毫米厚的防火門芯)等不足。不能在火災(zāi)中起到有效的保護(hù)作用，有必 要開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)的防火隔熱材料。

發(fā)明內(nèi)容
一本發(fā)明的目的就是提供一種復(fù)合珍珠巖板及其制作方法，其防火隔熱性能 達(dá)到A1.50 (A類)防火門要求。同時(shí)具有密度小、芯材輕、芯材強(qiáng)度和韌性好、 灼燒過(guò)程中基本不變形、不潰散、灼燒后變?yōu)樘沾山Y(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)的防火門芯材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的主要組分包括珍珠巖、 硅酸鈉溶液、疏水劑、氫氧化鋁、碳酸鈣、硅灰石、磷酸、氧化鎂、白炭黑、 水。以珍珠巖100重量份為基準(zhǔn)，具體配比為硅酸鈉溶液50 70份；疏水劑 3~5份；氫氧化鋁5 11份；碳酸鈣3 6份；硅灰石7 12份；磷酸4 7份；氧 化鎂4 8份；白炭黑1~3份；水100~160份。
具體工藝為，將以上材料混勻后， 一次性加入模具中壓制成型，并在材料
5的上下兩面放置涂有白乳膠的阻燃布。脫模后得到上下兩面覆布的試樣，將其 放入烘箱中干燥，最后得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn)品，檢驗(yàn)出品。
通過(guò)以上配方和工藝所做的防火門芯材料，具有密度在0.28 0.35 g/cm3 之間可調(diào)。以密度為0.33g/ci^為例，其耐壓強(qiáng)度為1.15MPa，即每平方厘米可 承受11.5公斤壓力；在水中浸泡10天不散，有一定防水能力。將復(fù)合珍珠巖板 材在馬弗爐中于20(TC溫度下干燥2小時(shí)充分去除水分，在950'C馬弗爐中灼燒 90分鐘，材料重量損失為15 18%，灼燒后基本沒(méi)變形和扭曲。將42毫米厚的 復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼燒90分鐘，背火溫度最高測(cè)溫點(diǎn)為109°C，大大低 于GB 12955-2008背火溫度小于160'C的要求。將灼燒后的試樣裁切后測(cè)量力學(xué) 強(qiáng)度，灼燒后耐壓強(qiáng)度0.93 Mpa，結(jié)果顯示灼燒后材料仍然具有優(yōu)良的力學(xué)性 能，這一點(diǎn)對(duì)提高防火門的可靠性有很大的價(jià)值。
從電鏡照片看，90分鐘灼燒后本發(fā)明迎火面變成多孔陶瓷結(jié)構(gòu)；但在離迎 火面10毫米處即形成致密的陶瓷結(jié)構(gòu)，防止火焰竄透到背面，是本發(fā)明材料具 有優(yōu)良防火隔熱能力的主要原因。在迎火面26毫米處的掃描電鏡圖，與沒(méi)燒產(chǎn) 品微觀結(jié)構(gòu)一致，可看到開(kāi)孔珍珠巖。表明火焰沒(méi)有灼燒到此處，材料依然保 持多孔狀態(tài)。
上述檢驗(yàn)結(jié)果和電鏡微觀觀察在技術(shù)上也表明本發(fā)明所提供的技術(shù)可以 有效解決目前市場(chǎng)上防火門芯在大火灼燒下潰散或者變形扭曲的缺陷。同時(shí)， 本技術(shù)所做的材料也具有極其優(yōu)異的防火隔熱能力，僅使用42毫米厚的復(fù)合珍 珠巖板材即可以達(dá)到GB 12955-2008的防火隔熱要求。同時(shí)，本技術(shù)所生產(chǎn)的 防火門芯還具有成本低、密度可調(diào)、強(qiáng)度和韌性較好、生產(chǎn)效率高、有一定防 水能力等優(yōu)點(diǎn)。


圖l: 90分鐘灼燒后本發(fā)明迎火面的掃描電鏡圖。
圖2: 90分鐘灼燒后本發(fā)明離迎火面10毫米處的掃描電鏡圖。
圖3: 90分鐘灼燒后本發(fā)明離迎火面26毫米處的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施方法
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明的主要組分包括珍珠巖、硅酸鈉溶液、疏水劑、氫氧化鋁、碳酸鈣、 硅灰石、磷酸、氧化鎂、白炭黑、水。以膨脹珍珠巖100重量份為基準(zhǔn)，具體
配比為硅酸鈉溶液50 70份；疏水劑3 5份；氫氧化鋁5~11份；碳酸鈣3~6 份；硅灰石7 12份；磷酸4 7份；氧化鎂4 8份；白炭黑1~3份；水100~160 份。
其中珍珠巖選用普通開(kāi)口膨脹珍珠巖，容重為110 180公斤/米3;硅酸
鈉溶液的模數(shù)為3.0 3.5之間，其波美度為41;疏水劑采用硅油或白油。
具體工藝為，將上述材料混勻后， 一次性加入模具中在常溫下壓制成型，
壓制壓力為1.2 2.0MPa，保壓時(shí)間為5分鐘，在模具周邊需使用脫模劑；并在 材料的上下兩面放置涂有白乳膠的阻燃布，脫模后得到上、下兩面覆布的試樣， 將其放入烘箱中干燥，烘箱干燥溫度控制在為90 12(TC，干燥時(shí)間為4 6小 時(shí)，水含量控制在15%以內(nèi)；最后得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn)品，檢驗(yàn)出品。 下面介紹幾個(gè)具體實(shí)施例。
實(shí)施例l:以珍珠巖為IOO重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液50份；疏水劑4份； 氫氧化鋁8份；碳酸鈣3份；硅灰石7份；磷酸6份；氧化鎂8份；白炭黑1 份；水110份。將以上材料混勻后， 一次性加入模具中壓制成型，并在材料的 上下兩面放置涂有白乳膠的棉布。脫模后得到上下兩面都有棉布粘附的試樣， 將其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以內(nèi)。得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn)品，密度為0.28g/cm3，其耐壓強(qiáng)度為0.98MPa;在水中浸泡10天不散，有一定防水能 力。將42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼燒90分鐘，背火溫度最高測(cè)溫 點(diǎn)為117°C。灼燒后的試樣耐壓強(qiáng)度為0.65 Mpa。
實(shí)施例2:以膨脹珍珠巖為100重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液60份；疏水劑
5份；氫氧化鋁7份；碳酸鈣6份；硅灰石12份；磷酸4份；氧化鎂5份；白 炭黑2份；水130份。將以上材料混勻后，一次性加入模具中壓制成型，并
在材料的上下兩面放置涂有白乳膠的棉布。脫模后得到上下兩面都有棉布粘附
的試樣，將其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以內(nèi)。得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn) 品，密度為0. 33 g/cm3，其耐壓強(qiáng)度為1.05MPa。在水中浸泡10天不散，有一 定防水能力。將42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼燒90分鐘，背火溫度 最高測(cè)溫點(diǎn)為109°C。灼燒后的試樣耐壓強(qiáng)度為0.73Mpa。
實(shí)施例3:以膨脹珍珠巖為100重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液60份；疏水劑
3份；氫氧化鋁6份；碳酸鈣3份；硅灰石8份；磷酸7份；氧化鎂7份；白炭 黑2份；水120份。將以上材料混勻后， 一次性加入模具中壓制成型，并在 材料的上下兩面放置涂有白乳膠的棉布。脫模后得到上下兩面都有棉布粘附的
試樣，將其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以內(nèi)。得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn)品， 密度為0. 32 g/cm3，其耐壓強(qiáng)度為1.05MPa;在水中浸泡10天不散，有一定防 水能力。將42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼燒90分鐘，背火溫度最高 測(cè)溫點(diǎn)為112°C。灼燒后的試樣耐壓強(qiáng)度為0.71Mpa。
實(shí)施例4:以膨脹珍珠巖為100重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液70份；疏水劑
5份；氫氧化鋁10份；碳酸鈣5份；硅灰石10份；磷酸7份；氧化鎂9份；白 炭黑32份；水160份。將以上材料混勻后， 一次性加入模具中壓制成型， 并在材料的上下兩面放置涂有白乳膠的棉布。脫模后得到上下兩面都有棉布粘附的試樣，將其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以內(nèi)。得到一種多孔輕質(zhì) 產(chǎn)品，密度為0.35 g/cm3，其耐壓強(qiáng)度為1.32MPa;在水中浸泡10天不散，有 一定防水能力。將42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼90分鐘，背火溫度 最高測(cè)溫點(diǎn)為108°C。灼燒后的試樣耐壓強(qiáng)度為0.76Mpa。
實(shí)施例5:以膨脹珍珠巖為100重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液70份；疏水劑
4份；氫氧化鋁7份；碳酸鈣6份；硅灰石12份；磷酸5份；氧化鎂5份；白 炭黑l份；水150份。將以上材料混勻后，一次性加入模具中壓制成型，并
在材料的上下兩面放置涂有白乳膠的棉布。脫模后得到上下兩面都有棉布粘附
的試樣，將其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以內(nèi)。得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn) 品，密度為0. 35 g/cm3，其耐壓強(qiáng)度為1.27MPa;在水中浸泡10天不散，有一 定防水能力。將42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼90分鐘，背火溫度最 高測(cè)溫點(diǎn)為104'C。灼燒后的試樣耐壓強(qiáng)度為0.65Mpa。
實(shí)施例6:以珍珠巖為IOO重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液60份；疏水劑3份； 氫氧化鋁5份；碳酸鈣3份；硅灰石12份；磷酸4份；氧化鎂8份；白炭黑 2份；水140份。將以上材料混勻后， 一次性加入模具中壓制成型，并在材料 的上下兩面放置涂有白乳膠的棉布。脫模后得到上下兩面都有棉布粘附的試樣， 將其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以內(nèi)。得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn)品，密度
為O. 31 g/cm3，其耐壓強(qiáng)度為1.03MPa;在水中浸泡10天不散，有一定防水能 力。將42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材在火焰中灼90分鐘，背火溫度最高測(cè)溫點(diǎn) 為116'C。灼燒后的試樣耐壓強(qiáng)度為0.62Mpa。
權(quán)利要求
1、一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材，含珍珠巖、硅酸鈉溶液、疏水劑、氫氧化鋁、碳酸鈣、硅灰石、磷酸、氧化鎂、白炭黑、水，以珍珠巖100重量份為基準(zhǔn)，具體配比為硅酸鈉溶液50～70份；疏水劑3～5份；氫氧化鋁5～11份；碳酸鈣3～6份；硅灰石7～12份；磷酸4～7份；氧化鎂4～8份；白炭黑1～3份；水100～160份。
2、 一種制作如權(quán)利要求1所述的一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材的制作方法，其特征在于，它是按照權(quán)利要求1所述的組分和比例混勻， 一次性加 入模具中，在常溫下壓制成型，并在材料的上下兩面放置涂有白乳膠的棉布， 脫模后得到上、下兩面都有棉布粘附的試樣，然后將其放入烘箱中干燥一定時(shí) 間，得到一種多孔輕質(zhì)產(chǎn)品，檢驗(yàn)出品。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材，其特征在 于所述的珍珠巖選用普通開(kāi)口膨脹珍珠巖，容重為110 180公斤/米3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材，其特征在 于所述的硅酸鈉溶液的模數(shù)為3.0 3.5之間，其波美度為41。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材，其特征在 于所述疏水劑采用硅油或白油。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材的制作方法， 其特征在于所述的壓制壓力為1.2 2.0MPa，保壓時(shí)間為5分鐘，在模具周邊需 使用脫模劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型防火隔熱用復(fù)合珍珠巖板材的制作方法， 其特征在于所述的烘箱干燥溫度控制在為90 120°C，干燥時(shí)間為4 6小時(shí)， 含水量控制在15%以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型復(fù)合珍珠巖板材的配方及其制造方法。主要組分包括珍珠巖、硅酸鈉溶液、疏水劑、氫氧化鋁、碳酸鈣、硅灰石、磷酸、氧化鎂、白炭黑水，以珍珠巖100重量份為基準(zhǔn)，硅酸鈉溶液50～70份；疏水劑3～5份；氫氧化5～11份；碳酸鈣3～6份；硅灰石7～12份；磷酸4～7份；氧化鎂4～8份；白炭黑1～3份；水100～160份。本發(fā)明所提供的技術(shù)可以有效解決目前市場(chǎng)上防火門芯大火灼燒下潰散或者變形扭曲的缺陷，同時(shí)，本技術(shù)所做的材料也具有極其優(yōu)異防火隔熱能力，僅使用42毫米厚的復(fù)合珍珠巖板材即可以達(dá)到GB 12955-2008的防火隔熱要求。同時(shí)，本技術(shù)所生產(chǎn)的防火門芯還具有成本低、密度可調(diào)、強(qiáng)度和性較好、生產(chǎn)效率高、有一定防水能力等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B28/26GK101555121SQ20091004338
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者劉躍軍, 曾廣勝, 李福枝, 璞 石, 袁志慶 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)