專利名稱：一種三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑工程用保溫材料。特別涉及集整體性好、強(qiáng)度高、防火、保溫、裝飾于一體的新型無機(jī)保溫板材。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)，全球?qū)δ茉吹男枨筮_(dá)到一個(gè)前所未有的新高度。在中國，建筑能耗已達(dá)社會(huì)總能耗的1/3。而建筑采暖和制冷能耗在建筑全壽命周期中所占的比例約為60%。可見，做好建筑保溫工程是降低建筑能耗的一個(gè)重要途徑。目前，我國的建筑節(jié)能發(fā)展已進(jìn)入第三階段，即建筑節(jié)能要求達(dá)65%的新階段，按照公消[2011] 65號(hào)文件要求，外墻保溫采用A級(jí)防火材料，這對(duì)建筑保溫墻體材料有一個(gè)新的要求。目前，我國常用的建筑保溫材料包括有機(jī)、無機(jī)和復(fù)合保溫材料幾個(gè)種類。有機(jī)類的，如聚苯板、擠塑板、發(fā)泡聚氨酯等，此類材料因?yàn)椴荒軡M足建筑防火要求正在被逐步淘汰。無機(jī)類的加氣混凝土砌塊、保溫砂漿、珍珠巖水泥板、巖棉、玻璃棉等，加氣混凝土砌塊生產(chǎn)投入大，技術(shù)要求高，不利于大規(guī)模發(fā)展。保溫砂漿、珍珠巖水泥板、玻璃棉等施工難度大，強(qiáng)度低，建筑上使用較少。針對(duì)以上問題，最近，一種新型保溫材料發(fā)泡混凝土保溫板發(fā)展迅猛。這種發(fā)泡混凝土保溫板不但保溫性能優(yōu)異，而且能夠達(dá)到A級(jí)防火要求。其生產(chǎn)投入低，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能省力。但是，經(jīng)過幾年的工程應(yīng)用，其弊病也彰顯無遺:強(qiáng)度低，易開裂、破碎，易粉化，壽命短等。針對(duì)上述問題，本發(fā)明制備出一種高強(qiáng)度，不易開裂、破碎，不粉化，導(dǎo)熱系數(shù)小，防火等級(jí)達(dá)A級(jí)，低容重，壽命可達(dá)50年以上的三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明為解決建筑保溫板強(qiáng)度低，易開裂、破碎，易粉化，壽命短等問題而采用三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板的方法，制備一種強(qiáng)度高，不易開裂、破碎，不粉化，低導(dǎo)熱系數(shù)，低容重，防火等級(jí)為A級(jí)新型墻體保溫材料。技術(shù)方案:本發(fā)明三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板由三維間隔織物與發(fā)泡無機(jī)膠凝材料基體進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)而獲得；其中以三維間隔織物為增強(qiáng)體，在三維間隔織物內(nèi)充實(shí)發(fā)泡無機(jī)膠凝材料；其總厚度根據(jù)產(chǎn)品性能要求，在Icm IOcm之間調(diào)整。三維間隔織物是無機(jī)纖維或是有機(jī)纖維，或是上述兩種纖維混雜編織成的三維間隔織物。所述的發(fā)泡無機(jī)膠凝材料是硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、鎂質(zhì)無機(jī)膠凝材料、硫酸鈣無機(jī)膠凝材料或堿激發(fā)無機(jī)膠凝材料，或是上述膠凝材料中兩種或幾種的復(fù)合。該制備方法包括以下步驟:
第一步:選擇三維間隔織物、膠凝材料和發(fā)泡劑；第二步:制備發(fā)泡膠凝材料，將第一步中選擇的膠凝材料加水拌合均勻，與發(fā)泡劑加水制備的泡沫混合均勻，或者將膠凝材料、水、發(fā)泡劑一起混合均勻，發(fā)泡；第三步:制備三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)保溫板，將第二步制備的發(fā)泡膠凝材料澆注到第一步選擇的三維間隔織物中，或直接將織物壓入發(fā)泡膠凝材料中，養(yǎng)護(hù)硬化，制得所述保溫板。在第三步制得所述保溫板后，在所述三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)保溫板的外表面涂刷防水材料或者美觀材料。在第三步制得所述保溫板后，在所述三維間隔織物無機(jī)保溫板的外表面復(fù)合裝飾板，達(dá)到保溫裝飾一體化的功能。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下創(chuàng)新點(diǎn):(I)將三維間隔織物應(yīng)用到無機(jī)防火泡沫保溫板中，拓寬了三維間隔織物新的應(yīng)用領(lǐng)域，找到了三維間隔織物與保溫節(jié)能材料的結(jié)合點(diǎn)。(2)利用復(fù)合材料理論，使三維間隔織物與無機(jī)泡沫膠凝材料復(fù)合，發(fā)揮三維間隔織物對(duì)無機(jī)防火泡沫保溫板的復(fù)合增強(qiáng)效應(yīng)，制備出三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板。本發(fā)明對(duì)比以往技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):(I)三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火保溫板整體性好、強(qiáng)度高、變形小、不易開裂、破碎。在保溫板容重為300kg/m3時(shí) ，其抗壓強(qiáng)度達(dá)0.9MPa以上，遠(yuǎn)高于建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T266-2011《泡沫混凝土》中規(guī)定的抗壓強(qiáng)度0.3MPa的要求。特別是抗拉強(qiáng)度，能輕易達(dá)到
0.2MPa以上，較JGJ144-2008《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定的抗拉強(qiáng)度0.1MPa的要求高出100%以上。大大改善了現(xiàn)有泡沫保溫板強(qiáng)度低，易開裂、破碎等缺點(diǎn)，能獲得更高的服役壽命。(2)三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火保溫板防火性能好。本發(fā)明保溫板基體材料為無機(jī)膠凝材料，自身為不可燃材料。三維間隔織物若選用無機(jī)纖維編織，則其本身亦為不可燃材料，若選用高分子織物，織物埋入無機(jī)膠凝材料中，亦不可燃燒。所以本發(fā)明保溫板能達(dá)到A級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)。( 3 )三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火保溫板容重低。本發(fā)明技術(shù)方案中，膠凝材料經(jīng)過發(fā)泡后，其密度極低，三維間隔織物選用經(jīng)編或緯編疏織的三維間隔織物，其整體在保溫板中占的分?jǐn)?shù)較小。所以本發(fā)明保溫板容重可在150-1800kg/m3范圍內(nèi)自由調(diào)整。(4)三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火保溫板保溫性能好。基體膠凝材料經(jīng)過發(fā)泡處理，空氣微泡的引入大大降低了其導(dǎo)熱系數(shù)，其具有良好的保溫隔熱性能，本發(fā)明保溫板導(dǎo)熱系數(shù)低至 0.05W/ (m.K), ο( 5 )進(jìn)行第四步和第五步后，能生產(chǎn)出吸水率低，保溫裝飾一體化的保溫板。省去了傳統(tǒng)保溫材料必須的防水工序和裝飾工序，使施工過程更簡(jiǎn)化和易于進(jìn)行。(6)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能省力，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明保溫板制備工藝簡(jiǎn)單，無需蒸養(yǎng)，制備時(shí)，只需將發(fā)泡膠凝材料澆注到三維間隔織物中，自然養(yǎng)護(hù)至硬化即可。


圖1為三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火發(fā)泡保溫板的示意圖。其中有:三維間隔織物I和發(fā)泡無機(jī)膠凝材料2。三維間隔織物I又包括:上織布層①、下織布層②和中間纖維絲層③。
具體實(shí)施例方式將具有三維空間結(jié)構(gòu)的織物與發(fā)泡無機(jī)膠凝材料復(fù)合，硬化，生成一種具有高強(qiáng)度、不易開裂、破碎、不粉化、低導(dǎo)熱系數(shù)、低容重、A級(jí)防火的無機(jī)防火泡沫保溫板。該保溫板主要由三維間隔織物增強(qiáng)材料和發(fā)泡無機(jī)膠凝材料基體兩部分復(fù)合而成。其中，發(fā)泡無機(jī)膠凝材料通過發(fā)泡劑對(duì)膠凝材料發(fā)泡制得。三維間隔織物: 織物具有三維空間結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其包括:上織布層，下織布層，纖維絲層；其厚度、織物格局等可以根據(jù)產(chǎn)品性能要求進(jìn)行重新設(shè)計(jì)；其編織材料可以是無機(jī)纖維，如玻璃纖維，玄武巖纖維、碳纖維等，也可以是有機(jī)纖維，如聚乙烯、PET、尼龍、芳綸、聚酯樹脂纖維等，還可以是上述兩種或幾種纖維混雜編織成的三維間隔織物，織物的厚度可以根據(jù)工程實(shí)際需要，在1cm 10cm之間調(diào)整。膠凝材料:膠凝材料可以是硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、鎂質(zhì)無機(jī)膠凝材料、硫酸鈣無機(jī)膠凝材料、堿激發(fā)無機(jī)膠凝材料等，也可在上述膠凝材料中加入一定比例的輔助膠凝材料，如粉煤灰、硅灰、礦渣等。發(fā)泡劑:發(fā)泡劑為化學(xué)發(fā)泡劑或者物理發(fā)泡劑，并可適當(dāng)添加穩(wěn)泡劑、增稠劑等。其與水混合后通過發(fā)泡機(jī)或者化學(xué)反應(yīng)后能夠制得大量均勻、穩(wěn)定的微小氣泡。三維間隔織物與發(fā)泡無機(jī)膠凝材料:I)三維間隔織物與發(fā)泡無機(jī)膠凝材料復(fù)合后制備的三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板其整體性能得到大大提升；2)三維間隔織物對(duì)基體有良好的增強(qiáng)作用，使得基體的抗壓輕度、抗拉強(qiáng)度得到極大的改善；3)發(fā)泡膠凝材料具有低導(dǎo)熱系數(shù)、低強(qiáng)度和A級(jí)防火的性能；4)由三維間隔織物增強(qiáng)的發(fā)泡膠凝材料制備的保溫板具有高強(qiáng)度、低變形、不易開裂、破碎、不粉化、低導(dǎo)熱系數(shù)、A級(jí)防火的特征。三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板的制備方法包括以下步驟:第一步:選擇三維間隔織物、膠凝材料和發(fā)泡劑；第二步:配制發(fā)泡膠凝材料，將第一步中選擇的膠凝材料(或者摻入一定比例的輔助膠凝材料)加水拌合均勻，與發(fā)泡劑加水制備的泡沫混合均勻，或者將膠凝材料(或者摻入一定比例的輔助膠凝材料)、水、發(fā)泡劑一起混合均勻，發(fā)泡。第三步:制備三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)保溫板，將第二步制備的發(fā)泡膠凝材料澆注到第一步選擇的三維間隔織物中，養(yǎng)護(hù)硬化。該無機(jī)防火保溫保溫板的制備方法，還可以包含第四步，在所述三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)保溫板的外表面涂刷防水材料或者美觀材料；第五步，在所述三維間隔織物無機(jī)保溫板的外表面復(fù)合裝飾板，如金屬飾面，鋁塑板、仿大理石等，達(dá)到保溫裝飾一體化的功能。實(shí)施例1選取原材料:三維間隔織物為PET纖維三維間隔織物(厚度:20mm)，膠凝材料為硫鋁酸鹽水泥，輔助膠凝材料為粉煤灰，水，化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡劑為雙氧水。設(shè)計(jì)發(fā)泡保溫板容重為300kg/m3，其中水泥與粉煤灰的質(zhì)量比為4:1，水的質(zhì)量比水泥和粉煤灰的質(zhì)量之和為
0.7。按照上述配比，首先將水泥、粉煤灰和水混合，形成均勻凈漿；其次將發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑混合后加入到前述的凈漿中，攪拌均勻；最后將上述制得的漿體澆注到三維間隔織物中靜置，發(fā)泡，自然養(yǎng)護(hù)。24h后拆模,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d。測(cè)得其性能參數(shù)如下:容重為315kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.068W/ (m.K)，垂直面紗方向抗壓強(qiáng)度0.95MPa,經(jīng)向抗壓強(qiáng)度為0.78MPa，緯向抗壓強(qiáng)度為0.74MPa，垂直面紗方向抗拉強(qiáng)度為0.34MPa，經(jīng)向抗拉強(qiáng)度為0.27MPa，緯向抗拉強(qiáng)度為0.24MPa。而相同的配比， 在不用三維間隔織物增強(qiáng)的情況下制備的保溫板，其性能參數(shù)為:容重為310kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.066W/ (m.K)，抗壓強(qiáng)度0.65MPa，抗拉強(qiáng)度0.19MPa。三維間隔織物增強(qiáng)保溫板的抗壓強(qiáng)度提高約46%和抗拉強(qiáng)度提高約79%。實(shí)施例2選取原材料:三維間隔織物為PET纖維織物(厚度:20mm);膠凝材料為硅酸鹽水泥；化學(xué)發(fā)泡，其中水的質(zhì)量比水泥和粉煤灰的質(zhì)量之和為0.7。按照上述配比，首先將硅酸鹽水泥和水混合，攪拌，制備均勻的凈漿；再將發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑加入到凈漿中攪拌均勻；立即澆筑到織物中；24h后拆模，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天。測(cè)得其性能參數(shù)如下:容重307kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.07Iff/ (m.K)，垂直面紗方向抗壓強(qiáng)度為1.08MPa，經(jīng)向抗壓強(qiáng)度為0.87MPa，緯向抗壓強(qiáng)度0.80MPa為，垂直面紗方向抗拉強(qiáng)度為0.41MPa，經(jīng)向抗拉強(qiáng)度為0.32MPa，緯向抗拉強(qiáng)度為0.26MPa。而相同的配比在不用三維間隔織物增強(qiáng)的情況下制備的保溫板，其性能參數(shù)為:容重為289kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.063ff/ (m.K)，抗壓強(qiáng)度0.63MPa，抗拉強(qiáng)度0.23MPa。三維間隔織物增強(qiáng)保溫板的抗壓強(qiáng)度提高約71%和抗拉強(qiáng)度提高約78%。實(shí)施例3選取原材料:三維間隔織物為PET纖維織物(厚度:20mm);膠凝材料為硅酸鹽水泥，輔助膠凝材料為粉煤灰；化學(xué)發(fā)泡，設(shè)計(jì)發(fā)泡保溫板容重為250kg/m3。其中水泥與粉煤灰的質(zhì)量比為4:1，水的質(zhì)量比水泥和粉煤灰的質(zhì)量之和為0.8。按照實(shí)施例2中的步驟制備保溫板材，24h后拆模，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d。測(cè)得其性能參數(shù)如下:容重為253kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.053W/ (m.K)，垂直面紗方向抗壓強(qiáng)度為0.78MPa,經(jīng)向抗壓強(qiáng)度為0.59MPa，緯向抗壓強(qiáng)為0.54MPa，垂直面紗方向抗拉強(qiáng)度為0.24MPa，經(jīng)向抗拉強(qiáng)度為0.20MPa，緯向抗拉強(qiáng)度為0.19MPa。而相同的配比在不用三維間隔織物增強(qiáng)的情況下制備的保溫板，其性能參數(shù)為:容重為239kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.05W/ (m.K)，抗壓強(qiáng)度0.52MPa，抗拉強(qiáng)度0.17MPa。三維間隔織物增強(qiáng)保溫板的抗壓強(qiáng)度提高約50%和抗拉強(qiáng)度提高約41%。本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板，其特征在于該保溫板由三維間隔織物與發(fā)泡無機(jī)膠凝材料基體進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)而獲得；其中以三維間隔織物(I)為增強(qiáng)體，在三維間隔織物內(nèi)充實(shí)發(fā)泡無機(jī)膠凝材料(2);其總厚度根據(jù)產(chǎn)品性能要求，在Icm IOcm之間調(diào)整。
2.按照權(quán)利要求1所述的三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板，其特征在于，三維間隔織物(I)是無機(jī)纖維或是有機(jī)纖維，或是上述兩種纖維混雜編織成的三維間隔織物。
3.按照權(quán)利要求1所述的三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板，其特征在于所述的發(fā)泡無機(jī)膠凝材料是硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、鎂質(zhì)無機(jī)膠凝材料、硫酸鈣無機(jī)膠凝材料或堿激發(fā)無機(jī)膠凝材料，或是上述膠凝材料中兩種或幾種的復(fù)合。
4.一種如權(quán)利要求1所述的三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟: 第一步:選擇三維間隔織物、膠凝材料和發(fā)泡劑； 第二步:制備發(fā)泡膠凝材料，將第一步中選擇的膠凝材料加水拌合均勻，與發(fā)泡劑加水制備的泡沫混合均勻，或者將膠凝材料、水、發(fā)泡劑一起混合均勻，發(fā)泡； 第三步:制備三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)保溫板，將第二步制備的發(fā)泡膠凝材料澆注到第一步選擇的三維間隔織物中，或直接將織物壓入發(fā)泡膠凝材料中，養(yǎng)護(hù)硬化，制得所述保溫板。
5.按照權(quán)利要求4所述的所述的 三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板的制備方法，其特征在于，在第三步制得所述保溫板后，還在所述三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)保溫板的外表面涂刷防水材料或者美觀材料。
6.按照權(quán)利要求4所述的所述的三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板的制備方法，其特征在于，在第三步或第四步制得所述保溫板后，還在所述三維間隔織物無機(jī)保溫板的外表面復(fù)合裝飾板，達(dá)到保溫裝飾一體化的功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板及其制備方法，該保溫板由三維間隔織物與發(fā)泡無機(jī)膠凝材料基體進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)而獲得；其中以三維間隔織物(1)為增強(qiáng)體，在三維間隔織物內(nèi)充實(shí)發(fā)泡無機(jī)膠凝材料(2)；其總厚度根據(jù)產(chǎn)品性能要求，在1cm～10cm之間調(diào)整。該三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板具有整體性好，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，容重可調(diào)150-1800kg/m3，壽命長和A級(jí)防火等特點(diǎn)。大大改善了已有保溫板強(qiáng)度低，易開裂、破碎，易粉化，容重大，保溫效果差和壽命短的缺點(diǎn)，適于搬運(yùn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝，能夠達(dá)到與建筑壽命同周期。該三維間隔織物增強(qiáng)無機(jī)防火泡沫保溫板的制備方法工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能省力，適于大面積推廣生產(chǎn)應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B38/02GK103086740SQ20131001589
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者陳惠蘇, 周忠, 劉琳, 秦鴻根 申請(qǐng)人:東南大學(xué)