專利名稱：非金屬無機粉末復合不燃材料及制造方法、板材片材及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合不燃材料及其制造方法、由該復合不燃材料制造的復合不燃板材、片材及其制造方法。
背景技術：
不燃材料及由其制造的復合不燃板材、片材主要應用于船舶、海上平臺、軍艦等居住、工作、休息、娛樂艙室裝修；潔凈室裝修、家具以及建筑非承重墻和隔墻等領域?，F(xiàn)將上述領域的現(xiàn)狀簡介如下一、目前船舶、海上平臺、軍艦等居住、工作、休息、娛樂、儲藏等艙室采用的隔熱防火材料、裝飾材料(壁板、天花板、防火門、衛(wèi)生單元等)對環(huán)境、人員、防火等有不同影響，分析如下1、船舶、海上平臺、軍艦等隔熱防火材料目前使用的是巖(礦)棉、玻璃棉、陶瓷棉(硅酸鋁)。巖(礦)棉、玻璃棉、陶瓷棉(硅酸鋁)易產生粉塵對環(huán)境有污染、對人員主要通過呼吸和皮膚進入人體產生危害。因此在生產、安裝、使用過程中對環(huán)境和人員產生危害，并且?guī)r(礦)棉、玻璃棉、陶瓷棉(硅酸鋁)無法回收利用。
2、船舶、海上平臺、軍艦等裝修材料(壁板、天花板、防火門、衛(wèi)生單元等)目前使用的金屬巖(礦)棉復合板、金屬鋁蜂窩復合板、金屬阻燃紙蜂窩復合板、硅酸鈣板、防火門
(1)金屬巖(礦)棉復合板易產生粉塵對環(huán)境、人員造成危害巖(礦)棉與鋼板使用的是有機化工合成粘接劑會揮發(fā)有害氣體且燃燒時放出有害氣體，強度、剛性一般。但其防火、耐火、隔熱、熱傳導系數(shù)小等優(yōu)點。
(2)金屬鋁蜂窩復合板耐火性能差、熱傳導系數(shù)大、有機化工合成粘接劑會揮發(fā)有害氣體且燃燒時放出有害氣體，價格貴，但具有不產生粉塵、重量輕、強度、剛性好等優(yōu)點。
(3)金屬阻燃紙蜂窩復合板耐火性能差、熱傳導系數(shù)大、阻燃劑和有機化工合成粘接劑會揮發(fā)有害氣體且燃燒時放出有害氣體，價格貴，但具有不產生粉塵、重量輕、強度、剛性好等優(yōu)點。
(4)硅酸鈣板重量重、內含致癌物質已經被國際海事組織確定禁止使用，但其具有耐火性能好優(yōu)點。
(5)目前船舶、海上平臺、軍艦等使用的防火門全部為鋼質防火門，價格貴、重量重、由于門扇內防火材料為巖(礦)棉、硅酸鈣板、陶瓷棉(硅酸鋁)同樣存在上述缺點，但其具有耐火性能好優(yōu)點。
上述材料都有一個共同的缺點就是大部分無法回收利用。
二、船舶、海上平臺、軍艦等居住、工作、休息、娛樂、儲藏等艙室的家具按國際海事組織《1993年國際海上人命安全公約》中第II部分2章第26條規(guī)定應使用不燃材料，目前海上平臺、軍艦使用的是金屬材料制作其價格貴、重量重、顏色單調、樣式單一不美觀；而一般船舶使用的材料為阻燃防火木板，不符合國際海事組織《1993年國際海上人命安全公約》中第II部分2章第26條的規(guī)定。
三、潔凈室廠房、工作間的隔墻、吊頂目前使用的產品非常多，例如金屬巖(礦)棉復合板、金屬鋁蜂窩復合板、金屬阻燃紙蜂窩復合板、金屬聚苯乙烯復合板、金屬聚氨酯復合板、金屬XPS復合板1、金屬巖(礦)棉復合板、金屬鋁蜂窩復合板、金屬阻燃紙蜂窩復合板在上述1.(2)中已經分析。
2、金屬聚苯乙烯復合板、金屬聚氨酯復合板、金屬XPS復合板耐火性能差，且燃燒產生有害氣體。
四、建筑非承重墻目前常用的是實心磚或空心磚，實心磚浪費土地資源。無論是實心磚還是空心磚作為非承重墻由于厚度原因浪費了建筑面積，且施工周期長。
五、建筑內裝飾隔墻目前常用的是石膏板，雖然節(jié)約了建筑面積，但石膏板施工繁瑣時間長。
綜合上述隨著全球經濟的發(fā)展、隨著人類對居住環(huán)境越來越重視，環(huán)保、安全、節(jié)能、可以回收利用的產品越來越受歡迎。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的在于針對以上所述現(xiàn)有隔熱防火材料存在著對環(huán)境和人員產生危害、不環(huán)保和無法回收等問題，提供一種環(huán)保、安全、節(jié)能、可回收利用的非金屬無機粉末復合不燃材料。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種制造本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃材料的方法。
本發(fā)明的第三個目的在于采用本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃材料，提供一種環(huán)保、安全、節(jié)能、可回收利用的非金屬無機粉末復合不燃板材、片材。
本發(fā)明的第四個目的在于提供一種制造本發(fā)明的復合不燃板材、片材的方法。
本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃材料，其原料的重量百分組成如下(1)非金屬無機粉末55～70％，(2)粘接劑10～30％，(3)增強材料 10～15％，(4)助劑相容劑2～4％，(5)改性劑1～3％。
所述非金屬無機粉末選自單種或兩種以上天然非金屬無機粉末、單種或兩種以上人工非金屬無機粉末，或天然非金屬無機粉末和人工非金屬無機粉末的混合物，所述天然非金屬無機粉末有陶瓷粉末、蛭石粉末、珍珠巖粉末、石英砂粉末、云母粉末、鈣質材料粉末等，所述人工非金屬無機粉末有氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物等。所述非金屬無機粉末的粒徑在60目以上，在80-200目之間較佳。
所述粘接劑為無機粘接劑，無機粘接劑選自硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、氧化鎂水泥或硼酸鹽。最佳粘接劑為中性固體水玻璃，一般選擇模數(shù)在2.5～3.3，比重為1.38～1.42g/cm3。
所述增強材料為無機材料或無機材料和有機材料的混合物，所述無機材料有玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、直徑1.0mm以下的云母渣等，所述有機材料有聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC或上述的回收塑料等粉末，當增強材料無機材料和有機材料的混合物時，有機材料在非金屬無機粉末復合不燃材料原料中的重量百分含量為3～5％。最佳增強材料為1.0mm以下的云母渣或陶瓷纖維無機材料與聚乙烯PE混合使用。
所述助劑相容劑包括(1)相溶劑，為酸酐或丙烯酸脂類接枝的各自基材的反應產物，在非金屬無機粉末復合不燃材料原料中的百分含量為0.2～1％；(2)固化劑，固化劑有氟硅酸鈉、石英粉等，最佳固化劑為200目的氟硅酸鈉。
所述改性劑為分散劑或表面活化劑或潤滑劑，潤滑劑有硬脂酸及其鹽類、低分子量聚乙烯蠟、低分子量聚丙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、石蠟等。
本發(fā)明的第二個目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃材料的制造方法，包括如下順序的步驟(1)按重量百分含量稱取各原料，將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到100～120℃，使非金屬無機粉末干燥到水含量＜2％；(2)往高速混合機中加入增強材料、助劑相容劑、改性劑，繼續(xù)升溫攪拌混合均勻到120℃放入冷混合機中，攪拌到常溫；(3)加入粘接劑，繼續(xù)攪拌混合均勻后排出料，即得非金屬無機粉末復合材料。
本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃板材或片材由本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃材料制成。
本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃板材、片材的制造方法，包括如下順序的步驟(1)將原料非金屬無機粉末、粘接劑、增強材料、助劑相容劑、改性劑按比例充分混合。此步較佳的方案是，先按重量百分含量稱取各原料，將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到100～120℃，使非金屬無機粉末干燥到水含量＜2％；再往高速混合機中加入增強材料、助劑相容劑、改性劑，繼續(xù)升溫攪拌混合均勻到120℃放入冷混合機中，攪拌到常溫；再加入粘接劑，繼續(xù)攪拌混合均勻后排出料；(2)經擠出機加熱并通過成型模具擠出成為板材、片材或連續(xù)輥壓法成為板材、片材。
如果要求板材、片材的耐火時間為1小時以上時，在所述第(2)步完成后所得的成型板材、片材表面噴涂陶瓷粉末，以增強板材、片材表面的耐磨損、耐腐蝕、耐火等性能。
本發(fā)明還可以在所述第(2)步完成后所得的成型的板材、片材表面印刷裝飾花紋色彩或表面貼PVC薄膜裝飾或表面噴塑裝飾或表面烤漆裝飾。
本發(fā)明的技術效果在于1、本發(fā)明的產品符合不燃性要求，具有很好的安全性本發(fā)明的非金屬無機粉末復合不燃材料利用非金屬無機粉末作為主料，以確保本發(fā)明材料具有不燃性、防火、耐火、吸音、抗腐蝕、防水、無毒；粘接劑以無機粘接劑為主，尤其是模數(shù)2.5～3.3之間的固體水玻璃，以確保發(fā)明材料具有不然燃性，增加材料粘接強度，燃燒時不產生有毒氣體及不揮發(fā)有害氣體；增強材料主要是選用大部分無機材料和少量有機材料混合物，無機材料確保本發(fā)明材料具有不燃性，少量有機材料(熱塑性樹脂)使融化后具有良好的流動性和增加材料強度和剛性，其中最佳為聚乙烯PE，其特點是燃燒后不產生有毒氣體、流動性更好，使用熱塑性樹脂的另外原因是可以使用回收的熱塑性樹脂。
2、本發(fā)明的復合不燃板材、片材的成本低廉取消了傳統(tǒng)產品金屬夾心板的薄鋼板，以降低成本，鋼板價格浮動比較大，所以傳統(tǒng)產品價格波動也比較大；3、本發(fā)明的復合不燃板材、片材各項機械性能高，再加工性強，應用的領域廣具有鋸、釘、刨、鉚、鉆等加工性能，比傳統(tǒng)金屬夾心板更具有再加工性能；4、本發(fā)明的復合不燃材料或板材、片材綠色環(huán)保，可以完全回收利用可以通過磨碎機磨成粉末再次回收利用。
本發(fā)明的復合不燃材料、板材、片材應用廣泛，可應用于船舶、海上平臺、軍艦等居住、工作、休息、娛樂艙室裝修，潔凈室裝修，家具，建筑非承重墻和隔墻等領域。
具體實施例方式
實施例一稱取下列原料100目石英砂粉(非金屬無機粉末)55kg，模數(shù)3.1中性固體水玻璃(粘接劑)30kg，
80目云母渣(增強材料)10kg，200目的氟硅酸鈉(固化劑) 3.5kg，乙烯-丙烯酸共聚物(EAA相溶劑)0.5kg，硬脂酸鈣(潤滑劑)1kg，然后將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到110～120℃，使非金屬無機粉末排濕干燥到水含量＜2％，加入助劑、改性劑、增強材料攪拌混合均勻到120℃卸料至高速冷混合機中，待混合料溫度到常溫加入粘接劑，高速攪拌5分鐘出料，即得非金屬無機粉末復合不燃材料。
將上述非金屬無機粉末復合不燃材料加入擠出機連續(xù)擠出，擠出機各段溫度是170℃、175℃、180℃、185℃；模頭溫度為180℃；熔體壓力10-18Map，熔體溫度170-175℃；擠出機轉速18-22rpm/min。擠出后經連續(xù)多次輥涂機輥涂表面裝飾花紋色彩、烘干、切斷，制得非金屬無機粉末復合不燃裝飾片材。
實施例二稱取下列原料200目蛭石粉(非金屬無機粉末) 70kg，模數(shù)3.1的中性固體水玻璃(粘接劑) 10kg，陶瓷纖維(增強材料)8kg，聚乙烯PE(增強材料)5kg，100目的石英粉(固化劑) 3kg，
聚丙烯酸(PAA相溶劑) 1kg，丙烯酸酯共聚物羧酸鹽(分散劑)3kg，然后將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到110～120℃，使非金屬無機粉末排濕干燥到水含量＜2％，加入助劑、改性劑、增強材料攪拌混合均勻后到120℃卸料至高速冷混合機中，待混合料溫度到常溫加入粘接劑，高速攪拌5分鐘出料，即為非金屬無機粉末復合不燃材料。
將上述非金屬無機粉末復合不燃材料加入擠出機連續(xù)擠出，擠出機各段溫度是100℃～150℃；模頭溫度為150℃；熔體壓力4-10Map，擠出機轉速30-50rpm/min。擠出后經連續(xù)多次輥涂機輥涂表面裝飾花紋色彩、烘干、切斷，制得非金屬無機粉末復合不燃裝飾板材。
實施例三稱取下列原料200目陶瓷粉末和200目珍珠巖粉末的混合物(非金屬無機粉末)64kg，其中200目陶瓷粉末32kg、200目珍珠巖粉末32kg，模數(shù)3.1的中性固體水玻璃(粘接劑)20kg，60目云母渣(增強材料) 11kg，200目的氟硅酸鈉(固化劑)2.8kg，乙烯-丙烯酸共聚物(EAA相溶劑) 0.2kg，聚四氟乙烯微粉(表面活化劑) 2kg，然后將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到110～120℃，使非金屬無機粉末排濕干燥到水含量＜2％，加入助劑、改性劑、增強材料攪拌混合均勻到120℃卸料至高速冷混合機中，待混合料溫度到常溫加入粘接劑，高速攪拌5分鐘出料，即得非金屬無機粉末復合不燃材料。
將上述非金屬無機粉末復合不燃材料加入擠出機連續(xù)擠出，擠出機各段溫度是170℃、175℃、180℃、185℃；模頭溫度為180℃；熔體壓力10-18Map，熔體溫度170-175℃；擠出機轉速18-22rpm/min。擠出后經連續(xù)多次輥涂機輥涂表面裝飾花紋色彩、烘干、切斷，制得非金屬無機粉末復合不燃裝飾片材。
實施例四稱取下列原料200目粉煤灰(非金屬無機粉末) 65kg，模數(shù)3.1中性固體水玻璃(粘接劑)17kg，60目云母渣(增強材料) 10kg，聚乙烯PE(增強材料) 5kg，200目的氟硅酸鈉(固化劑) 1kg，乙烯-丙烯酸共聚物(EAA相溶劑) 1kg，硬脂酸鈣(潤滑劑) 1kg，然后將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到110～120℃，使非金屬無機粉末排濕干燥到水含量＜2％，加入助劑、改性劑、增強材料攪拌混合均勻到120℃卸料至高速冷混合機中，待混合料溫度到常溫加入粘接劑，高速攪拌5分鐘出料，即得非金屬無機粉末復合不燃材料。
將上述非金屬無機粉末復合不燃材料加入擠出機連續(xù)擠出，擠出機各段溫度是170℃、175℃、180℃、185℃；模頭溫度為180℃；熔體壓力10-18Map，熔體溫度170-175℃；擠出機轉速18-22rpm/min。擠出后經連續(xù)多次輥涂機輥涂表面裝飾花紋色彩、烘干、切斷，制得非金屬無機粉末復合不燃裝飾片材。
權利要求
1.一種非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于其原料的重量百分組成如下(1)非金屬無機粉末55～70％，(2)粘接劑10～30％，(3)增強材料 10～15％，(4)助劑相容劑2～4％，(5)改性劑1～3％。
2.根據(jù)權利要求1所述的非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于所述非金屬無機粉末選自單種或兩種以上天然非金屬無機粉末、單種或兩種以上人工非金屬無機粉末，或天然非金屬無機粉末和人工非金屬無機粉末的混合物；所述天然非金屬無機粉末有陶瓷粉末、蛭石粉末、珍珠巖粉末、石英砂粉末、云母粉末、鈣質材料粉末，所述人工非金屬無機粉末有氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于所述粘接劑為無機粘接劑，無機粘接劑選自硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、氧化鎂水泥或硼酸鹽。
4.根據(jù)權利要求3所述的非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于所述粘接劑為中性固體水玻璃。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于所述增強材料為無機材料或無機材料和有機材料的混合物，所述無機材料有玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、直徑1.0mm以下的云母渣，所述有機材料有聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC或上述的回收塑料粉末，所述增強材料為無機材料和有機材料的混合物時，有機材料在非金屬無機粉末復合不燃材料原料中的重量百分含量為3～5％。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于所述助劑相容劑包括(1)相溶劑，為酸酐或丙烯酸脂類接枝的各自基材的反應產物，在非金屬無機粉末復合不燃材料原料中的百分含量為0.2～1％；(2)固化劑。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的非金屬無機粉末復合不燃材料，其特征在于所述改性劑為分散劑或表面活化劑或潤滑劑。
8.一種如權利要求1所述的非金屬無機粉末復合不燃材料的制造方法，其特征在于包括如下順序的步驟(1)按重量百分含量稱取各原料，將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到100～120℃，使非金屬無機粉末干燥到水含量＜2％；(2)往高速混合機中加入增強材料、助劑相容劑、改性劑，繼續(xù)升溫攪拌混合均勻到120℃放入冷混合機中，攪拌到常溫；(3)加入粘接劑，繼續(xù)攪拌混合均勻后排出料，即得非金屬無機粉末復合材料。
9.一種由權利要求1所述的非金屬無機粉末復合不燃材料制成的板材或片材。
10.一種權利要求9所述的板材或片材的制造方法，其特征在于包括如下順序的步驟(1)將原料非金屬無機粉末、粘接劑、增強材料、助劑相容劑、改性劑按比例充分混合；(2)經擠出機加熱并通過成型模具擠出成為板材、片材或連續(xù)輥壓法成為板材、片材。
11.根據(jù)權利要求10所述的板材或片材的制造方法，其特征在于所述第(1)步驟具體是，先按重量百分含量稱取各原料，將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱到100～120℃，使非金屬無機粉末干燥到水含量＜2％；再往高速混合機中加入增強材料、助劑相容劑、改性劑，繼續(xù)升溫攪拌混合均勻到120℃放入冷混合機中，攪拌到常溫；再加入粘接劑，繼續(xù)攪拌混合均勻后排出料。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的板材或片材的制造方法，其特征在于在所述第(2)步完成后所得的成型板材、片材表面噴涂增強板材、片材表面的耐磨損、耐腐蝕、耐火等性能的陶瓷粉末。
全文摘要
本發(fā)明為一種非金屬無機粉末復合不燃材料及制造方法、板材片材及制造方法。復合不燃材料的原料組成為，非金屬無機粉末55～70％，粘接劑10～30％，增強材料10～15％，助劑相容劑2～4％，改性劑1～3％。制造方法是，將非金屬無機粉末投入高速混合機中，攪拌加熱，加入增強材料、助劑相容劑、改性劑，繼續(xù)攪拌到120℃放入冷混合機中，攪拌到常溫，加入粘接劑，繼續(xù)攪拌均勻后即得。本發(fā)明的板材片材由非金屬無機粉末復合不燃材料經擠出機加熱并通過成型模具擠出或連續(xù)輥壓法而制得。本發(fā)明的產品成本低廉、環(huán)?？苫赜谩踩院?、機械性能高再加工性強，可應用于船舶、海上平臺、軍艦、潔凈室、家具、建筑非承重墻和隔墻等領域。
文檔編號C09K21/02GK1884438SQ200610061588
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權日2006年7月6日
發(fā)明者袁新周 申請人:袁新周