一种建筑保温阻燃复合材料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种建筑保温阻燃复合材料及其制备方法，其中复合材料包括以下组分：硅藻土，硅酸铝，聚碳酸酯，季戊四醇，轻质碳酸钙，二氧化硅，环氧氯丙烷，酚醛树脂，丙烯酸，羧甲基纤维素，聚氯乙烯树脂，甲苯二异氰酸酯，安息香酸钠，钛酸酯，有机氢聚硅氧烷。制备方法为将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在惰性气体保护的条件下升温搅拌后再将剩余组分加入并在真空条件下加热反应得到建筑保温阻燃复合材料，该复合材料具有良好的阻燃、保温以及抗压强度，极大拓展了应用范围。

权利要求书
1.  一种建筑保温阻燃复合材料，其特征在于，以重量组分计包括：硅藻土20-30份，硅酸铝10-20份，聚碳酸酯5-10份，季戊四醇3-8份，轻质碳酸钙2-6份，二氧化硅3-7份，环氧氯丙烷4-10份，酚醛树脂10-15份，丙烯酸1-3份，羧甲基纤维素3-8份，聚氯乙烯树脂2-7份，甲苯二异氰酸酯3-6份，安息香酸钠2-8份，钛酸酯3-8份，有机氢聚硅氧烷3-9份。

2.  根据权利要求1所述的建筑保温阻燃复合材料，其特征在于，以重量组分计包括：硅藻土24-28份，硅酸铝13-17份，聚碳酸酯6-8份，季戊四醇5-7份，轻质碳酸钙3-5份，二氧化硅4-6份，环氧氯丙烷5-8份，酚醛树脂12-14份，丙烯酸2-3份，羧甲基纤维素6-8份，聚氯乙烯树脂4-6份，甲苯二异氰酸酯4-6份，安息香酸钠3-7份，钛酸酯5-7份，有机氢聚硅氧烷6-9份。

3.  根据权利要求1或2所述的建筑保温阻燃复合材料，其特征在于，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。

4.  一种权利要求1或2所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在惰性气体保护的条件下升温至70-80℃，搅拌40-60分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，真空条件下加热至70-80℃，搅拌20-30分钟，然后保持真空度降温至50-60℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌60-90分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。

5.  根据权利要求4所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中搅拌混合均匀的搅拌速度为180-200转/分钟，时间30-50分钟。

6.  根据权利要求4所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中惰性气体为氮气或氩气。

7.  根据权利要求4所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中真空条件的真空度为0.02-0.05MPa。

说明书一种建筑保温阻燃复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料制备领域，特别涉及一种建筑保温阻燃复合材料及其制备方法。
背景技术
目前建筑用能源占世界能源总消耗的比例很大，约27％左右，外墙保温材料的使用可以节约巨大的能量并减少CO2 的排放量，从此角度上而言，外墙外保温材料可称为绿色能源。在建筑业中使用保温材料已经成为节约能源的最佳方法之一。对于能源紧张的今天，开发综合性能良好的外墙保温材料迫在眉睫。
目前在我国外墙保温材料市场上，EPS( 聚苯乙烯泡沫)、XPS( 挤塑聚苯乙烯泡沫)以及聚氨酯泡沫板应用最广。但是这几种材料作为墙体保温材料也具有不可回避的缺点，即它们的燃烧等级均为B 级，为可燃材料，安全性不佳。通常民用保温材料应使用A 级不燃性材料，然而就目前市场上看，A 级保温材料只有玻璃棉、岩棉板、泡沫玻璃、玻化微珠几种。
目前用于外墙的无机建筑材料重量大，保温、防火性能差，容易脱落，不能满足现代建筑的要求。而有机类的防火保温材料，防火、防潮性能较差，耐候性差，抗压性能不佳，而且施工过程复杂。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种建筑保温阻燃复合材料及其制备方法，使得材料具有良好的阻燃与保温作用，同时具有良好的抗压与耐候性。
本发明的技术方案如下：
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土20-30份，硅酸铝10-20份，聚碳酸酯5-10份，季戊四醇3-8份，轻质碳酸钙2-6份，二氧化硅3-7份，环氧氯丙烷4-10份，酚醛树脂10-15份，丙烯酸1-3份，羧甲基纤维素3-8份，聚氯乙烯树脂2-7份，甲苯二异氰酸酯3-6份，安息香酸钠2-8份，钛酸酯3-8份，有机氢聚硅氧烷3-9份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料，可以优选为以重量组分计包括：硅藻土24-28份，硅酸铝13-17份，聚碳酸酯6-8份，季戊四醇5-7份，轻质碳酸钙3-5份，二氧化硅4-6份，环氧氯丙烷5-8份，酚醛树脂12-14份，丙烯酸2-3份，羧甲基纤维素6-8份，聚氯乙烯树脂4-6份，甲苯二异氰酸酯4-6份，安息香酸钠3-7份，钛酸酯5-7份，有机氢聚硅氧烷6-9份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料，所述二氧化硅可以为纳米二氧化硅。
一种以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在惰性气体保护的条件下升温至70-80℃，搅拌40-60分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，真空条件下加热至70-80℃，搅拌20-30分钟，然后保持真空度降温至50-60℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌60-90分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，步骤二中搅拌混合均匀的搅拌速度可以为180-200转/分钟，时间30-50分钟。
所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，步骤三中惰性气体可以为氮气或氩气。
所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，步骤四中真空条件的真空度可以为0.02-0.05MPa。
本发明提供的建筑保温阻燃复合材料通过特定的组分配比以及特定的方法制备得到，其阻燃性能达到了A级，导热系数达到了0.026 W/m·K以下，同时抗压强度达到了10MPa以上，耐中性盐雾试验达到了2000h表面无异常，极大拓展了该材料的应用范围。
具体实施方式：
实施例1
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土20份，硅酸铝10份，聚碳酸酯5份，季戊四醇3份，轻质碳酸钙2份，二氧化硅3份，环氧氯丙烷4份，酚醛树脂10份，丙烯酸1份，羧甲基纤维素3份，聚氯乙烯树脂2份，甲苯二异氰酸酯3份，安息香酸钠2份，钛酸酯3份，有机氢聚硅氧烷3份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为180转/分钟，时间30分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氮气保护的条件下升温至70℃，搅拌40分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，在真空度为0.02MPa的条件下加热至70℃，搅拌20分钟，然后保持真空度降温至50℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌60分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
实施例2
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土24份，硅酸铝13份，聚碳酸酯6份，季戊四醇5份，轻质碳酸钙3份，纳米二氧化硅4份，环氧氯丙烷5份，酚醛树脂12份，丙烯酸2份，羧甲基纤维素6份，聚氯乙烯树脂4份，甲苯二异氰酸酯4份，安息香酸钠3份，钛酸酯5份，有机氢聚硅氧烷6份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和纳米二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为185转/分钟，时间36分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氩气保护的条件下升温至72℃，搅拌45分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，在真空度为0.03MPa的条件下加热至75℃，搅拌23分钟，然后保持真空度降温至55℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌68分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
实施例3
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土26份，硅酸铝15份，聚碳酸酯7份，季戊四醇6份，轻质碳酸钙4份，纳米二氧化硅5份，环氧氯丙烷7份，酚醛树脂13份，丙烯酸3份，羧甲基纤维素7份，聚氯乙烯树脂5份，甲苯二异氰酸酯5份，安息香酸钠6份，钛酸酯6份，有机氢聚硅氧烷8份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和纳米二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为190转/分钟，时间45分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氮气保护的条件下升温至78℃，搅拌50分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，在真空度为0.03MPa的条件下加热至76℃，搅拌25分钟，然后保持真空度降温至56℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌80分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
实施例4
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土28份，硅酸铝17份，聚碳酸酯8份，季戊四醇7份，轻质碳酸钙5份，纳米二氧化硅6份，环氧氯丙烷8份，酚醛树脂14份，丙烯酸3份，羧甲基纤维素8份，聚氯乙烯树脂6份，甲苯二异氰酸酯6份，安息香酸钠7份，钛酸酯7份，有机氢聚硅氧烷9份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和纳米二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为195转/分钟，时间48分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氮气保护的条件下升温至80℃，搅拌55分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，在真空度为0.04MPa的条件下加热至76℃，搅拌28分钟，然后保持真空度降温至60℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌80分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
实施例5
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土30份，硅酸铝20份，聚碳酸酯10份，季戊四醇8份，轻质碳酸钙6份，纳米二氧化硅7份，环氧氯丙烷10份，酚醛树脂15份，丙烯酸3份，羧甲基纤维素8份，聚氯乙烯树脂7份，甲苯二异氰酸酯6份，安息香酸钠8份，钛酸酯8份，有机氢聚硅氧烷9份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和纳米二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为200转/分钟，时间50分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氩气保护的条件下升温至80℃，搅拌60分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，在真空度为0.05MPa的条件下加热至80℃，搅拌30分钟，然后保持真空度降温至60℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌90分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
对照例1
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土26份，硅酸铝15份，聚碳酸酯7份，季戊四醇6份，轻质碳酸钙4份，纳米二氧化硅5份，环氧氯丙烷7份，酚醛树脂13份，丙烯酸3份，羧甲基纤维素7份，聚氯乙烯树脂5份，甲苯二异氰酸酯5份，安息香酸钠6份，钛酸酯6份，有机氢聚硅氧烷8份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、聚碳酸酯、轻质碳酸钙和纳米二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为190转/分钟，时间45分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氮气保护的条件下升温至78℃，搅拌50分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯、有机氢聚硅氧烷加入到步骤三得到的混合物二中，加热至76℃，搅拌25分钟，继续搅拌80分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
对照例2
一种建筑保温阻燃复合材料，以重量组分计包括：硅藻土26份，硅酸铝15份，季戊四醇6份，轻质碳酸钙4份，纳米二氧化硅5份，环氧氯丙烷7份，酚醛树脂13份，丙烯酸3份，羧甲基纤维素7份，聚氯乙烯树脂5份，甲苯二异氰酸酯5份，钛酸酯6份，有机氢聚硅氧烷8份。
以上所述的建筑保温阻燃复合材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
步骤一，按照重量份称取各组分；
步骤二，将硅藻土、硅酸铝、轻质碳酸钙和纳米二氧化硅放入搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物一，其中搅拌速度为190转/分钟，时间45分钟；
步骤三，将步骤二混合均匀后的混合物加入到反应釜中，加入季戊四醇、环氧氯丙烷、酚醛树脂和羧甲基纤维素，在氮气保护的条件下升温至78℃，搅拌50分钟，得到混合物二；
步骤四，将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、钛酸酯加入到步骤三得到的混合物二中，在真空度为0.03MPa的条件下加热至76℃，搅拌25分钟，然后保持真空度降温至56℃，加入有机氢聚硅氧烷，继续搅拌80分钟，降至室温，得到建筑保温阻燃复合材料。
对以上实施例和对比例制备得到的建筑保温阻燃复合材料进行性能测试，结果如下：
项目阻燃性能/级导热系数/W/m·K抗压强度/MPa耐中性盐雾性/h（5%NaCl溶液）实施例1A级0.026102000h表面无异常实施例2A级0.021132000h表面无异常实施例3A级0.017152000h表面无异常实施例4A级0.022142000h表面无异常实施例5A级0.025122000h表面无异常对照例1A级0.085102000h表面颜色变化对照例2A级0.04262000h表面无异常
从以上试验结果可以看出，本发明提供的建筑保温阻燃复合材料具有良好的阻燃性能以及保温性能，同时材料具有良好的抗压强度以及耐中性盐雾性能，而对照例1与对照例2是在实施例3的基础上进行的进一步验证性试验，其中对照例1中在制备步骤四中没有进行真空条件下的混合反应，而直接将丙烯酸、聚氯乙烯树脂、甲苯二异氰酸酯、安息香酸钠、钛酸酯、有机氢聚硅氧烷加入到步骤三得到的混合物二中，加热至76℃，搅拌25分钟，继续搅拌80分钟，降至室温；结果导致最终产品导热系数明显上升，同时耐中性盐雾性明显变差；因此可以得出，真空条件的混合反应以及在特定条件下加入有机氢聚硅氧烷才能够使得最终得到的产品具有良好的各项性能。对照例2中没有加入聚碳酸酯与安息香酸钠，其他过程与实施例3相同，结果导致最终产品的导热系数升高，抗压强度下降，因此可以说明这两种组分的引入在本发明制备的复合材料中起到了增强保温性能以及抗压强度的作用。