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1、(10)申请公布号 CN 103664119 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103664119 A (21)申请号 201310577828.9 (22)申请日 2013.11.15 C04B 28/14(2006.01) C04B 38/02(2006.01) C04B 14/14(2006.01) (71)申请人 大连工业大学 地址 116034 辽宁省大连市甘井子区轻工苑 1 号 (72)发明人 平清伟 王春 张健 炊颖 程小妮 牛梅红 李娜 石海强 (74)专利代理机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 代理人 赵淑梅 李馨 (54) 发明名称 一种阻燃。
2、节能保温材料 (57) 摘要 本发明涉及一种以火山灰、 硅藻土及废纸等 为原料制备阻燃节能保温材料的方法， 涉及建筑 保温材料生产技术和植物纤维资源、 工业无机废 弃物等综合利用领域。 一种阻燃节能保温材料， 所 述材料由组分 A 和发泡剂 B 为原料制成， 其中， 所 述 A 组分， 按质量百分比， 由下述组分组成 ： 火山 灰 35% 65%， 石膏 8% 26%， 硅藻土 12% 24%， 水泥 5% 15%， 纤维性阻裂剂 1% 5%， 阻燃剂 0.2%0.6%， 硬脂酸钙0.2%1.0%。 本发明提供 以火山灰、 硅藻土及废纸等为原料制备阻燃节能 保温材料， 能够满足 A 级不燃保温。
3、材料市场需求， 并能充分利用当地的廉价无机材料资源和生物质 资源。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103664119 A CN 103664119 A 1/1 页 2 1. 一种阻燃节能保温材料， 所述材料由组分 A 和发泡剂 B 为原料制成， 其中， 所述A组分， 按质量百分比， 由下述组分组成 ： 火山灰35%65%， 石膏8%26%， 硅藻土 12% 24%， 水泥 5% 15%， 纤维性阻裂剂 1% 5%， 阻燃剂 0.2% 0.6%， 硬脂酸。
4、钙 0.2% 1.0%， 所述纤维性阻裂剂选自废纸粉、 废纸纤维或矿物纤维中的至少一种。 2. 根据权利要求 1 所述的材料， 其特征在于 ： 所述 A 组分， 按质量百分比， 由下述组分 组成 ： 火山灰 50% 60%， 石膏 15% 24%， 硅藻土 15% 20%， 水泥 9% 11%， 纤维性阻裂剂 2% 4%， 阻燃剂 0.3% 0.5%， 硬脂酸钙 0.7% 0.9%。 3.根据权利要求1所述的材料， 其特征在于 ： 所述发泡剂B， 按质量百分比， 由下述组分 组成 ： 十二烷基苯磺酸钠 45% 55% 和马铃薯淀粉 55% 45%。 4. 根据权利要求 1 所述的材料， 其特征。
5、在于 ： 所述阻燃剂， 按质量百分比， 由下述组分 组成 ： 硼酸锌 75% 65%， 氢氧化铝 25% 35%。 5. 根据权利要求 1 所述的材料， 其特征在于 ： 所述材料按下述方法制备 ： 浆料 C 制备 ： 按组分 A 与水的质量比为 1.1 1.2 将纤维性阻裂剂、 阻燃剂和水混合 均匀后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石膏、 硬脂酸钙并混合均匀， 得浆料 C ； 泡沫 D 制备 ： 按发泡剂与水的比为 0.12 0.15g:10mL 将发泡剂 B 溶于水， 发泡， 得 泡沫 D ； 保温材料制备 ： 将步骤所得浆料 C 和步骤所得泡沫 D 按体积比 1:2 3 混合均 匀， 。
6、注入模型， 护养， 脱模， 干燥， 既得。 6. 根据权利要求 4 所述制备阻燃节能保温材料， 其特征在于 ： 所述步骤所得泡沫直 径为 1 2mm。 7. 根据权利要求 1 6 任一项所述材料， 其特征在于 ： 所述保温材料 ： 干密度为 440 550Kg/m3， 导热系数为 0.050 0.065W(mK)-1， 抗压强度为 500 1000KPa。 权 利 要 求 书 CN 103664119 A 2 1/4 页 3 一种阻燃节能保温材料 技术领域 0001 本发明涉及一种以火山灰、 硅藻土及废纸等为原料制备阻燃节能保温材料的方 法， 涉及建筑保温材料生产技术和植物纤维资源、 工业无机。
7、废弃物等综合利用领域。 背景技术 0002 能源问题已成为世界各国经济发展、 社会稳定的重大问题， 也是人类为可持续发 展必须予以解决的重大课题。节能是能源开发的一个重要方面， 建筑能耗在各国总能耗中 所占的比例已达 30% 40%， 而且有不断增加的趋势。因此必须大力发展绿色环保节能建 筑， 提高能源利用效率， 利用废弃物开发实用新产品， 满足各行业需要是 “变废为宝” 工业发 展的一个主要方向。 近年来， 国内因保温材料发生的火灾事故， 已让人们清楚地意识到了推 广应用具有良好防火性能的节能保温材料的必要性和紧迫性。因此， 保温材料的研发和保 温系统设计， 应将安全与节能、 防火与保温一起。
8、放在首要位置， 建材节能必须推进， 保温材 料亟待升级换代。 0003 虽然聚苯发泡材料在国内的一些大中城市中已得到比较普遍的应用， 但由于其阻 燃性能较差， 燃烧时散发有毒气体， 而无机泡沫保温材料燃烧性能达到 A 级 （不燃） 。随着科 技的发展， 人们对建筑材料的要求随之增高， 并且目前使用的建筑材料在节能、 防火、 保温 等方面不能满足有关部门的需要。因此， 国内外已经越来越重视研究、 开发、 应用以无机物 为主的保温材料。 0004 自 2009 年起， 国内造纸已赶超美国成为全球纸和纸板产量和消费量大国， 而废纸 纤维多次回用后不适宜于继续造纸。 因此， 国内有大量的廉价废纸资源。。
9、 火山灰在我国开发 利用程度不高， 硅藻土中二级土、 三级土绝大部分被废弃， 既浪费资源还会造成环境污染。 发明内容 0005 本发明的目的就是一种以火山灰、 硅藻土及纤维性阻裂剂等为原料制备的阻燃节 能保温材料， 能够满足 A 级不燃保温材料市场需求， 并能充分利用当地的廉价无机材料资 源和生物质资源。 0006 一种阻燃节能保温材料， 所述材料由组分 A 和发泡剂 B 为原料制成， 其中， 0007 所述 A 组分， 按质量百分比， 由下述组分组成 ： 火山灰 35% 65%， 石膏 8% 26%， 硅藻土 12% 24%， 水泥 5% 15%， 纤维性阻裂剂 1% 5%， 阻燃剂 0.2。
10、% 0.6%， 硬脂酸钙 0.2% 1.0%， 0008 所述纤维性阻裂剂选自废纸粉、 废纸纤维或矿物纤维中的至少一种。 0009 所述 A 组分中， 各个组分质量百分比之和为 100%。 0010 本发明中采用廉价的自然资源火山灰为骨料， 火山灰是一种火山喷发经剧烈冷却 而形成的细小颗粒， 本身无粘结力， 其中所含活性的玻璃体与水泥、 石膏等反应后可以形成 稳定且具有水硬性的胶凝物质， 如来自长白山的火山灰。 0011 本发明优选使用二级土、 三级硅藻土， 以达到废物利用的目的。 说 明 书 CN 103664119 A 3 2/4 页 4 0012 本发明中使用纤维性阻裂剂选自废纸粉、 废。
11、纸纤维或矿物纤维中的至少一种， 其 可防止保温材料固化成型后开裂， 优选为废纸纤维。 0013 本发明所述废纸粉指经废弃用纸破碎后制得的粉末， 优选其粒度为过 40 目的粉 末。 0014 本发明所述废纸纤维指废纸疏解后得到的纤维， 优选针叶材纤维。 0015 本发明所述阻燃节能保温材料， 优选所述 A 组分， 按质量百分比， 由下述组分组 成 ： 火山灰 50% 60%， 石膏 15% 24%， 硅藻土 15% 20%， 水泥 9% 11%， 纤维性阻裂剂 2% 4%， 阻燃剂 0.3% 0.5%， 硬脂酸钙 0.7% 0.9%。 0016 本发明所述阻燃节能保温材料优选所述发泡剂 B， 按。
12、质量百分比， 由下述组分组 成 ： 十二烷基苯磺酸钠 45% 55% 和马铃薯淀粉 55% 45%。 0017 本发明所用水泥、 石膏、 硅藻土、 阻燃剂、 十二烷基苯磺酸钠、 马铃薯淀粉、 硬脂酸 钙均可商业购得。 0018 本发明所述阻燃节能保温材料优选所述阻燃剂， 按质量百分比， 由下述组分组成 ： 硼酸锌 75% 65%， 氢氧化铝 25% 35%。 0019 本发明所述阻燃剂优选为硼酸锌和氢氧化铝的混合物。 硼酸锌作为一种无机阻燃 剂， 属于硼系阻燃剂， 具有优良的无毒、 无污染、 阻燃及抑烟等环保性能， 硼酸锌阻燃剂是一 种新型的、 性能优异的阻燃剂， 外观呈白色粉末， 熔点为98。
13、0， 毒性LD50大于10g/kg， 具有 热稳定性高、 粒度细、 体积质量小、 易分散、 无毒等显著特点， 可广泛应用于高层建筑中， 不 仅具有良好的阻燃效果， 而且无毒无害， 同时外加部分氢氧化铝， 以降低阻燃剂成本。 0020 本发明所述阻燃节能保温材料优选所述材料按下述方法制备 ： 0021 浆料 C 制备 ： 按组分 A 与水的质量比为 1.1 1.2 将纤维性阻裂剂、 阻燃剂和水 混合， 搅拌 3 5min 后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石膏、 硬脂酸钙并混合均匀， 得浆料 C ； 0022 泡沫 D 制备 ： 按发泡剂与水的比为 0.12 0.15g:10mL 将发泡剂 。
14、B 溶于水， 发 泡， 得泡沫 D ； 0023 保温材料制备 ： 将步骤所得浆料 C 和步骤所得泡沫 D 按体积比 1:2 3 混 合均匀， 注入模型， 护养， 脱模， 干燥， 既得。 0024 上述方法中， 优选步骤 ： 按组分 A 与水的质量比为 1.1 1.2 将纤维性阻裂剂 （废纸粉、 废纸纤维或矿物纤维中的至少一种） 加入水中进行疏解， 后加入阻燃剂搅拌 3 5min 后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石膏、 硬脂酸钙并搅拌 8 10min， 得浆料 C。 0025 所述废纸的疏解可于水力碎浆机、 纤维疏解机中进行。 0026 上述方法中， 优选步骤 ： 所述发泡是以机械搅拌的。
15、方法制得泡沫， 搅拌速度为 1000 1200r/min， 所得泡沫直径 1 2mm。 0027 所述机械搅拌发泡可于商业购得的发泡机中进行。 0028 上述方法中， 优选步骤 ： 将步骤所得泡沫D按体积比1:23缓慢倒入步骤 所得浆料 C 中， 搅拌混合 3 5min， 注入模型护养， 脱模， 干燥， 既得， 0029 所述养护条件为 ： 常温下放置 2 24h， 或在湿度 90% 95%， 温度 30 40条件 下护养 2 24h。 0030 本发明所述阻燃节能保温材料具有下述性能参数 ： 说 明 书 CN 103664119 A 4 3/4 页 5 0031 干密度为 440 550Kg。
16、/m3， 导热系数为 0.050 0.065W(mK)-1， 抗压强度为 500 1000KPa。 0032 本发明的有益效果是 ： 0033 1） 无污染。保温材料制备过程中无任何污染物产生、 排放。 0034 2） 投资省。 用火山灰代替大量水泥， 使用通用设备， 施工方便， 原料来源丰富， 价格 低廉。 0035 3） 节约能源。利用了火山灰、 硅藻土等污染环境的工业废渣， 提高废纸利用率， 替 代聚苯板等保温材料， 从而节约石油资源。 0036 4）建筑材料阻燃、 保温隔热性能良好。保温材料的导热系数保持在 0.050 0.065W(mK)-1。火山灰比重远小于水泥， 而且是无机不燃物。
17、， 石膏、 水泥、 硅藻土均属不 燃物， 并加入了阻燃剂。 具体实施方式 0037 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明， 但不以 任何方式限制本发明。 0038 下述实施例中所述试验方法， 如无特殊说明， 均为常规方法 ； 所述试剂和材料， 如 无特殊说明， 均可从商业途径获得。 0039 实施例 1 0040 浆料 C 制备 ： 将矿物纤维 19g 和 555g 水置于纤维疏解机中进行疏解， 后向所得 混合物加入硼酸锌 1.33g， 氢氧化铝 0.57g 搅拌 3min 后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石 膏、 硬脂酸钙并搅拌 8min， 得浆料 C， 其中。
18、， 火山灰 200g， 硅藻土 100g， 水泥 50g， 石膏 120g， 硬脂酸钙 3.9g ； 0041 泡沫 D 制备 ： 将发泡剂 B4g 和 300g 水置于发泡机进行发泡， 搅拌速度为 1100r/ min， 所得泡沫直径10.5mm， 其中发泡剂B按质量百分比， 由十二烷基苯磺酸钠50%和马铃 薯淀粉 50% 组成 ； 0042 保温材料制备 ： 将步骤所得泡沫 D 缓慢倒入步骤所得浆料 C 中， 搅拌混合 3min， 注入模型， 护养， 脱模， 干燥， 既得， 0043 所述养护条件为 ： 在湿度 90%， 温度 30条件下护养 24h。 0044 采用 GB/T5464-1。
19、999 标准对本发明的保温材料进行阻燃性能检测， 结果表明为 A 级不燃物。使用 YBF-3 型导热系数测试仪对本发明的保温材料进行导热系数测定， 其导热 系数为 0.061W(mK)-1。采用 GB/T11969-2008 标准对本发明的保温材料进行密度和强 度测定， 其干密度为 449Kg/m3, 抗压强度为 570KPa。 0045 实施例 2 0046 浆料 C 制备 ： 将废纸纤维 20g 和 575g 水置于纤维疏解机中进行疏解， 后向所得 混合物加入硼酸锌 1.33g， 氢氧化铝 0.57g 搅拌 3min 后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石 膏、 硬脂酸钙并搅拌 8min。
20、， 得浆料 C， 其中， 火山灰 255g， 硅藻土 100g， 水泥 50g， 石膏 75g， 硬 脂酸钙 3.9g ； 0047 泡沫 D 制备 ： 将发泡剂 B4g 和 300g 水置于发泡机进行发泡， 搅拌速度为 1100r/ min， 所得泡沫直径10.5mm， 其中发泡剂B按质量百分比， 由十二烷基苯磺酸钠50%和马铃 说 明 书 CN 103664119 A 5 4/4 页 6 薯淀粉 50% 组成 ； 0048 保温材料制备 ： 将步骤所得泡沫 D 缓慢倒入步骤所得浆料 C 中， 搅拌混合 3min， 注入模型， 护养， 脱模， 干燥， 既得， 0049 所述养护条件为 ： 在。
21、湿度 90%， 温度 30条件下护养 24h。 0050 采用 GB/T5464-1999 标准对本发明的保温材料进行阻燃性能检测， 结果表明为 A 级不燃物。使用 YBF-3 型导热系数测试仪对本发明的保温材料进行导热系数测定， 其导热 系数为 0.055W(mK)-1。采用 GB/T11969-2008 标准对本发明的保温材料进行密度和强 度测定， 其干密度为 541Kg/m3, 抗压强度为 510KPa。 0051 实施例 3 0052 浆料 C 制备 ： 将矿物纤维 10g， 废纸纤维 10g 和 600g 水置于纤维疏解机中进行 疏解， 后向所得混合物加入硼酸锌1.4g， 氢氧化铝0。
22、.6g搅拌3min后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石膏、 硬脂酸钙并搅拌 8min， 得浆料 C， 其中， 火山灰 300g， 硅藻土 80g， 水泥 50g， 石 膏 75g， 硬脂酸钙 4.2g ； 0053 泡沫 D 制备 ： 将发泡剂 B4g 和 300g 水置于发泡机进行发泡， 搅拌速度为 1100r/ min， 所得泡沫直径10.5mm， 其中发泡剂B按质量百分比， 由十二烷基苯磺酸钠50%和马铃 薯淀粉 50% 组成 ； 0054 保温材料制备 ： 将步骤所得泡沫 D 缓慢倒入步骤所得浆料 C 中， 搅拌混合 3min， 注入模型， 护养， 脱模， 干燥， 既得， 0055。
23、 所述养护条件为 ： 在湿度 90%， 温度 30条件下护养 24h。 0056 采用 GB/T5464-1999 标准对本发明的保温材料进行阻燃性能检测， 结果表明为 A 级不燃物。使用 YBF-3 型导热系数测试仪对本发明的保温材料进行导热系数测定， 其导热 系数为 0.053W(mK)-1。采用 GB/T11969-2008 标准对本发明的保温材料进行密度和强 度测定， 其干密度为 489Kg/m3, 抗压强度为 680KPa。 0057 实施例 4 0058 浆料 C 制备 ： 将废纸纤维 22g 和 640g 水置于纤维疏解机中进行疏解， 后向所得 混合物加入硼酸锌 1.54g， 氢。
24、氧化铝 0.66g 搅拌 3min 后依次加入火山灰、 水泥、 硅藻土、 石 膏、 硬脂酸钙并搅拌 8min， 得浆料 C， 其中， 火山灰 300g， 硅藻土 100g， 水泥 50g， 石膏 100g， 硬脂酸钙 4.6g ； 0059 泡沫 D 制备 ： 将发泡剂 B4g 和 300g 水置于发泡机进行发泡， 搅拌速度为 1100r/ min， 所得泡沫直径10.5mm， 其中发泡剂B按质量百分比， 由十二烷基苯磺酸钠50%和马铃 薯淀粉 50% 组成 ； 0060 保温材料制备 ： 将步骤所得泡沫 D 缓慢倒入步骤所得浆料 C 中， 搅拌混合 3min， 注入模型， 护养， 脱模， 干燥， 既得， 0061 所述养护条件为 ： 在湿度 90%， 温度 30条件下护养 24h。 0062 采用 GB/T5464-1999 标准对本发明的保温材料进行阻燃性能检测， 结果表明为 A 级不燃物。使用 YBF-3 型导热系数测试仪对本发明的保温材料进行导热系数测定， 其导热 系数为 0.064W(mK)-1。采用 GB/T11969-2008 标准对本发明的保温材料进行密度和强 度测定， 其干密度为 468Kg/m3, 抗压强度为 520KPa。 说 明 书 CN 103664119 A 6 。