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CN110467474B - 一种无机防火板及其制备方法 - Google Patents

一种无机防火板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防火材料技术领域，尤其涉及一种无机防火板及其制备方法。所述无机防火板由包含无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质、絮凝剂和水的原料制备得到；所述陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂；所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质和絮凝剂的质量比为114～138：6～14：15～25：0.8～1.2：1～1.5。本发明提供的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。实验表明，本发明提供的无机防火板按照GB/T9978做耐火测试实验，无机防火板的耐火时长均大于60min。同时，本发明提供的无机防火板的抗拉强度不小于1.56MPa。

Description

一种无机防火板及其制备方法
技术领域
本发明涉及防火材料技术领域，尤其涉及一种无机防火板及其制备方法。
背景技术
无机防火板主要适用于各类电压等级的电缆在支架或桥架上敷设时的防火保护和耐火分隔，在量应用在国内各类发电厂、化工企业、钢铁冶炼企业、矿山等电缆密集场所的电缆工程的防火阻燃。也是大型商场、酒店、宾馆、文体会馆、封闭式服装市场、轻工市场、影剧院等公共场所室内装饰防火阻燃工程的防火阻燃材料。
现在市场上比较好的无机防火板为玻镁板，主材质为氧化镁。申请号为201610758291.X的中国专利公开了一种无机防火板及其制造方法，其制备得到的无机防火板含有有机物，安全性能与环保性能较差，综合性能有待于提升。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无机防火板及其制备方法，本发明提供的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。
本发明提供了一种无机防火板，由包含无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质、絮凝剂和水的原料制备得到；所述陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂；
所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质和絮凝剂的质量比为114～138：6～14：15～25：0.8～1.2：1～1.5。
优选的，所述无机粉料包括针状硅灰石、水洗高岭土和氢氧化铝；
所述无机粉料的粒径为600～1500目。
优选的，所述陶瓷纤维混合料中，陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂的质量比为1～5：5～8：0.1～1。
优选的，所述陶瓷纤维包括陶瓷纤维喷吹棉、陶瓷纤维甩丝绵、氧化硅纤维和莫来石纤维中的一种或几种；
陶瓷纤维的直径为3～6μm。
优选的，所述硅溶胶的固含量为25～32％，pH值为9～10，粒度为10～20nm。
优选的，所述聚电解质包括明矾；所述絮凝剂包括淀粉。
本发明还提供了一种上文所述的无机防火板的制备方法，包括以下步骤：
A)将无机粉料、含陶瓷纤维混合料的水溶液、硅溶胶、含聚电解质的溶胶和含絮凝剂的溶胶混匀，得到浆料；
B)将所述浆料经脱水成型和烧结后，得到无机防火板。
优选的，所述脱水成型具体包括：
将所述浆料依次进行布浆重力脱水、真空吸滤脱水和压延脱水成型。
优选的，所述真空吸滤脱水的真空度为0.08～0.095MPa；
所述压延脱水成型的压榨压力为6～8MPa，所述压延脱水成型后的厚度为15～25mm。
优选的，所述烧结前，还包括干燥；
所述干燥的温度为100～120℃。
所述烧结的温度为600～700℃，所述烧结的时间为1～2.5h。
本发明提供了一种无机防火板，由包含无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质、絮凝剂和水的原料制备得到；所述陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂；所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质和絮凝剂的质量比为114～138：6～14：15～25：0.8～1.2：1～1.5。本发明提供的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。另外，本发明提供的无机防火板不含有有机物，安全环保。
本发明还提供了一种上文所述无机防火板的制备方法，包括以下步骤：A)将无机粉料、含陶瓷纤维混合料的水溶液、硅溶胶、含聚电解质的溶胶和含絮凝剂的溶胶混匀，得到浆料；B)将所述浆料经脱水成型和烧结后，得到无机防火板。本发明将无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、含聚电解质的溶胶和絮凝剂混匀，得到浆料，其中，陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂，聚酰胺环氧氯丙烷树脂虽然为有机物，但是经过后续的烧结处理，会完全除去聚酰胺环氧氯丙烷树脂，从而，得到本发明的无机防火板。采用本发明提供的制备方法得到的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。另外，本发明提供的制备方法不会将有机物引入板材中，安全环保。
实验结果表明，本发明提供的无机防火板按照GB/T9978做耐火测试实验，无机防火板的耐火时长均大于60min，能够达到一级耐火电缆槽盒的标准，耐火性能较优。同时本发明提供的无机防火板的抗拉强度不小于1.56MPa，抗拉强度较优。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种无机防火板，由包含无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质、絮凝剂和水的原料制备得到；所述陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂；
所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质和絮凝剂的质量比为114～138：6～14：15～25：0.8～1.2：1～1.5。
本发明中，所述无机防火板的原料包括无机粉料。在本发明的某些实施例中，所述无机粉料包括针状硅灰石、水洗高岭土和氢氧化铝。本发明对所述针状硅灰石、水洗高岭土和氢氧化铝的配比并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述针状硅灰石、水洗高岭土和氢氧化铝的质量比为6：14：100、6.5：15：105或7：16：115。在本发明的某些实施例中，所述无机粉料的粒径为600～1500目。
所述无机防火板的原料还包括陶瓷纤维混合料。所述陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂。
在本发明的某些实施例中，所述陶瓷纤维包括陶瓷纤维喷吹棉、陶瓷纤维甩丝绵、氧化硅纤维和莫来石纤维中的一种或几种。在本发明的某些实施例中，所述陶瓷纤维的直径为3～6μm。在某些实施例中，所述陶瓷纤维的直径为3～4μm。
本发明对所述高硅氧纤维的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。在本发明的某些实施例中，所述高硅氧纤维包括高硅氧短切纱。在本发明的某些实施例中，所述高硅氧纤维为天熠新材料(嘉兴)有限公司生产的高硅氧短切纱。
本发明中，所述聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE树脂)用作纤维分散剂。所述聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE树脂)经过后续的烧结可以被完全除去。本发明对所述聚酰胺环氧氯丙烷树脂的来源并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述聚酰胺环氧氯丙烷树脂为东莞市塑泰塑胶原料有限公司生产的聚酰胺环氧氯丙烷树脂。
在本发明的某些实施例中，所述陶瓷纤维混合料中，陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂的质量比为1～5：5～8：0.1～1。在某些实施例中，所述陶瓷纤维混合料中，陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂的质量比为4：6.5：0.38、3：6：0.3或2：7：0.8。
所述无机防火板的原料还包括结合剂硅溶胶。在本发明的某些实施例中，所述硅溶胶的固含量为25～32％，pH值为9～10，粒度为10～20nm。
所述无机防火板的原料还包括聚电解质。在本发明的某些实施例中，所述聚电解质包括明矾。本发明中，所述聚电解质为破乳剂，本发明进一步选择明矾作为破乳剂，能够使得硅溶胶破乳完全，结合剂不随滤水工艺的进行而流失。
所述无机防火板的原料还包括絮凝剂。在本发明的某些实施例中，所述絮凝剂包括淀粉。与其他絮凝剂相比，本发明进一步采用淀粉作为絮凝剂，能够使得物料间更充分均匀的絮凝结合，物料与溶剂完全分离，并增加产品湿态强度。
在本发明的某些实施例中，所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质和絮凝剂的质量比为114～138：6～14：15～25：0.8～1.2：1～1.5。在某些实施例中，所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质和絮凝剂的质量比为120：10.88：18：1.0：1.2、126.5：9.3：20：1.0：1.2或138：9.8：22：1.0：1.35。
所述无机防火板的原料还包括水。所述水用于将其中的一些原料配制成溶液或溶胶，从而得到浆料。
在本发明的实施例中，所述无机防火板的容重为500～1200kg/m3。在某些实施例中，所述无机防火板的容重为540kg/m3、700kg/m3或1000kg/m3。
本发明提供的无机防火板在受火时容易形成莫来石晶相，耐火度在1300～1400℃，耐火时间在1h以上，抗拉强度不小于1.56MPa。因此，本发明提供的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。
所述无机防火板由包含无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、聚电解质、絮凝剂和水的原料制备得到浆料，然后经脱水成型和烧结得到。因而，本发明提供的无机防火板中不含有有机物，安全环保。
本发明还提供了一种上文所述无机防火板的制备方法，包括以下步骤：
A)将无机粉料、含陶瓷纤维混合料的水溶液、硅溶胶、含聚电解质的溶胶和含絮凝剂的溶胶混匀，得到浆料；
B)将所述浆料经脱水成型和烧结后，得到无机防火板。
所述制备方法中，原料的组分和配比同上，在此不再赘述。
本发明先将无机粉料、含陶瓷纤维混合料的水溶液、硅溶胶、聚电解质溶液和絮凝剂溶液混匀，得到浆料。
在本发明的某些实施例中，所述含陶瓷纤维混合料的水溶液中，所述陶瓷纤维、高硅氧纤维、聚酰胺环氧氯丙烷树脂的总质量与水的质量比为1～5：10。在某些实施例中，所述陶瓷纤维、高硅氧纤维、聚酰胺环氧氯丙烷树脂的总质量与水的质量比为1：100、2：100或3：100。
本发明对所述含陶瓷纤维混合料的水溶液的制备方法并无特殊的限制，将陶瓷纤维、高硅氧纤维、聚酰胺环氧氯丙烷树脂和水在室温下搅拌混匀，即可得到含陶瓷纤维混合料的水溶液。
在本发明的某些实施例中，所述含聚电解质的溶胶的分散介质为水。在本发明的某些实施例中，所述含聚电解质的溶胶的质量分数为8～12％。在某些实施例中，所述含聚电解质的溶胶的质量分数为10％。本发明对所述含聚电解质的溶胶的制备方法并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述含聚电解质的溶胶由聚电解质和热水搅拌混合得到。
在本发明的某些实施例中，所述含絮凝剂的溶胶的分散介质为水。在本发明的某些实施例中，所述含絮凝剂的溶胶的质量分数为0.8～1.2％。在某些实施例中，所述含絮凝剂的溶胶的质量分数为1％。本发明对所述含絮凝剂的溶胶的制备方法并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述含絮凝剂的溶胶由絮凝剂和水搅拌混合得到。
得到浆料后，将所述浆料经脱水成型，得到中间产品。
在本发明的某些实施例中，所述脱水成型具体包括：
将所述浆料依次进行布浆重力脱水、真空吸滤脱水和压延脱水成型。
在本发明的某些实施例中，所述真空吸滤脱水的真空度为0.08～0.095MPa。在某些实施例中，所述真空吸滤脱水的真空度为0.085MPa或0.09Mpa。
在本发明的某些实施例中，所述压延脱水成型的压榨压力为6～8MPa。在某些实施例中，所述压延脱水成型的压榨压力为7MPa或7.5Mpa。在本发明的某些实施例中，所述压延脱水成型后的厚度为15～25mm。在某些实施例中，所述压延脱水成型后的厚度为25mm、20mm或15mm。
本发明进一步限定了所述脱水成型包括真空吸滤脱水，有效提升了板材的强度、耐火性能和生产效能。
本发明进一步采用压延脱水成型，用硅溶胶结合无机粉料与无机纤维，进一步使得本发明制得的防火无机板耐火性能较优，抗拉强度高，硬度大，可任意切割成各种形状，适用于各种防火封堵处，比如汇流排等混合贯穿物钢管。本发明的无机防火板因高温烧结后无有机物，受热或燃烧时，不产生有害气体，安全环保。
得到中间产品后，将所述中间产品进行烧结，得到无机防火板。
所述烧结的温度为600～700℃。在本发明的某些实施例中，所述烧结的温度为650℃、675℃或700℃。在本发明的某些实施例中，所述烧结的时间为1～2.5h。在某些实施例中，所述烧结的时间为1.5h、2h或2.5h。
在本发明的某些实施例中，所述烧结前，还包括干燥。在本发明的某些实施例中，所述干燥的温度为100～120℃。在某些实施例中，所述干燥的温度为105℃、110℃或115℃。本发明对所述干燥的时间并无特殊的限制，能够使得干燥后的产品含水率小于1％即可。
在本发明的某些实施例中，所述烧结后还包括抛光。本发明对所述抛光的方法及参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的抛光的方法及参数即可。
在本发明的某些实施例中，所述抛光后，可以直接涂油漆、贴面、贴瓷砖或贴金属箔。
本发明对上文采用的原料的来源并无特殊限制，可以为一般市售。
本发明将无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、含聚电解质的溶胶和絮凝剂混匀，得到浆料，其中，陶瓷纤维混合料包括陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂，聚酰胺环氧氯丙烷树脂虽然为有机物，但是经过后续特定温度下的烧结处理，会完全除去聚酰胺环氧氯丙烷树脂，从而，得到本发明的无机防火板。采用本发明提供的制备方法得到的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。另外，本发明提供的制备方法不会将有机物引入板材中，安全环保。
实验结果表明，本发明提供的无机防火板按照GB/T9978做耐火测试实验，无机防火板的耐火时长均大于60min，能够达到一级耐火电缆槽盒的标准，耐火性能较优。同时本发明提供的无机防火板的抗拉强度不小于1.56MPa，抗拉强度较优。将本发明的无机防火板产品切割100g，放在750℃下重烧3h，取出冷却，检测重量，计算各失重率均为0％。结果表明，本发明的无机防火板不含有有机物。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种无机防火板及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例所用的原料均为一般市售。
实施例1
将直径为3～4μm的陶瓷纤维标准喷吹棉4kg、高硅氧纤维6.5kg、PAE0.38kg和水搅拌混匀，所述陶瓷纤维标准喷吹棉、高硅氧纤维、PAE的总质量与水的质量比为3：100，得到陶瓷纤维混合料；加入6kg针状硅灰石、14kg水洗高岭土、100kg氢氧化铝粉与18kg硅溶胶，继续搅拌直至均匀，再加入1.0kg明矾(配制成质量分数为10％的溶胶)和1.2kg淀粉(配制成质量分数为10％的糊化液)，得到浆料；
将所述浆料在1m2模具中依次进行布浆重力脱水、真空吸滤脱水(吸滤真空度为0.085Mpa)与压延脱水成型(压延脱水成型的压榨压力为7Mpa，压至厚度为25mm)。在105℃烘干至含水率小于1％，然后在650℃下烧结1.5h，完全除去有机物，再经抛光切割，得到容重为540kg/m3的无机防火板。
实施例2
将直径为3～4μm的陶瓷纤维标准喷吹棉3kg、高硅氧纤维6kg、PAE 0.3kg和水搅拌混匀，所述陶瓷纤维标准喷吹棉、高硅氧纤维、PAE的总质量与水的质量比为2：100，得到陶瓷纤维混合料；加入6.5kg针状硅灰石、15kg水洗高岭土、105kg氢氧化铝粉与20kg硅溶胶，继续搅拌直至均匀，再加入1.0kg明矾(配制成质量分数为10％的溶胶)和1.2kg淀粉(配制成质量分数为10％的糊化液)，得到浆料；
将所述浆料在1m2模具中依次进行布浆重力脱水、真空吸滤脱水(吸滤真空度为0.085Mpa)与压延脱水成型(压延脱水成型的压榨压力为7Mpa，压至厚度为20mm)。在110℃烘干至含水率小于1％，然后在675℃下烧结2h，完全除去有机物，再经抛光切割，得到容重为700kg/m3的无机防火板。
实施例3
将直径为3～4μm的陶瓷纤维标准喷吹棉2kg、高硅氧纤维7kg、PAE 0.8kg和水搅拌混匀，所述陶瓷纤维标准喷吹棉、高硅氧纤维、PAE的总质量与水的质量比为1：100，得到陶瓷纤维混合料；加入7kg针状硅灰石、16kg水洗高岭土、115kg氢氧化铝粉与22kg硅溶胶，继续搅拌直至均匀，再加入1.0kg明矾(配制成质量分数为10％的溶胶)和1.35kg淀粉(配制成质量分数为10％的糊化液)，得到浆料；
将所述浆料在1m2模具中依次进行布浆重力脱水、真空吸滤脱水(吸滤真空度为0.09Mpa)与压延脱水成型(压延脱水成型的压榨压力为7.5Mpa，压至厚度为15mm)。在115℃烘干至含水率小于1％，然后在700℃下烧结2.5h，完全除去有机物，再经抛光切割，得到容重为1000kg/m3的无机防火板。
实施例4
将实施例1、2和3得到的无机防火板产品按照GB/T9978做耐火测试实验与抗拉实验，记录结果显示如表1所示。
表1实施例1、2和3得到的无机防火板的抗拉强度和耐火性能
样品名称 实施例1 实施例2 实施例3
耐火时长(min) 62 66 75
抗拉强度(Mpa) 1.56 1.61 1.80
从表1可以看出，实施例1、2、3得到的无机防火板的耐火时长均大于60min，能够达到一级耐火电缆槽盒的标准。所述无机防火板的抗拉强度不小于1.56MPa。因此，本发明提供的无机防火板具有优异的耐火性能和抗拉强度。
将上述实施例1、2和3得到的无机防火板产品进行有机物检测：将上述实施例1、2和3得到的无机防火板产品切割100g，放在750℃下重烧3h，取出冷却，检测重量，计算各失重率均为0％。结果表明，本发明的无机防火板不含有有机物。
实验结果表明，本发明提供的无机防火板按照GB/T9978做耐火测试实验，无机防火板的耐火时长均大于60min，能够达到一级耐火电缆槽盒的标准，耐火性能较优。同时本发明提供的无机防火板的抗拉强度不小于1.56MPa，抗拉强度较优。将本发明的无机防火板产品切割100g，放在750℃下重烧3h，取出冷却，检测重量，计算各失重率均为0％。结果表明，本发明的无机防火板不含有有机物。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种无机防火板，其特征在于，由无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、明矾、絮凝剂和水制备得到；所述陶瓷纤维混合料由陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂组成；
所述无机粉料由针状硅灰石、水洗高岭土和氢氧化铝组成；
所述无机粉料的粒径为600~1500目；
所述絮凝剂为淀粉；
所述无机粉料、陶瓷纤维混合料、硅溶胶、明矾和絮凝剂的质量比为114~138：6~14：15~25：0.8~1.2：1~1.5；
所述陶瓷纤维混合料中，陶瓷纤维、高硅氧纤维和聚酰胺环氧氯丙烷树脂的质量比为1~5：5~8：0.1~1；
所述无机防火板的制备方法包括以下步骤：
A）将无机粉料、含陶瓷纤维混合料的水溶液、硅溶胶、含明矾的溶胶和含絮凝剂的溶胶混匀，得到浆料；
B）将所述浆料经脱水成型和烧结后，得到无机防火板；
所述烧结的温度为600~700℃。
2.根据权利要求1所述的无机防火板，其特征在于，所述陶瓷纤维包括陶瓷纤维喷吹棉、陶瓷纤维甩丝绵、氧化硅纤维和莫来石纤维中的一种或几种；
陶瓷纤维的直径为3~6 μm。
3.根据权利要求1所述的无机防火板，其特征在于，所述硅溶胶的固含量为25%~32%，pH值为9~10，粒度为10~20 nm。
4.权利要求1所述的无机防火板的制备方法，包括以下步骤：
A）将无机粉料、含陶瓷纤维混合料的水溶液、硅溶胶、含明矾的溶胶和含絮凝剂的溶胶混匀，得到浆料；
B）将所述浆料经脱水成型和烧结后，得到无机防火板；
所述烧结的温度为600~700℃。
5.根据权利要求4所述的无机防火板的制备方法，其特征在于，所述脱水成型具体包括：
将所述浆料依次进行布浆重力脱水、真空吸滤脱水和压延脱水成型。
6.根据权利要求5所述的无机防火板的制备方法，其特征在于，所述真空吸滤脱水的真空度为0.08~0.095 MPa；
所述压延脱水成型的压榨压力为6~8 MPa，所述压延脱水成型后的厚度为15~25 mm。
7.根据权利要求6所述的无机防火板的制备方法，其特征在于，所述烧结前，还包括干燥；
所述干燥的温度为100~120℃；
所述烧结的时间为1~2.5 h。
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