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CN118479812B - 一种隔音保温防火板及其制备方法和应用 - Google Patents

一种隔音保温防火板及其制备方法和应用 Download PDF

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CN118479812B CN202410402160.2A CN202410402160A CN118479812B CN 118479812 B CN118479812 B CN 118479812B CN 202410402160 A CN202410402160 A CN 202410402160A CN 118479812 B CN118479812 B CN 118479812B
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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种隔音保温防火板及其制备方法和应用。该隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，由以下组分构成：硅酸盐水泥100份、改性填料3‑12份、陶瓷废渣20‑50份、粉煤灰10‑15份、环氧树脂8‑20份、固化剂1‑5份、水30‑70份、减水剂；制备改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2‑羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土混合，然后加入聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯，混合分散，然后干燥，制得改性填料。该隔音保温防火板同时具备良好的隔音、保温、防火效果，且充分利用陶瓷废渣、粉煤灰工业废料，起到变废为宝的作用。

Description

一种隔音保温防火板及其制备方法和应用
本申请是申请日为2024年01月19日，申请号为202410082700.3，发明名称为“一种隔音保温防火板及其制备方法和应用”的申请的分案申请。
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种隔音保温防火板及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展，高楼大厦林立，导致房间与房间之间的距离太近。隔音效果不好的门板或墙面，使得私人房间防噪音效果不佳，影响个人休息。同时，住在高楼层的居民，如果发生火灾，很难及时逃离，因此对门板或墙面的防火效果提出了更高的要求。
另外，夏天天气炎热，门板或墙面保温效果不佳，则容易导致室外热量通过保温效果不好的墙面或门板传到到室内，使得空调制冷效果不佳。反之，在冬天，室内暖气热量容易通过保温效果不佳的墙面或门板散失热量，特别是纬度高的地方，室外可达到零下40℃，室内的暖气热量极易流失，增加了能耗。
因此，亟需提供一种同时具备良好隔音保温防火板。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种隔音保温防火板及其制备方法和应用。本发明所述隔音保温防火板同时具备良好的隔音、保温、防火效果，特别适合冬天温度低、夏天温度高，以及需要隔音效果好的建筑。将本发明所述隔音保温防火板用作门板或墙面板，也可获得安静、安全的室内环境，能为人类提供良好的生活、工作环境。
本发明所述隔音保温防火板通过特定用量的硅酸盐水泥、改性填料、陶瓷废渣、粉煤灰、环氧树脂、固化剂、水反应得到。其中，改性填料是通过对纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土采用特定有机物(聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚丙烯酸酯)在水和丙三醇的溶剂环境下进行改性得到(聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚丙烯酸酯作为改性物质，硅烷偶联剂在含水的溶剂中发生水解，从而起到对有机和无机组分改性的作用，从而增强有机、无机组分的相容性。聚乙二醇、聚丙烯酸酯对无机组分，例如纳米三氧化二锑、纳米氧化钇具有改性作用，提升纳米三氧化二锑、纳米氧化钇的分散均匀性)。阻燃组分二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸通过与纳米三氧化二锑、纳米氧化钇的配合使用，一同用聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚丙烯酸酯在水和丙三醇的环境下进行改性，可使得获得的改性填料具有较好的隔音、保温、防火效果，特别是所述改性填料与硅酸盐水泥、陶瓷废渣、云母粉、粉煤灰混合时，有利于各组分相容性的改善，从而使得各组分分散均匀、稳定，最终使得所述隔音保温防火板同时具备良好的隔音、保温、防火效果。本发明所述隔音保温防火板充分利用陶瓷废渣、粉煤灰工业废料，起到变废为宝的作用。
本发明的第一方面提供一种隔音保温防火板。
具体的，一种隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，包括硅酸盐水泥100份、改性填料3-12份、陶瓷废渣20-50份、粉煤灰10-15份、环氧树脂8-20份、固化剂1-5份、水30-70份；
制备所述改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土混合，然后加入聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯，混合分散，然后干燥，制得所述改性填料。
优选的，制备所述改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土按照重量比为1：(0.5-3)：(3-10)：(2-8)：(0.5-2)的比例混合，然后加入聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯，其中，聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯与纳米三氧化二锑的重量比为(4-13)：(3-12)：(30-50)：(8-20)：1，在2000-4000转/分钟的转速下进行混合分散0.5-1.5小时，然后真空干燥，制得所述改性填料；所述溶剂包括水和丙三醇。
进一步优选的，制备所述改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土按照重量比为1：(1.5-2.5)：(4-8)：(3-6)：(0.5-1.5)的比例混合，然后加入聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯，其中，聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯与纳米三氧化二锑的重量比为(5-10)：(5-10)：(30-40)：(10-20)：1，混合分散，然后真空干燥，制得所述改性填料；所述溶剂包括水和丙三醇。
优选的，所述溶剂中，水和丙三醇的重量比为1：(0.8-1.5)。
优选的，所述原料组分还包括减水剂，例如聚羧酸减水剂。
优选的，所述陶瓷废渣的化学成分，包括SiC、SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2、CaO。
优选的，所述陶瓷废渣的化学成分，还包括K2O、Na2O。
优选的，所述陶瓷废渣的化学成分，按照质量分数计，包括：10-30％SiC、25-40％SiO2、15-22％Al2O3、0.5-4.5％Fe2O3、0.2-1.5％TiO2、0.5-2.8％MnO2、4-8％MgO、0-1.6％CaO、0-1.6％K2O、0-1.5％Na2O。
优选的，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂。
优选的，所述固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。
优选的，所述原料组分还包括羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉。
优选的，所述羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉的制备过程为：将羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、云母粉、水和丙三醇在1000-3000转/分钟的转速、40-55℃下进行混合分散1-3小时，然后干燥，制得所述羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉。云母粉经过改性后，可改善与其他组分的相容性，且有助于提高音、保温、防火板的隔音、保温效果。
优选的，所述羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉的制备过程为：将羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、云母粉、水和丙三醇按照重量比为5：(5-15)：(3-8)：(10-25)：(8-15)的比例混合分散，混合分散是在1000-3000转/分钟的转速、40-55℃下进行混合分散1-3小时，然后干燥，制得所述羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉。
优选的，所述硅烷偶联剂选自KH560和/或KH570。
优选的，所述隔音保温防火板的厚度为30-90mm，例如为30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm。
优选的，一种隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，包括硅酸盐水泥100份、改性填料3-12份、陶瓷废渣20-50份、粉煤灰10-15份、环氧树脂8-20份、固化剂1-5份、水30-70份、羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉5-10份。
更优选的，一种隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，包括硅酸盐水泥100份、改性填料5-12份、陶瓷废渣20-40份、粉煤灰10-12份、环氧树脂8-15份、固化剂1-5份、水30-60份、羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉5-10份、减水剂5-10份。
本发明的第二方面提供一种隔音保温防火板的制备方法。
具体的，一种隔音保温防火板的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，然后将硅酸盐水泥、改性填料、陶瓷废渣、粉煤灰、环氧树脂、搅拌混合，然后加入固化剂和水，继续搅拌混合，得到混合物料，将所述混合物料加入到模具中，然后固化成型，脱模，养护，制得所述隔音保温防火板。
优选的，所述羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉在加入粉煤灰时，同时加入。
优选的，所述陶瓷废渣、粉煤灰的目数为100-300目，例如为100目、200目、300目。
优选的，所述固化成型的条件是：温度为20-40℃，相对湿度为65-85％，固化成型的时间为24-48小时。
优选的，所述养护的条件是：温度为20-40℃，相对湿度为65-85％，养护的时间为24-48小时。
本发明的第三方面提供一种隔音保温防火板的应用。
上述隔音保温防火板在建筑领域中的应用。
一种门板，包括上述隔音保温防火板。
一种墙板，包括上述隔音保温防火板。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述隔音保温防火板通过特定用量的硅酸盐水泥、改性填料、陶瓷废渣、粉煤灰、环氧树脂、固化剂、水反应得到。其中，改性填料是通过对纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土采用特定有机物(聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚丙烯酸酯)在水和丙三醇的溶剂环境下进行改性得到。阻燃组分二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸通过与纳米三氧化二锑、纳米氧化钇的配合使用，一同用聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚丙烯酸酯在水和丙三醇的环境下进行改性，可使得获得的填料具有较好的隔音、保温、防火效果，特别是所述改性填料与硅酸盐水泥、陶瓷废渣、云母粉、粉煤灰混合时，有利于各组分相容性的改善，从而使得各组分分散均匀、稳定，最终使得所述隔音保温防火板同时具备良好的隔音、保温、防火效果。本发明所述隔音保温防火板充分利用陶瓷废渣、粉煤灰工业废料，起到变废为宝的作用。
(2)本发明所述隔音保温防火板的原料组分还包括羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉。云母粉经过改性后，可改善与其他组分的相容性，且有助于提高音、保温、防火板的隔音、保温效果。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
以下实施例和对比例使用的硅酸盐水泥为市售的普通硅酸盐水泥PO32.5。
实施例1：隔音保温防火板的制备
一种隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，为硅酸盐水泥100份、改性填料10份、陶瓷废渣25份、粉煤灰15份、环氧树脂10份(双酚A型环氧树脂5份、双酚F型环氧树脂5份)、固化剂4份(二乙烯三胺2份、三乙烯四胺2份)、聚羧酸减水剂1份、水60份；
陶瓷废渣的化学成分为：30％SiC、37.5％SiO2、20％Al2O3、3.5％Fe2O3、1％TiO2、2.0％MnO2、5％MgO、0.5％CaO、0.3％K2O、0.2％Na2O；
制备改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土按照重量比为1：1：4：3：1的比例混合，然后加入聚乙二醇4000、硅烷偶联剂KH560、溶剂、聚丙烯酸酯，其中，聚乙二醇4000、硅烷偶联剂KH560、溶剂(溶剂为水和丙三醇按照重量比1：1的比例构成)、聚丙烯酸酯与纳米三氧化二锑的重量比为5：5：40：10：1，在3000转/分钟的转速下进行混合分散1小时，然后真空干燥，制得改性填料。
隔音保温防火板的厚度为80mm。
一种隔音保温防火板的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，然后将硅酸盐水泥、改性填料、陶瓷废渣、粉煤灰、环氧树脂、搅拌混合，搅拌混合的搅拌速度为800转/分钟，搅拌混合的时间为1小时，然后加入固化剂和水，继续搅拌混合，搅拌混合的搅拌速度为800转/分钟，搅拌混合的时间为10分钟，得到混合物料，将混合物料加入到模具中，然后固化成型(温度为30℃，相对湿度为85％，固化成型的时间为36小时)，脱模，养护(温度为25℃，相对湿度为80％，养护的时间为48小时)，制得隔音保温防火板。
实施例2：隔音保温防火板的制备
一种隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，为硅酸盐水泥100份、改性填料5份、陶瓷废渣20份、粉煤灰10份、环氧树脂12份(双酚A型环氧树脂6份、双酚F型环氧树脂6份)、固化剂5份(二乙烯三胺2份、三乙烯四胺3份)、水70份；
陶瓷废渣的化学成分，按照质量分数计，为：30％SiC、35.5％SiO2、20％Al2O3、3.5％Fe2O3、1％TiO2、2.0％MnO2、7％MgO、0.5％CaO、0.3％K2O、0.2％Na2O；
制备改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土按照重量比为1：2：8：3：1.2的比例混合，然后加入聚乙二醇6000、硅烷偶联剂KH570、溶剂、聚丙烯酸酯，其中，聚乙二醇6000、硅烷偶联剂KH570、溶剂(溶剂为水和丙三醇按照重量比1：1.1的比例构成)聚丙烯酸酯与纳米三氧化二锑的重量比为5：8：35：12：1，在4000转/分钟的转速下进行混合分散1小时，然后真空干燥，制得改性填料。
隔音保温防火板的厚度为80mm。
一种隔音保温防火板的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，然后将硅酸盐水泥、改性填料、陶瓷废渣、粉煤灰、环氧树脂、搅拌混合，搅拌混合的搅拌速度为1000转/分钟，搅拌混合的时间为1小时，然后加入固化剂和水，继续搅拌混合，搅拌混合的搅拌速度为1000转/分钟，搅拌混合的时间为15分钟，得到混合物料，将混合物料加入到模具中，然后固化成型(温度为25℃，相对湿度为80％，固化成型的时间为48小时)，脱模，养护(温度为30℃，相对湿度为80％，养护的时间为48小时)，制得隔音保温防火板。
实施例3：隔音保温防火板的制备
一种隔音保温防火板，其原料组分，按重量份数计，为硅酸盐水泥100份、改性填料10份、陶瓷废渣25份、粉煤灰15份、环氧树脂10份(双酚A型环氧树脂5份、双酚F型环氧树脂5份)、固化剂4份(二乙烯三胺2份、三乙烯四胺2份)、聚羧酸减水剂1份、水60份、羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉6份；
陶瓷废渣的化学成分为：30％SiC、37.5％SiO2、20％Al2O3、3.5％Fe2O3、1％TiO2、2.0％MnO2、5％MgO、0.5％CaO、0.3％K2O、0.2％Na2O；
制备改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土按照重量比为1：1：4：3：1的比例混合，然后加入聚乙二醇4000、硅烷偶联剂KH560、溶剂、聚丙烯酸酯，其中，聚乙二醇4000、硅烷偶联剂KH560、溶剂(溶剂为水和丙三醇按照重量比1：1的比例构成)、聚丙烯酸酯与纳米三氧化二锑的重量比为5：5：40：10：1，在3000转/分钟的转速下进行混合分散1小时，然后真空干燥，制得改性填料；
羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉的制备过程为：将羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂KH560、云母粉、水和丙三醇按照重量比为5：10：5：15：10的比例混合分散，混合分散是在2000转/分钟的转速、45℃下进行混合分散1.5小时，然后真空干燥，制得羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉。
隔音保温防火板的厚度为80mm。
一种隔音保温防火板的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，然后将硅酸盐水泥、改性填料、陶瓷废渣、粉煤灰、羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉、环氧树脂、搅拌混合，搅拌混合的搅拌速度为800转/分钟，搅拌混合的时间为1小时，然后加入固化剂和水，继续搅拌混合，搅拌混合的搅拌速度为800转/分钟，搅拌混合的时间为10分钟，得到混合物料，将混合物料加入到模具中，然后固化成型(温度为30℃，相对湿度为85％，固化成型的时间为36小时)，脱模，养护(温度为25℃，相对湿度为80％，养护的时间为48小时)，制得隔音保温防火板。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中用等量的纳米三氧化二锑代替纳米氧化钇，其余过程与实施例1相同。即对比例1的改性填料制备过程中，不使用纳米氧化钇。
对比例2
与实施例1相比，对比例2中用等量的2-羧乙基苯基次磷酸代替二苯基二羟基硅烷，其余过程与实施例1相同。即对比例2的改性填料制备过程中，不使用二苯基二羟基硅烷。
对比例3
与实施例1相比，对比例3中陶瓷废渣的用量为55份、粉煤灰5份，其余组分及过程与实施例1相同。
产品效果测试
取实施例1、实施例3、对比例1-3制备的隔音保温防火板，在温度为30℃，相对湿度为80％的条件下养护14天后根据驻波管法测试吸音系数，参照标准JC275-1996测试导热系数，参照标准GB 8624-2012测试阻燃性，结果如表1所示。
表1
吸音系数(％) 导热系数(W/(m·k)) 阻燃性
实施例1 33 0.102 A1
实施例3 36 0.081 A1
对比例1 28 0.126 A1
对比例2 32 0.113 A2
对比例3 26 0.154 A2
从表1可以看出，实施例制备的隔音保温防火板的隔音、保温、防火性能明显优于对比例1-3。
从对比例1的效果数据可以看出，当使用纳米三氧化二锑代替纳米氧化钇时，板的隔音和保温效果显著下降。其原因主要在于缺少纳米氧化钇时，缺少了纳米氧化钇与纳米三氧化二锑的相互配合，对电子的传导以及纳米三氧化二锑的分散存在影响，从而使得板的隔音和保温效果下降。隔音、保温性能与隔音、保温性能的电子得失或传导功能密切相关，本发明充分利用了纳米氧化钇的电子得失性能，配合纳米三氧化二锑，起到对隔音保温防火板的隔音、保温性能的改进。
从对比例2的效果数据可以看出，改变阻燃成分后，板的隔音和保温效果影响不是很大，但板的阻燃效果影响显著。由此可见，本发明需要同时使用两种特定的阻燃组分来制备改性填料。本发明主要以2-羧乙基苯基次磷酸和二苯基二羟基硅烷作为阻燃组分来提高板的阻燃性能，虽然纳米三氧化二锑也具有一定的阻燃性，但本发明中纳米三氧化二锑的主要作用是配合上述其它组分改性后使得隔音保温防火板获得更好的隔音、保温性。
从对比例3的效果数据可以看出，改变陶瓷废渣和粉煤灰的用量后，各组分的相容性或分散均匀性存在显著不利影响，从而使得，所制备的板的隔音、保温、防火效果均显著降低。陶瓷废渣是一种工业废渣，在利用的过程中并非可以无限多的添加，本发明通过改性填料以及其它组分的配合使用，才使得陶瓷废渣的增加量能提升至50份，但如果还继续增加陶瓷废渣，即使配合对比例3中用量的改性填料以及对比例3中的其它组分，也会导致各组分的分散均匀性显著变差，从而使得隔音保温防火板的隔音、保温、防火效果均显著降低。
从实施例1和实施例3的效果数据可以看出，加入羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂改性的云母粉后，可显著提高板的隔音、保温效果。
另外，也按照标准GB/T50081-2002测试实施例1制备的隔音保温防火板的28天抗压强度，其结果为25.1MPa，具有良好的力学性能。
应用例
一种门板，包括实施例1制备的隔音保温防火板。
一种墙板，包括实施例3制备的隔音保温防火板。

Claims (8)

1.一种隔音保温防火板，其特征在于，其原料组分，按重量份数计，由以下组分构成：硅酸盐水泥100份、改性填料3-12份、陶瓷废渣20-50份、粉煤灰10-15份、环氧树脂8-20份、固化剂1-5份、水30-70份、减水剂；
制备所述改性填料的过程为：将纳米三氧化二锑、纳米氧化钇、二苯基二羟基硅烷、2-羧乙基苯基次磷酸、纳米蒙脱土按照重量比为1：（0.5-3）：（3-10）：（2-8）：（0.5-2）的比例混合，然后加入聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯，其中，聚乙二醇、硅烷偶联剂、溶剂、聚丙烯酸酯与纳米三氧化二锑的重量比为（4-13）：（3-12）：（30-50）：（8-20）：1，在2000-4000转/分钟的转速下进行混合分散0.5-1.5小时，然后真空干燥，制得所述改性填料；所述溶剂包括水和丙三醇。
2.根据权利要求1所述的隔音保温防火板，其特征在于，所述陶瓷废渣的化学成分包括SiC、SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2和CaO。
3.根据权利要求1所述的隔音保温防火板，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的隔音保温防火板，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的隔音保温防火板，其特征在于，所述隔音保温防火板的厚度为30-90mm。
6.权利要求1-5任一项所述的隔音保温防火板在建筑领域中的应用。
7.一种门板，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的隔音保温防火板。
8.一种墙板，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的隔音保温防火板。
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