专利名称：一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型复合珍珠岩板材的配方及其制作方法。属一种新型的 防火隔热材料，同时兼具优良的力学强度和良好的保温隔音能力。主要是用于 防火门芯，也可用于建筑中需要防火隔热的场合。
背景技术：
由于我国城市化程度越来越高，城市人口密度逐步增大，导致楼房越建越 高，因此消防的压力很大。如果没有性能可靠的消防产品和严格的监管措施， 高楼甚至是摩天大楼的火灾将会造成毁灭性的后果。防火门很早就安装于消防 通道中，对保障人员生命安全和财产安全起到了屏障作用。防火门主要由门框、 门芯、人造板和五金件等部分构成，从防火隔热的角度看，防火门芯起到最重 要、最关键的作用。
2009年以前的防火门芯材料较多使用硅酸铝纤维做防火隔热材料，硅酸铝 纤维在防火过程中有毒烟释放出，该毒烟对人员的伤害极大，不利于人员的逃 生和消防人员的救火工作。因此，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管 理委员会在2008年4月22号发布了防火门新标准GB 12955-2008，其中对芯材 的直接要求和间接要求主要有(1)芯材对人体无毒、无害，不得使用玻纤、 硅酸铝纤维、石棉等材料。(2)芯材需要通过GB8624-2006燃烧性能A1级要 求和GB/T 20285-2006产烟毒性危险分级ZA2级要求。(3)防火门门扇开启力 不应大于80N，该规定间接要求防火门芯不能过重。(4)在进行500次启闭试 验后，防火门不应有松动、脱落、严重变形和启闭卡阻现象。门扇开启、关闭 为运行一次，运行周期为8 14s,门扇开启角度为7(T ，该规定间接要求防火门芯要有一定的强度。(5)耐火性能按使用状态，将试件安装在试验框架上， 耐火试验前检査试件，门扇应开启灵活。通过闭门器等闭门装置关闭门扇，使 防火锁的斜舌碰上，不应用钥匙锁闭门扇。按GB/T 7633规定进行耐火试验。 耐火完整性和耐火隔热性按GB/T 7633判定。试件应在同一框架、同一状态下 进行配合公差、灵活性与耐火性能的检验。防火门分为隔热防火门(A类)、部 分隔热防火门(B类)和非隔热防火门(C类)，与老标准相比较，某些等级难 度有提高，如A1.50 (A类)耐火性能要求耐火隔热性^ L5小时；耐火完整
性^ L5小时；在门背面所有测温点温度小于160'C;火焰不能窜到门背面；
烧完门保持完整性。比老标准GB 12955-1991延长了 18分钟。
从防火门新标准GB12955-2008对防火门芯材的要求可知，防火门芯材需要 具备以下几点性能(1)在大火灼烧过程中，防火门芯材需要保持隔热性和完 整性，防火门芯背火面基本没有变形，这是芯材所必须要具备的最重要性能。
(2)芯材要轻，否则防火门将太重，而影响生产、运输、安装和使用，芯材较 合适的密度为0.4 g/cm3以内。因此，防火门芯必须具有多孔结构。(3)芯材 要有必要的强度和韧性。但^)t所周知，多孔材料的强度和韧性随密度的降低下 降非常快。(4)芯材要无毒无害，在阻火的过程中，烟雾毒性符合ZA2级要求。 另外，为了符合市场的要求，还需要具备高效的生产率、成本较低等特点。
目前市场上主要几种防火门芯材料主要为多孔引气氧化镁/氯化镁板(简称 多孔引气氯氧镁板)和珍珠岩板，它们的优缺点如下多孔引气氯氧镁板具有 强度较高、表面光洁、耐老化性能优良、易与门扇可靠粘结等优点，氧化镁与 氯化镁形成5. 1.8相是强度高的主要原因。但也具有如下缺点(1)生产受季
节影响大。气温低湿度大时，形成5.1.8相时间长；而气温高时固化太快，发
热量大，散热困难，导致性能差。所以质量不易控制。(2)普通氧化镁/氯化镁板在23(TC低温下，氯化镁就会开始分解，破坏5. 1.8相，导致在灼烧时，火 焰灼烧到哪里，哪里就会溃散，因此难以保障防火隔热的可靠性。(3)必须使 用厚的板材才能达到甲级门要求。A1.50 (A类)市场上提供的板材至少有50 毫米厚，因此也需要使用较厚的门框木材和钢板。(4)可反卤、返霜；即氯化 镁渗透到表面，对木板或钢板有很大的腐蚀性。
珍珠岩板具有(1)生产效率高；(2)密度可在0.25 0.4g/cm3可调，防 火门芯较轻。(3)灼烧时不溃散等优点。但存在的缺点为(1)强度较差， 用手稍用力就可扳断。(2)灼烧的时候收縮与变形非常严重。(3)做A1.50 (A类)防火门芯需要使用较厚芯材，市场上提供的板材至少有50毫米厚。
从以上调查和分析可知，目前市场上的防火门芯材料主要具有在大火中灼 烧不可靠(溃散或扭曲变形)、防火隔热性不好(A1.50 (A类)防火门至少要 使用50毫米厚的防火门芯)等不足。不能在火灾中起到有效的保护作用，有必 要开发性能更优的防火隔热材料。
发明内容
一本发明的目的就是提供一种复合珍珠岩板及其制作方法，其防火隔热性能 达到A1.50 (A类)防火门要求。同时具有密度小、芯材轻、芯材强度和韧性好、 灼烧过程中基本不变形、不溃散、灼烧后变为陶瓷结构等优点的防火门芯材料。
本发明的技术方案是通过以下途径实现的，本发明的主要组分包括珍珠岩、 硅酸钠溶液、疏水剂、氢氧化铝、碳酸钙、硅灰石、磷酸、氧化镁、白炭黑、 水。以珍珠岩100重量份为基准，具体配比为硅酸钠溶液50 70份；疏水剂 3~5份；氢氧化铝5 11份；碳酸钙3 6份；硅灰石7 12份；磷酸4 7份；氧 化镁4 8份；白炭黑1~3份；水100~160份。
具体工艺为，将以上材料混匀后， 一次性加入模具中压制成型，并在材料
5的上下两面放置涂有白乳胶的阻燃布。脱模后得到上下两面覆布的试样，将其 放入烘箱中干燥，最后得到一种多孔轻质产品，检验出品。
通过以上配方和工艺所做的防火门芯材料，具有密度在0.28 0.35 g/cm3 之间可调。以密度为0.33g/ci^为例，其耐压强度为1.15MPa，即每平方厘米可 承受11.5公斤压力；在水中浸泡10天不散，有一定防水能力。将复合珍珠岩板 材在马弗炉中于20(TC温度下干燥2小时充分去除水分，在950'C马弗炉中灼烧 90分钟，材料重量损失为15 18%，灼烧后基本没变形和扭曲。将42毫米厚的 复合珍珠岩板材在火焰中灼烧90分钟，背火温度最高测温点为109°C，大大低 于GB 12955-2008背火温度小于160'C的要求。将灼烧后的试样裁切后测量力学 强度，灼烧后耐压强度0.93 Mpa，结果显示灼烧后材料仍然具有优良的力学性 能，这一点对提高防火门的可靠性有很大的价值。
从电镜照片看，90分钟灼烧后本发明迎火面变成多孔陶瓷结构；但在离迎 火面10毫米处即形成致密的陶瓷结构，防止火焰窜透到背面，是本发明材料具 有优良防火隔热能力的主要原因。在迎火面26毫米处的扫描电镜图，与没烧产 品微观结构一致，可看到开孔珍珠岩。表明火焰没有灼烧到此处，材料依然保 持多孔状态。
上述检验结果和电镜微观观察在技术上也表明本发明所提供的技术可以 有效解决目前市场上防火门芯在大火灼烧下溃散或者变形扭曲的缺陷。同时， 本技术所做的材料也具有极其优异的防火隔热能力，仅使用42毫米厚的复合珍 珠岩板材即可以达到GB 12955-2008的防火隔热要求。同时，本技术所生产的 防火门芯还具有成本低、密度可调、强度和韧性较好、生产效率高、有一定防 水能力等优点。
图l: 90分钟灼烧后本发明迎火面的扫描电镜图。
图2: 90分钟灼烧后本发明离迎火面10毫米处的扫描电镜图。
图3: 90分钟灼烧后本发明离迎火面26毫米处的扫描电镜图。
具体实施方法
下面详细描述本发明的具体实施方式
。
本发明的主要组分包括珍珠岩、硅酸钠溶液、疏水剂、氢氧化铝、碳酸钙、 硅灰石、磷酸、氧化镁、白炭黑、水。以膨胀珍珠岩100重量份为基准，具体
配比为硅酸钠溶液50 70份；疏水剂3 5份；氢氧化铝5~11份；碳酸钙3~6 份；硅灰石7 12份；磷酸4 7份；氧化镁4 8份；白炭黑1~3份；水100~160 份。
其中珍珠岩选用普通开口膨胀珍珠岩，容重为110 180公斤/米3;硅酸
钠溶液的模数为3.0 3.5之间，其波美度为41;疏水剂采用硅油或白油。
具体工艺为，将上述材料混匀后， 一次性加入模具中在常温下压制成型，
压制压力为1.2 2.0MPa，保压时间为5分钟，在模具周边需使用脱模剂；并在 材料的上下两面放置涂有白乳胶的阻燃布，脱模后得到上、下两面覆布的试样， 将其放入烘箱中干燥，烘箱干燥温度控制在为90 12(TC，干燥时间为4 6小 时，水含量控制在15%以内；最后得到一种多孔轻质产品，检验出品。 下面介绍几个具体实施例。
实施例l:以珍珠岩为IOO重量份为基准，硅酸钠溶液50份；疏水剂4份； 氢氧化铝8份；碳酸钙3份；硅灰石7份；磷酸6份；氧化镁8份；白炭黑1 份；水110份。将以上材料混匀后， 一次性加入模具中压制成型，并在材料的 上下两面放置涂有白乳胶的棉布。脱模后得到上下两面都有棉布粘附的试样， 将其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以内。得到一种多孔轻质产品，密度为0.28g/cm3，其耐压强度为0.98MPa;在水中浸泡10天不散，有一定防水能 力。将42毫米厚的复合珍珠岩板材在火焰中灼烧90分钟，背火温度最高测温 点为117°C。灼烧后的试样耐压强度为0.65 Mpa。
实施例2:以膨胀珍珠岩为100重量份为基准，硅酸钠溶液60份；疏水剂
5份；氢氧化铝7份；碳酸钙6份；硅灰石12份；磷酸4份；氧化镁5份；白 炭黑2份；水130份。将以上材料混匀后，一次性加入模具中压制成型，并
在材料的上下两面放置涂有白乳胶的棉布。脱模后得到上下两面都有棉布粘附
的试样，将其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以内。得到一种多孔轻质产 品，密度为0. 33 g/cm3，其耐压强度为1.05MPa。在水中浸泡10天不散，有一 定防水能力。将42毫米厚的复合珍珠岩板材在火焰中灼烧90分钟，背火温度 最高测温点为109°C。灼烧后的试样耐压强度为0.73Mpa。
实施例3:以膨胀珍珠岩为100重量份为基准，硅酸钠溶液60份；疏水剂
3份；氢氧化铝6份；碳酸钙3份；硅灰石8份；磷酸7份；氧化镁7份；白炭 黑2份；水120份。将以上材料混匀后， 一次性加入模具中压制成型，并在 材料的上下两面放置涂有白乳胶的棉布。脱模后得到上下两面都有棉布粘附的
试样，将其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以内。得到一种多孔轻质产品， 密度为0. 32 g/cm3，其耐压强度为1.05MPa;在水中浸泡10天不散，有一定防 水能力。将42毫米厚的复合珍珠岩板材在火焰中灼烧90分钟，背火温度最高 测温点为112°C。灼烧后的试样耐压强度为0.71Mpa。
实施例4:以膨胀珍珠岩为100重量份为基准，硅酸钠溶液70份；疏水剂
5份；氢氧化铝10份；碳酸钙5份；硅灰石10份；磷酸7份；氧化镁9份；白 炭黑32份；水160份。将以上材料混匀后， 一次性加入模具中压制成型， 并在材料的上下两面放置涂有白乳胶的棉布。脱模后得到上下两面都有棉布粘附的试样，将其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以内。得到一种多孔轻质 产品，密度为0.35 g/cm3，其耐压强度为1.32MPa;在水中浸泡10天不散，有 一定防水能力。将42毫米厚的复合珍珠岩板材在火焰中灼90分钟，背火温度 最高测温点为108°C。灼烧后的试样耐压强度为0.76Mpa。
实施例5:以膨胀珍珠岩为100重量份为基准，硅酸钠溶液70份；疏水剂
4份；氢氧化铝7份；碳酸钙6份；硅灰石12份；磷酸5份；氧化镁5份；白 炭黑l份；水150份。将以上材料混匀后，一次性加入模具中压制成型，并
在材料的上下两面放置涂有白乳胶的棉布。脱模后得到上下两面都有棉布粘附
的试样，将其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以内。得到一种多孔轻质产 品，密度为0. 35 g/cm3，其耐压强度为1.27MPa;在水中浸泡10天不散，有一 定防水能力。将42毫米厚的复合珍珠岩板材在火焰中灼90分钟，背火温度最 高测温点为104'C。灼烧后的试样耐压强度为0.65Mpa。
实施例6:以珍珠岩为IOO重量份为基准，硅酸钠溶液60份；疏水剂3份； 氢氧化铝5份；碳酸钙3份；硅灰石12份；磷酸4份；氧化镁8份；白炭黑 2份；水140份。将以上材料混匀后， 一次性加入模具中压制成型，并在材料 的上下两面放置涂有白乳胶的棉布。脱模后得到上下两面都有棉布粘附的试样， 将其放入烘箱中干燥，水含量控制在15%以内。得到一种多孔轻质产品，密度
为O. 31 g/cm3，其耐压强度为1.03MPa;在水中浸泡10天不散，有一定防水能 力。将42毫米厚的复合珍珠岩板材在火焰中灼90分钟，背火温度最高测温点 为116'C。灼烧后的试样耐压强度为0.62Mpa。
权利要求
1、一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材，含珍珠岩、硅酸钠溶液、疏水剂、氢氧化铝、碳酸钙、硅灰石、磷酸、氧化镁、白炭黑、水，以珍珠岩100重量份为基准，具体配比为硅酸钠溶液50～70份；疏水剂3～5份；氢氧化铝5～11份；碳酸钙3～6份；硅灰石7～12份；磷酸4～7份；氧化镁4～8份；白炭黑1～3份；水100～160份。
2、 一种制作如权利要求1所述的一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材的制作方法，其特征在于，它是按照权利要求1所述的组分和比例混匀， 一次性加 入模具中，在常温下压制成型，并在材料的上下两面放置涂有白乳胶的棉布， 脱模后得到上、下两面都有棉布粘附的试样，然后将其放入烘箱中干燥一定时 间，得到一种多孔轻质产品，检验出品。
3、 根据权利要求1所述的一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材，其特征在 于所述的珍珠岩选用普通开口膨胀珍珠岩，容重为110 180公斤/米3。
4、 根据权利要求1所述的一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材，其特征在 于所述的硅酸钠溶液的模数为3.0 3.5之间，其波美度为41。
5、 根据权利要求1所述的一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材，其特征在 于所述疏水剂采用硅油或白油。
6、 根据权利要求2所述的一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材的制作方法， 其特征在于所述的压制压力为1.2 2.0MPa，保压时间为5分钟，在模具周边需 使用脱模剂。
7、 根据权利要求2所述的一种新型防火隔热用复合珍珠岩板材的制作方法， 其特征在于所述的烘箱干燥温度控制在为90 120°C，干燥时间为4 6小时， 含水量控制在15%以内。
全文摘要
本发明涉及一种新型复合珍珠岩板材的配方及其制造方法。主要组分包括珍珠岩、硅酸钠溶液、疏水剂、氢氧化铝、碳酸钙、硅灰石、磷酸、氧化镁、白炭黑水，以珍珠岩100重量份为基准，硅酸钠溶液50～70份；疏水剂3～5份；氢氧化5～11份；碳酸钙3～6份；硅灰石7～12份；磷酸4～7份；氧化镁4～8份；白炭黑1～3份；水100～160份。本发明所提供的技术可以有效解决目前市场上防火门芯大火灼烧下溃散或者变形扭曲的缺陷，同时，本技术所做的材料也具有极其优异防火隔热能力，仅使用42毫米厚的复合珍珠岩板材即可以达到GB 12955-2008的防火隔热要求。同时，本技术所生产的防火门芯还具有成本低、密度可调、强度和性较好、生产效率高、有一定防水能力等优点。
文档编号C04B28/26GK101555121SQ20091004338
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月13日 优先权日2009年5月13日
发明者刘跃军, 曾广胜, 李福枝, 璞 石, 袁志庆 申请人:湖南工业大学