一种微调式组合拼装式建筑装饰板及其制备方法与流程

本发明涉及一种阻燃装饰板及其制备方法和包括该阻燃装饰板的阻燃材料。

背景技术：

前对木材及木质材料阻燃处理的研究很多，但现有的对木质材料进行阻燃处理的方法存在各种缺陷。如cn1911613a公开了一种木材阻燃处理工艺，该处理工艺是将木材放入密封的容器中，对包括木材在内的容器真空处理，再把阻燃液通过高压泵输入到处于真空状态的容器中，阻燃液在木材中达到饱和状态后，取出木材并进行干燥；所述阻燃液含有硫酸铵、磷酸氢二铵、硼酸和硼砂。该方法为加压浸注阻燃剂的方法，这种对木材处理方法存在一定的问题：(1)阻燃剂必须能够溶解于水中，以液体形式浸注到木材内，因此，树种的渗透性对其浸注量和浸注的均匀性有很大影响；(2)该无机类阻燃剂多数无法与木材形成化学结合，容易产生表面析出现象，影响后续的二次加工；(3)上述阻燃剂对木材的物理力学性能存在不良影响，如，mor(静曲强度)、moe(弹性模量)降低，脆性增加；(4)要想达到较高的阻燃级别，必须增加阻燃物质的浸注量；(5)经过处理的木材必须二次干燥，容易使木材产生二次开裂、变形，损耗增加。

如果是对成品胶合板进行阻燃处理时，通常用于生产胶合板的胶粘剂为酚醛树脂或三聚氰胺改性脲醛树脂，而且胶粘剂层对阻燃剂的扩散渗透有较大影响。如果表层单板残留较多阻燃剂时，产品容易产生吸湿和返霜现象，后续的二次加工能和油漆性能差，要是只对胶合板表层单板阻燃处理，往往达不到预期的阻燃效果，需要增加辅助处理或增加应用的限定条件。

在有机保温材料达到相关标准要求或增加一定辅助措施后，更应强调系统的整体防火安全性。保温材料防火等级的评价不能代表系统的整体防火安全性能或火灾发生时的真实状况，即使某些难燃级的材料在条件具备时也能剧烈燃烧，所以我们应该抓住外保温防火问题的重点。只有外保温系统整体的对火反应性能良好，系统的构造方式合理，才能保证建筑外保温系统的防火安全性能满足要求，对工程应用才具有广泛的实际意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供以高效节能、高寿命和高安全性、高施工速度为特点的新型外墙外保温板材。本发明在充分利用高效隔热保温材料的同时，将施工构造与节能相结合，得到了更高效率的外保温系统。

对本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种阻燃装饰板，其中，该阻燃装饰板包括板材组件和至少附着在沿所述板材组件厚度方向上的一侧表面的由含有阻燃胶粘剂的胶粘剂形成的阻燃胶粘剂层，所述板材组件至少包括一层木质单板，所述阻燃胶粘剂含有水溶性氨基树脂、脱水催化剂、成炭剂和辅助剂以及含或不含水；所述脱水催化剂选自多聚磷酸铵、三聚氰胺正磷酸盐和三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或多种；所述多聚磷酸铵的聚合度为20以上，水溶性不燃陶瓷保护层的组分及其组分含量按质量比为：矿渣微粉∶无机填料∶可再分散性乳胶粉∶水玻璃∶助剂∶气相纳米二氧化硅＝1～3∶0.2～1.2∶0.13～0.67∶1～2.3∶0.067～0.33∶0.067～0.13；

有机-无机复合增韧层为阻燃保温型聚合物砂浆，其组分及其组分含量按质量比：胶凝材料s∶陶瓷微珠∶羟乙基甲基纤维素∶可再分散性乳胶粉∶石灰石粉∶改性可膨胀石墨＝3～7∶1～2.3∶0～0.06∶0.2～0.8∶0～0.7∶0.5～2.5；

阻燃保温层的组分及其组分按质量比为：改性可发性聚苯乙烯∶改性可膨胀石墨＝1∶0.08～0.25。

按上述方案，所述的胶凝材料s的制备方法是按照质量比为p.o42.5r水泥∶42.5硫铝酸盐水泥∶硬石膏＝4.6∶1.9∶1取p.o42.5r水泥、42.5硫铝酸盐水泥和硬石膏充分混合均匀即可。

按上述方案，所述的改性可发性聚苯乙烯的制备方法是将水、聚苯乙烯母料、丁基萘磺酸钠、聚乙烯醇、丁烷、过氧化二异丙苯、溴代烷、抗氧剂按照质量比例1.6∶1∶0.03∶0.002∶0.1∶0.008∶0.01～0.02∶0.003混合，在温度为72±2℃、压力0.9±0.1mpa、95-100r/min的转速下进行浸渍反应10～12h得到改性可发性聚苯乙烯。

按上述方案，所述的改性可膨胀石墨的制备方法是将鳞片石墨、双氧水和发烟硝

酸混合，并在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，洗涤、抽滤，滴加乙酸溶液并不断搅拌，反应60～120min，水洗，抽滤，烘干，得改性可膨胀石墨；或者按照质量比鳞片石墨∶kmno4＝1∶0.2～0.4的比例向鳞片石墨中加入kmno4，搅拌均匀，加入hclo3溶液并保持35℃间歇搅拌反应60～120min，然后水洗，抽滤，烘干即可得到改性可膨胀石墨。

本发明中各主要原材料的作用为：

改性可发性聚苯乙烯，为可发泡性高分子材料，在其预发泡和二次发泡成型后为主要的保温隔热材料，有较低的导热系数；其中添加了溴代烷，为卤代烷类阻燃剂，能够与燃烧生成的活性自由基oh·反应生h2o，使oh基和热量大量减少，从而达到高效阻燃的作用；

改性可膨胀石墨，为膨胀型阻燃剂，其作用是在较高温度下能产生体积大幅度膨胀或产生泡沫状物质覆盖于表面，形成稳定的隔热覆盖层，起隔绝空气、高效隔热作用，从而达到阻燃目的，同时根据结合物质的不同，还会因受热而产生co2，nh3，h2o等不燃气体，使高分子聚合物受热分解释放的可燃气体被稀释而达到阻燃的效果；

胶凝材料s，起主要的胶凝作用，与水反应，生成c-s-h、钙矾石和ca(oh)2等，提高体系的强度；

可再分散性乳胶粉，其作用是调整胶凝材料的粘结性能、流变性能，提高体积稳定性；

水玻璃，其作用是与活性基料矿粉形成稳定致密的硅氧网络层和水化硅酸钙保护层；

无机填料，其作用是填充在胶凝材料内部起到提高强度的作用；

陶瓷微珠，一种空心无机轻骨料，化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有颗

粒细、中空、质轻、保温、高强、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种功能；

水性润湿分散剂，一种无机涂料助剂，适用于无机涂料的湿润分散，保持料浆良好的分散性和流动性，能够较大的提高涂料的展色力和光泽；

丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯，一种无机涂料的成膜助剂，可降低涂料的玻璃化温此外，本发明还提供了一种阻燃材料，该阻燃材料包括基材和贴附于基材表面的阻燃装饰板，所述阻燃装饰板为本发明提供的阻燃装饰板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1)高效节能与耐久性：阻燃保温层在其制备过程中通过对温度制度和压力制度的控制，提高了聚合物泡沫颗粒的堆积紧密度，与常用的普通xps板和eps板相比，有更高的抗拉强度和更低热渗流系数，并使聚合物保温板的密度控制22±2kg/m3。其导热系数可控制在0.030-0.038w/(m·k)，优于常用eps板和xps挤塑板(eps板导热系数为0.042w/m·k，xps板导热系数为0.038w/m·k)；有机-无机复合增韧层中加入的陶瓷微珠和水溶性不燃陶瓷保护层加入的气相纳米二氧化硅能够有效起到复合保温隔热、防辐射、抗老化等

功能；

2)高等级阻燃性：在聚合物泡沫母料中加入溴代烷进行阻燃改性，在阻燃保温层和有机-无机复合增韧层中加入了改性可膨胀石墨，并设计了水溶性不燃陶瓷保护层，进一步提高板材的防火阻燃性能，阻燃保温层的防火级别按gb8426-1996标准，从传统的b2级提高到b1级，有机-无机复合增韧层和水溶性不燃陶瓷保护层的阻燃设计使板材整体防火级别达到a级；

3)有机-无机一体性：在阻燃保温层与水溶性不燃陶瓷保护层之间加入有机-无机复合增韧层，增韧改性提高了本发明的抗裂性能；有机-无机复合增韧层上下界面通过有机硅偶联改性，增强了其分别与阻燃保温层和水溶性不燃陶瓷保护层的粘结强度，提高了板材的一体性；

4)表面不燃性：不同于国内绝大部分的外墙采用的如聚丙烯酸酯、聚氨酯和聚脲等易燃有机涂料，板材最外层应用了自制的无毒、低污染，volatileorganiccompound(voc)值为0、防火性能为a级的水溶性不燃陶瓷保护层，其所用涂料具有快干性，无需后期烘焙处理，能实现工业化快速涂装。涂料自身的不燃本性，使板材总体防火等级满足a级要求。

5）.装饰效果多

外观丰富多样，仿石材、仿瓷砖、仿木纹及铝板幕墙等多种装饰形式，能满足不同客户的个性化需求。

6）.安全性能高

保温装饰板自重轻，采用干法施工，避免了传统的化学粘贴导致的老化脱落现象，另外玻璃棉为a级不燃材料，消除了安全隐患。

7）.施工效率高

传统的外墙保温涂饰系统施工，一般现场分层逐步施工，施工时间长，工序复杂，受天气因素影响大。本发明保温装饰板完全干法施工，安装不受天气、季节影响，安装方式简捷，施工效率是传统做法的2倍以上。

8）.适用范围广

新建及修缮的建筑物，公共建筑、民用建筑均可使用，而且不需对建筑物墙面进行繁琐的预处理，尤其是在对既有建筑的节能改造上，在不需要对原建筑外墙进行处理的基础上，即可进行施工。

附图说明

图1为本发明微调式组合拼装式建筑装饰板结构图；

图2为本发明微调式组合拼装式建筑装饰板立体结构图。

具体实施方式

外墙防火阻燃型复合保温装饰板的制备方法，包括有以下步骤：

1)改性可膨胀石墨的制备：用鳞片石墨、双氧水、发烟硝酸，在冰水浴中迅速搅拌，至反应平缓后将该反应体系恒温在25℃，经过洗涤、抽滤后，滴加含量≥99.5％的乙酸溶液并不断搅拌，反应60min，水洗，抽滤，烘干，得无硫无灰分改性可膨胀石墨，膨胀体积为300-350ml/g，其中鳞片石墨、发烟硝酸、双氧水、乙酸的比例为5(g)∶12(ml)∶1(ml)∶5(ml)；

2)改性可发性聚苯乙烯的制备：将水、聚苯乙烯母料、丁基萘磺酸钠、聚乙烯醇、丁烷、过氧化二异丙苯、四溴丁烷、抗氧剂bht按照质量比例1.6∶1∶0.03∶0.002∶0.1∶0.008∶0.013∶0.003混合，在72±2℃、压力0.9±0.1mpa、100r/min的转速下进行浸渍反应12h可得；

3)阻燃保温层的制备：将步骤2)所得改性可发性聚苯乙烯喂入蒸汽压0.2mpa、预热到70℃的预发机内进行预发泡，经过10h熟化后，与改性可膨胀石墨按照质量比5∶1混合，填充放入预热的板材成型机中，模内导入105℃蒸汽加热，保持压力为0.13mpa，以进行二次发泡成型，待通气结束后冷却脱模，切割后制得到30mm厚的阻燃保温层3，并在其表面喷涂硅烷偶联剂薄涂层；

4)有机-无机复合增韧层的制备：按照质量比为p.o42.5r水泥∶42.5硫铝酸盐水泥∶硬石膏＝4.6∶1.9∶1取p.o42.5r水泥、42.5硫铝酸盐水泥和磨细硬石膏充分混合均匀得到胶凝材料s，然后将胶凝材料s、陶瓷微珠、羟乙基甲基纤维素、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、改性可膨胀石墨按照质量比4.3∶1.5∶0.02∶0.6∶0.6∶1.7比例混合，与水拌合后均匀涂于阻燃保温层之上，拌合水的用量根据新拌砂浆流动度gb2419-81确定，流动度控制在165±5mm，厚度3mm，并在其表面喷涂硅烷偶联剂薄涂层；

5)水溶性不燃陶瓷保护层的制备：将矿渣微粉、无机填料、可再分散性乳胶粉、水玻璃(模数n为2.2)、助剂、气相纳米二氧化硅按照比例1∶0.29∶0.16∶1.2∶0.068∶0.13充分混合均匀后，在有机-无机复合增韧层2上喷涂2mm制得水溶性不燃陶瓷保护层1，其中所述的无机填料为滑石粉和云母粉按质量比例为2∶1混合组成；所述助剂为silok公司生产的silok7110水性润湿分散剂和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯成膜助剂按照质量比为2∶1.3混合组成。

本发明其余主要原料的化学成分、物理性能分别见表1-12。

本发明的微调式组合拼装式建筑装饰板实施过程为，墙面基层处理→在阻燃复合保温板材上局部抹专用聚合物粘结砂浆→粘贴阻燃复合保温板材→专用锚固件锚固→勾缝处理，粘结砂浆位于阻燃复合保温板材的边沿1～3cm处和板的几何中心；所述的锚固件为金属或高强塑料锚固件，抗拉能力为≥0.98kn；导热系数为0.030-0.038w/(m·k)，

保温层材料燃烧分级达到b1级，板材整体燃烧分级达到a级。

上述微调式组合拼装式建筑装饰板的物理性能应用，实验结果见表13。

实施例2：

1)改性可膨胀石墨的制备：按照质量比鳞片石墨∶kmno4＝1∶0.3的比例向鳞片石墨中加入kmno4，搅拌均匀，加入70％的hclo3溶液、维持固液比为1∶4的比例保持35℃间歇搅拌反应90min，后水洗，抽滤，烘干即可得到改性可膨胀膨胀石墨，膨胀体积为550ml/g2)改性可发性聚苯乙烯的制备：将水、聚苯乙烯母料、丁基萘磺酸钠、聚乙烯醇、丁烷、过氧化二异丙苯、六溴环十二烷、抗氧剂bht按照质量比例1.6∶1∶0.03∶0.002∶0.1∶0.008∶0.02∶0.003混合，在72±2℃、压力0.9±0.1mpa、100r/min的转速下进行浸渍反应10h可得；

3)阻燃保温层的制备：将步骤2)所得改性可发性聚苯乙烯喂入蒸汽压0.2mpa、预热到70℃的预发机内进行预发泡，经过10h熟化后，与改性可膨胀石墨按照质量比4.5∶1混合，填充放入预热的板材成型机中，模内导入105℃蒸汽加热，保持压力为0.12mpa，以进行二次发泡成型，待通气结束后冷却脱模，切割后制得到40mm厚的阻燃保温层，并在其表面喷涂硅烷偶联剂薄涂层；

4)有机-无机复合增韧层的制备：按照质量比为p.o42.5r水泥∶42.5硫铝酸盐水泥∶硬石膏＝4.6∶1.9∶1取p.o42.5r水泥、42.5硫铝酸盐水泥和磨细硬石膏充分混合均匀得到胶凝材料s，然后将胶凝材料s、陶瓷微珠、羟乙基甲基纤维素、可再分散性乳胶粉、石灰石粉、改性可膨胀石墨按3.7∶1.8∶0.03∶0.5∶0.6∶2比例混合，与水拌合后均匀涂于阻燃保温层之上，拌合水的用量根据新拌砂浆流动度gb2419-81确定，流动度控制在165±5mm，厚度3mm，并在其表面喷涂硅烷偶联剂薄涂层；

5)水溶性不燃陶瓷保护层的制备：将矿渣微粉、无机填料、可再分散性乳胶粉、水玻璃(模数n为2.2)、助剂、气相纳米二氧化硅按照比例2∶0.75∶0.35∶1.75∶0.15∶0.075充分混合均匀后，在有机-无机复合增韧层上喷涂2mm制得水溶性不燃陶瓷保护层，其中所述的无机填料为滑石粉、云母粉和钛白粉按质量比例为3∶1∶1混合组成；所述助剂为silok公司生产的silok7110水性润湿分散剂和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯成膜助剂按照质量比为2∶1.3混合组成。

根据本发明，所述脱水催化剂的主要作用是促进成炭剂的脱水炭化，同时高温下由于树脂分解而产生的不燃性气体使炭化物发泡膨胀，使得在可燃物表面形成一层均匀的膨胀层，隔绝外界热量和氧气向内部传递，从而达到保护基材防止其燃烧的目的。

根据本发明，所述辅助剂可以是本领域技术人员所公知的各种可提高所述阻燃胶粘剂的阻燃性能、抑烟性能和降低游离甲醛的物质，优选情况下，所述辅助剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁，或者为选自硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉纤维、中空玻璃微珠、改性硅酸硼、可膨胀石墨、具有层状结构硅酸盐、二氧化硅、三氧化二铝和尿素中的一种或多种与氢氧化铝和/或氢氧化镁的混合物。

其中，所述氢氧化铝和氢氧化镁分解吸热量大，高温分解后产生的h2o可起到吸热作用，熔融状态的氧化物隔绝热和氧气向内部的输导作用，并且分解后的氧化物又是耐高温物质，其附着于可燃物表面又可进一步阻止燃烧的进行。氢氧化铝和氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生，而且分解的产物在阻燃的同时还能够起到消除烟雾和吸收热量的作用。

根据本发明，所述水溶性氨基树脂可以选自本领域常规的各种水溶性氨基树脂，优选情况下，所述水溶性氨基树脂选自三聚氰胺甲醛树脂和三聚氰胺改性脲醛树脂中的一种或多种。本发明所使用的三聚氰胺改性脲醛树脂为本领域公知的各种方法得到，该三聚氰胺改性脲醛树脂可以通过商购或制备得到，例如，可以按照cn100572445c公开的方法的制备得到三聚氰胺改性脲醛树脂。所述水溶性氨基树脂以具有很好的胶合性能和耐水性为主，同时还兼作阻燃物质的组成之一，其遇热会分解释放出氨气、水蒸气等不燃气体，降低了可燃物表面的热量，稀释了可燃物表面可燃气体的浓度，因此水溶性氨基树脂是本项发明的关键组成物质之一。

本发明对所述阻燃胶粘剂的制备方法没有特别限定，例如，将水溶性氨基树脂、脱水催化剂、成炭剂和阻燃辅助剂以及选择性含有的水混合均匀即可；所述脱水催化剂选自多聚磷酸铵、三聚氰胺正磷酸盐和三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或多种；所述多聚磷酸铵的聚合度为20以上，优选为1000-1500。

其中，各物质的用量优选使得以阻燃胶粘剂的总重量为基准，水溶性氨基树脂的含量为30-70重量％，脱水催化剂的含量为8-35重量％，成炭剂的含量为2-20重量％，辅助剂的含量为2-30重量％，水的含量为0-40重量％。进一步优选情况下，各物质的用量使得以阻燃胶粘剂的总重量为基准，水溶性氨基树脂的含量为40-60重量％，脱水催化剂的含量为10-25重量％，成炭剂的含量为5-15重量％，辅助剂的含量为3-20重量％，水的含量为0-30重量％。

按照本发明，上述各组分的种类的选择已经在上文中描述，在这里不再赘述。

本发明所述的阻燃胶粘剂的使用方法是将含水的阻燃胶粘剂与固化剂混合得到混合物，将所述混合物涂布在待进行阻燃处理的材料的表面，然后将涂布所述阻燃胶粘剂的木质材料组坯并热压固化即可。含有本发明的含水的阻燃胶粘剂和固化剂的混合物的涂布量可以根据对各种不同材料的阻燃需求而定，没有特别的限定。换言之，在未使用时，可以直接将各固体组分混合后即可得到本发明提供的阻燃胶粘剂。

根据本发明，各种组分的混合可以同时进行也可以分步进行，混合的顺序并不会对得到的阻燃胶粘剂的性能产生影响，例如，可以先将水与水溶性氨基树脂混合得到液态的水溶性氨基树脂，然后再将其余组分与所述液态的水溶性氨基树脂混合均匀即可，或者还可以根据需要补入一定量的水以满足涂布的需要；也可以将各组分与水直接混合后得到；在使用时，水的含量优选为含水的阻燃胶粘剂的总重量的20-30重量％。

本发明对混合的温度和混合的时间没有特别的限定，只要使各种组分混合均匀即

可，优选情况下，混合的温度可以为10-40℃，混合的时间可以为10-60分钟。

本发明提供的阻燃胶粘剂可以对各种材料进行阻燃处理，特别适用于对木质材料，更加适用于直接涂布在单板材料的表面以进行阻燃处理。

根据本发明，所述板材组件至少包括一层木质单板，换言之，所述板材组件可以为一层木质单板，也可以为多层层叠的、互相胶合的多层木质单板。

其中，所述多层木质单板的层数可以根据单层木质单板的厚度以及实际需要达到的阻燃效果而定。所述单层木质单板的厚度由选择的木材材质而定，一般情况下，所述单层木质单板的厚度可以为0.1-5mm，优选为0.1-1.5mm，进一步优选为0.15-1mm。多层木质单板的层数通常可以由1-30层，优选2-20层该单层木质单板进行层叠、贴合得到包括多层木质单板的板材组件。所需厚度的木质单板可采用本领域技术人员公知的各种方法得到，例如，旋切或刨切的方法。所述木质单板的材质可以为各种木质材料，优选情况下，所述木质单板为针叶树材或阔叶树材，所述针叶树材或阔叶树材可以并优选为杨木、桉木、红松、杉木、桦木、泡桐、落叶松。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。