本发明涉及建筑外墙及门窗节能、防火技术领域，尤其涉及一种无机微发泡耐高温隔热防火材料及其制备工艺。
背景技术：
2017年6月14日，英国首都伦敦西部一座20多层的公寓楼凌晨突发大火，事故是由大楼一住户家中冰箱起火引起，大火造成至少79人死亡。相关调查显示，这栋高层大楼的外墙保温材料被发现存在严重问题,外墙保温材料未能通过防火安全测试。因使用不合格外墙保温材料及未采用防火门窗而造成火灾的事件，在我国也并不鲜见：2015年5月25日20时左右河南省鲁山县城西琴台办事处三里河村的一个老年康复中心发生火灾，事故造成39人死亡、6人受伤，过火面积745.8平方米，直接经济损失2064.5万元；上海作为拥有全国1/10数量高层建筑的城市，从高层建筑火灾事故情况看，自2007年至2016年十年间，申城高层建筑共发生火灾4293起，造成87人死亡，106人受伤，直接财产损失2.89亿元。而伦敦这场火灾再次为国内建筑防火安全拉响了警钟。2017年7月7日下午，全国高层建筑消防安全综合治理动员部署会电视电话会议举行，为了吸取伦敦高层大火中的教训，将从严抓好高层建筑消防安全关键环节，其中，外墙保温材料、防火门窗、消防疏散通道等多个环节均包括在内。
然而，在建筑领域中，防火材料除了涉及外墙保温材料外，还涉及防火外墙、门窗填充料这块内容。由于建筑外墙及门窗的主要功能包括通风、采光、通行、应急逃生等等。随着近年来我国重特大火灾事故的屡次发生，我们发现建筑外墙及门窗行业有一项需要重大突破的难题—节能防火材料的应用。目前，我国经济建设不断发展，建筑朝向规模大型化、楼层立体化、构造特殊化趋势发展，这就对建筑物的防火材料性能指标、技术含量及产品质量等提出更高要求。我国防火材料技术自主研究基础较国外薄弱，从建筑外墙及门窗防火材料的应用现状看出，防火材料应朝着节能、经济、环保方向发展。我国目前墙体保温大量采用有机可燃保温材料，这些材料在燃烧过程中不断产生的融滴物和毒烟，同时释放出来的氯氟烃、氢氟碳化物、氟利昂等气体对环境的危害也不可忽视。因此，建筑外墙及门窗防火保温设计过程中，只有防火性能更好、保温性能出色、绿色环保无污染的防火门窗材料才可以赢得市场认可。
技术实现要素：
本发明的目的在于：提供一种无机微发泡耐高温隔热防火材料及其制备工艺，其具有组分及制备工艺设计合理、绿色环保、防火隔热、抗老化、耐高温，1300度不变形、不融滴，达到国家防火a级标准，在实际应用时成本低、施工方便，同时使用寿命相较于同行业的其他材料更优。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种无机微发泡耐高温隔热防火材料，该材料用于建筑外墙及门窗灌注、建筑外墙保温、隔热、防火保护，该材料包括：六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇、聚乙烯醇、氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰、羧甲基纤维素、蛭石粉、多聚磷酸氨、纳米氧化镁、过氧化氢、分散剂、稳泡剂、乳化剂、ph调节剂和水；其中，上述各个组分的重量份数取值范围如下：
六羟甲基三聚氰胺：1-25；季戊四醇：1-15；
聚乙烯醇：0.2-8；羧甲基纤维素：0.5-10；
氟硅酸钠：10-25；硅藻土：20-35；
粉煤灰：5-15；蛭石粉：2-15；
多聚磷酸氨：0.2-12；纳米氧化镁：5-35；
过氧化氢：1-10；分散剂：0.1-1.2；
稳泡剂：0.1-5；乳化剂：0.2-5；
ph调节剂：0.2-5；水：10-60。
作为上述方案的进一步优选，上述六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇、聚乙烯醇、氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰、羧甲基纤维素、蛭石粉、多聚磷酸氨、纳米氧化镁、过氧化氢、分散剂、稳泡剂、乳化剂、ph调节剂和水的重量份数如下：
六羟甲基三聚氰胺：3；季戊四醇：2；
聚乙烯醇：1；羧甲基纤维素：1；
氟硅酸钠：7；硅藻土：20；
粉煤灰：5；蛭石粉：2；
多聚磷酸氨：2；纳米氧化镁：15；
过氧化氢：5；分散剂：0.3；
稳泡剂：0.2；乳化剂：0.5；
ph调节剂：2；水：34。
本发明上述无机微发泡耐高温隔热防火材料的粉剂制备工艺包括防火材料粉剂制备工艺和防火材料成膜剂制备工艺，其中，根据上述各个组分的重量份数取值进行量取，确定各个组分的重量份数百分比；
所述防火材料粉剂制备工艺中不需要添加六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇这两种材料，具体包括如下步骤：
步骤1：先依次将氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰投入到v型混合机中；
步骤2：开启混料，混料时间为20分钟；
步骤3：将v型混合机停机，再依次加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇、纳米氧化镁；
步骤4：开启混料，混料时间为30分钟；
步骤5：将v型混合机停机，接着依次加入蛭石粉、分散剂；
步骤6：开启混料，混料时间为35分钟；
步骤7：将v型混合机停机，再依次加入多聚磷酸氨、ph调节剂加入水；
步骤8：开启混料，混料时间为35分钟；
步骤9：将v型混合机停机，检验粉体密度，粉体堆积密度达到0.5g/cm3-0.6g/cm3即为合格；
步骤10：将检验合格后制得的防火材料粉剂包装入库；
所述防火材料成膜剂制备工艺包括如下步骤：
步骤1：将聚乙烯醇、氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰、羧甲基纤维素、蛭石粉、多聚磷酸氨、纳米氧化镁、过氧化氢、分散剂、稳泡剂、乳化剂、ph调节剂和水按确定得到的重量份数依次投入至反应釜中；
步骤2：开启加热设定温度为60c°；
步骤3：开启高速分散机，并设定转速为500转/分钟；
步骤4：待温度达到设置温度后，开启投料机设定值为1000克/分钟，再依次将六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇投入到反应釜中；；
步骤5：调整高速分散机速度至1000转/分钟，分散15分钟；
步骤6：升温至97c°；
步骤7：待反应温度达到设定值97c°，分散速度降至300转/分钟，在反应釜中保温60分钟；
步骤8：关闭加热及分散停止反应；
步骤9：待冷却到常温状态对其进行黏度检测；
步骤10：开启均质乳化泵，设置转速3000转/分钟；
步骤11：投入乳化剂，乳化时间为25分钟；
步骤12：投入稳泡剂，再开启高速分散机，转速至1000转/分钟，乳化时间为25分钟制得防火材料成膜剂；
步骤13：检验胶粘度为12-17秒为合格，检验合格后包装入库。
各个材料组分的材料性能作用说明：
1、氟硅酸钠主要用作凝固剂和吸湿剂；
2、硅藻土含量20％-35％,天然硅藻土在涂料中能够起到很好的防火、隔热性能；
3、粉煤灰不仅能降低成本，而且能提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能，降低水化热、耐高温性能，减轻颗粒分离和析水现象，是绿色、无机、防火、保温原料；
4、羧甲基纤维素0.5％-10％、聚乙烯醇0.2％-8％作为粘合剂在高温后碳化形成相对较小空间结构，组合构成热源不对流独立单元，提高材料的隔热及热反射性能；
5、蛭石粉重量轻，热导率小，遇高温时会迅速膨胀排挤内部空气，是极佳的隔热材料；
6、多聚磷酸铵是一种性能优异的高效环保的阻燃剂，添加量少、机械性能影响小；
7、纳米氧化镁能够有效地提高机械强度、耐磨性、硬度、抗压强度和耐冲击性，防火耐温性能好；
8、季戊四醇能使成膜物质的硬度和耐久性得以改善；
9、六羟甲基三聚氰胺用作胶黏剂的交联剂，可提高耐水性和耐热性；
10、乳化剂是表面活性物质，能够改善乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系的物质；
11、稳泡剂能够提高气泡稳定性，是一种可以延长泡沫破灭半衰期的物质；
同现有技术的其他防火材料相比，采用本发明的无机微发泡耐高温隔热防火材料具有以下优势：
1、绿色环保。
无机微发泡耐高温隔热防火材料是一种无机耐高温材料，其材料容重轻、耐温性好、加工方便，该材料不添加任何化学成分，无机耐高温材料相对于有机耐高温材料直接取材于自然界及再生物，为无毒绿色环保无机原料。而且，无机材料的生产及使用过程中对环境的污染较小，产品以水为分散介质，对环境保护和身体健康等方面无不良影响。
2、防火隔热。
无机微发泡耐高温隔热防火材料在持续一个半小时1300℃高温下，不起火、不微燃、不变形、微碳化，属a级不燃防火材料，可广泛应用于各高层住宅建筑、外墙保温防火及民用建筑、外保温系统防护层中。另外，该材料采用无机成膜技术和无机热固性树脂复合成为主要成膜物，添加热反射材料使得到的材料兼具耐腐蚀、耐高温、易于施工、防火隔热的效果。
3、抗老化。
无机微发泡耐高温隔热防火材料的配方中应用粉煤灰、纳米氧化镁等成分，提高了材料抗腐蚀性能，增强材料的抗压强度和抗老化性，使该防火材料在持续高温下能保持较良好的稳定性。
4、使用寿命长。
因无机微发泡耐高温隔热防火材料具有隔热防火、抗腐蚀、性质稳定，高温下不易变形，使用寿命可达30-50年。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明无机微发泡耐高温隔热防火材料及其使用方法作以详细说明。
一种无机微发泡耐高温隔热防火材料，该材料用于建筑外墙及门窗灌注、建筑外墙保温、隔热、防火保护，该材料包括：六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇、聚乙烯醇、氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰、羧甲基纤维素、蛭石粉、多聚磷酸氨、纳米氧化镁、过氧化氢、分散剂、稳泡剂、乳化剂、ph调节剂和水；其中，上述各个组分的重量份数取值范围如下：
六羟甲基三聚氰胺：1-25；季戊四醇：1-15；
聚乙烯醇：0.2-8；羧甲基纤维素：0.5-10；
氟硅酸钠：10-25；硅藻土：20-35；
粉煤灰：5-15；蛭石粉：2-15；
多聚磷酸氨：0.2-12；纳米氧化镁：5-35；
过氧化氢：1-10；分散剂：0.1-1.2；
稳泡剂：0.1-5；乳化剂：0.2-5；
ph调节剂：0.2-5；水：10-60。
本发明上述无机微发泡耐高温隔热防火材料的粉剂制备工艺包括防火材料粉剂制备工艺和防火材料成膜剂制备工艺，其中，根据上述各个组分的重量份数取值进行量取，确定各个组分的重量份数百分比；
所述防火材料粉剂制备工艺中不需要添加六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇这两种材料，具体包括如下步骤：
步骤1：先依次将氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰投入到v型混合机中；
步骤2：开启混料，混料时间为20分钟；
步骤3：将v型混合机停机，再依次加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇、纳米氧化镁；
步骤4：开启混料，混料时间为30分钟；
步骤5：将v型混合机停机，接着依次加入蛭石粉、分散剂；
步骤6：开启混料，混料时间为35分钟；
步骤7：将v型混合机停机，再依次加入多聚磷酸氨、ph调节剂加入水；
步骤8：开启混料，混料时间为35分钟；
步骤9：将v型混合机停机，检验粉体密度，粉体堆积密度达到0.5g/cm3-0.6g/cm3即为合格；
步骤10：将检验合格后制得的防火材料粉剂包装入库；
所述防火材料成膜剂制备工艺包括如下步骤：
步骤1：将聚乙烯醇、氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰、羧甲基纤维素、蛭石粉、多聚磷酸氨、纳米氧化镁、过氧化氢、分散剂、稳泡剂、乳化剂、ph调节剂和水按确定得到的重量份数依次投入至反应釜中；
步骤2：开启加热设定温度为60c°；
步骤3：开启高速分散机，并设定转速为500转/分钟；
步骤4：待温度达到设置温度后，开启投料机设定值为1000克/分钟，再依次将六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇投入到反应釜中；；
步骤5：调整高速分散机速度至1000转/分钟，分散15分钟；
步骤6：升温至97c°；
步骤7：待反应温度达到设定值97c°，分散速度降至300转/分钟，在反应釜中保温60分钟；
步骤8：关闭加热及分散停止反应；
步骤9：待冷却到常温状态对其进行黏度检测；
步骤10：开启均质乳化泵，设置转速3000转/分钟；
步骤11：投入乳化剂，乳化时间为25分钟；
步骤12：投入稳泡剂，再开启高速分散机，转速至1000转/分钟，乳化时间为25分钟制得防火材料成膜剂；
步骤13：检验胶粘度为12-17秒为合格，检验合格后包装入库。
作为上述方案的一个优选方案：
上述六羟甲基三聚氰胺、季戊四醇、聚乙烯醇、氟硅酸钠、硅藻土、粉煤灰、羧甲基纤维素、蛭石粉、多聚磷酸氨、纳米氧化镁、过氧化氢、分散剂、稳泡剂、乳化剂、ph调节剂和水的重量份数如下：
六羟甲基三聚氰胺：3；季戊四醇：2；
聚乙烯醇：1；羧甲基纤维素：1；
氟硅酸钠：7；硅藻土：20；
粉煤灰：5；蛭石粉：2；
多聚磷酸氨：2；纳米氧化镁：15；
过氧化氢：5；分散剂：0.3；
稳泡剂：0.2；乳化剂：0.5；
ph调节剂：2；水：34。
上述实施例的检测性能指标：
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。