一种柔性硅墨烯保温板的制作工艺的制作方法

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种柔性硅墨烯保温板的制作工艺。
背景技术：
：随着节能标准的逐年提高，外墙保温技术得到了长足的发展，并成为我国一项重要的建筑节能技术。但近年来外墙保温材料的脱落及火灾等事故频发，造成了重大的人员伤亡和财产损失。随着建筑节能的全面推进，尤其建筑节能材料的防火问题也越来越严峻。目前外墙保温所用的保温材料主要分为无机保温材料与有机保温材料两大类，但这些材料普遍存在节能与防火不能兼顾的缺点。有机材料耐热差、易燃烧，而且在燃烧时释放大量热量、产生大量有毒烟气，不仅会加速大火蔓延、而且容易造成被困人员及救援人员伤亡。一旦遇火就会迅速燃烧，并极易产生滴熔的情况，加速或是蔓延。无机材料则存在抗拉强度不高所导致的保温层整体脱落，由此造成人员、财务损失的事故。石墨是一种绝热性能极佳的红外线吸收物，在聚苯乙烯颗粒外包裹了石墨后制成的保温材料相较普通eps保温材料在保温性能上至少能够提高30％，且同时具有吸水性低、透湿系数低、尺寸稳定、性价比高等优点。但石墨聚苯乙烯泡沫保温板由于其制作工艺，造成其内部结构相对疏松，抗压强度不高，造成使用范围局限性大，抗拉强度不够，造成大面积脱落的问题，且由于其防火等级仍为b1级(难燃)，不能真正达到防火要求，存在可能燃烧的较大缺陷，使这种保温性能极佳的原材料得不到大规模的应用。目前市场上有两种聚苯乙烯改性的保温板，一种是采用发泡酚醛树脂作为连续相混合物和作为分散相的发泡聚苯乙烯颗粒混合，灌入到固定体积的模具中，采用加热、加压、发泡、固化后再切割而成，这类板材根据dg/tj08-2212-2016《热固改性聚苯板保温系统应用技术规程》中的要求，密度要求为35～55kg/m3，导热系数要求小于0.039w/(m·k)，但是其燃烧性只能达到b级(难燃)；另一种保温板采用无机胶凝材料、石墨聚苯乙烯颗粒以及多种添加剂通过混合搅拌、灌入到固定体积的模具中加压成型、自然养护或蒸汽养护等工艺，经切割制成的保温板。根据《无机改性不燃保温板外墙保温系统应用技术标准》其密度要求小于170kg/m3，导热系数小于0.052w/(m·k)，燃烧性能达到a2级，但是此类板材脆性很大，规格尺寸小于1200×600mm，否则容易断裂，根据标准要求，其垂直表面的抗拉强度仅需大于0.10mpa，且弯曲变形没有要求，强度要求不高。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中保温板的抗拉强度小、保温效果差，燃烧性能不高的缺陷，提供一种柔性硅墨烯保温板的制作工艺，其制得的保温板的抗压强度提高到0.25mpa以上，抗拉强度提高到0.18mpa以上，弯曲变形值达到3mm以上，导热系数在0.06w/(m·k)以下，防火等级不低于a2级。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种柔性硅墨烯保温板的制作工艺，其特征在于，采用包括硅质矿物10-121份、粘结剂60-100份、矿物激发剂80-270份、添加剂5-15份、增强纤维1-2份、石墨聚苯乙烯颗粒12-20份、水40-65份的原料组合物均匀地预混合，搅拌成凝胶状，将凝胶状的所述原料组合物输入模具内，将所述模具送入压平台，在所述压平台内对模具进行加热，所述压平台内设置有加热板，使用所述加热板直接挤压所述原料组合物，使所述原料组合物内部的温度达到65-130℃，使所述原料组合物内部的压力达到0.1mpa-0.3mpa，保持8分钟以上，脱模，养护即可。优选地，所述硅质矿物包括活性微硅粉、二氧化硅、玻化微珠和石英粉，所述粘结剂包括水泥、氧化钙和粉煤灰，所述矿物激发剂包括硅酸钠和氟硅酸钠，所述添加剂包括减水剂、防水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、石墨和发泡剂，所述原料组合物的组分及重量配比为：水50份；活性微硅粉30-50份；二氧化硅3-5份；玻化微珠5-6份；石英粉50-60份；水泥40-50份；氧化钙25-30份；粉煤灰8-15份；硅酸钠90-110份；氟硅酸钠4-5份；减水剂1份；防水剂2份；可再分散乳胶粉2-3份；纤维素醚2份；发泡剂4-5份；石墨3份；增强纤维1份；石墨聚苯乙烯颗粒12-15份。在可替代的方案中，所述硅质矿物包括活性微硅粉，所述粘结剂包括粉煤灰，所述矿物激发剂包括轻烧氧化镁、七水硫酸镁和硅酸钠，所述添加剂包括减水剂、防水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、石墨和发泡剂，所述原料组合物的组分及重量配比为：水50份；轻烧氧化镁100-110份；七水硫酸镁35-50份；硅酸钠2-5份；减水剂1份；防水剂1-3份；可再分散乳胶粉1份；活性微硅粉7-10份；粉煤灰10-15份；纤维素醚1份；发泡剂4-5份；石墨3份；短切玻璃纤维1份；石墨聚苯乙烯颗粒15-17份。优选地，所述模具包括上层模和下层模，采用所述上层模和所述下层模将所述原料组合物初步定型，当所述模具进入所述压平台后，移除所述上层模，使用所述加热板和所述下层模直接挤压所述原料组合物，直至所述原料组合物在厚度方向上压缩45-55％成型。优选地，多组所述下层模、原料组合物和加热板依次重复叠置，用于同时压制多个柔性硅墨烯保温板，直至所述原料组合物在厚度方向上压缩50％成型。优选地，施加在所述原料组合物内部的加热温度为80-95℃。优选地，施加在所述原料组合物内部的压力为0.15mpa-0.2mpa。优选地，对所述原料组合物的加热和加压的持续时间为至少10分钟。优选地，所述制作工艺还包括在所述原料组合物搅拌之前，所述石墨聚苯乙烯颗粒的一次发泡步骤，所述一次发泡步骤为：对所述石墨聚苯乙烯颗粒加热和加压处理，使其发泡即可。优选地，所述一次发泡步骤中，加压的蒸汽压力为0.2mpa，加热的温度为100℃，一次发泡的时间为10秒，然后保压30秒，然后减压3秒。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。本发明的积极进步效果在于：本发明的柔性硅墨烯保温板的制作工艺采用加热板直接与硅墨烯原料组合物接触，加压加热更充分，并且能够一次热压多个硅墨烯保温板，大大提高了生产效率。采用本发明制作工艺制作的柔性硅墨烯保温板抗压强度提高到0.25mpa以上，抗拉强度提高到0.18mpa以上，弯曲变形值达到3mm以上，导热系数在0.06w/(m·k)以下，(和岩棉带的导热系数一致)，使之能在保持极佳的保温性能的同时具有防火功能，有效解决建筑外墙保温材料防火安全问题。附图说明图1为本发明实施例1-26的模具的结构示意图。图2为本发明实施例1-26的压平台的结构示意图。图3为本发明实施例1-26的柔性硅墨烯保温板的制作工艺流程示意图。附图标记说明：上层模1下层模2压平台3加热板4油压缸5具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。本发明各个实施例和对比例使用的材料具体说明如下：活性微硅粉：1250目(又称硅灰)，购自上海维特锐实业发展有限公司二氧化硅：又称硅石，购自天津市津北精细化工有限公司玻化微珠：购自东营万佳节能材料有限公司石英粉：600目(又称硅微粉)，购自湖州华天微粉厂水泥：525#，购自上海协庆实业有限公司粉煤灰：c类高钙灰，购自上海市商品粉煤灰产品有限公司硅酸钠：又称水玻璃，购自宜城晶瑞新材料有限公司氟硅酸钠：购自宜城晶瑞新材料有限公司减水剂：hf缓凝高效减水剂，购自上海东大化工有限公司可再分散乳胶粉：购自广东龙湖科技股份有限公司纤维素醚：购自欧锦化工增强纤维：短切纤维，购自欧锦化工石墨：购自辽阳兴旺石墨制品有限公司氧化钙：又称生石灰，购自太仓市东方冶金石灰制品厂发泡剂：碳酸盐或碳酸钙，购自广州江盐化工有限公司防水剂：有机硅防水剂，购自上海仙邦化工有限公司轻烧氧化镁：重制，购自山东九重化工七水硫酸镁：购自山东九重化工石墨聚苯乙烯颗粒：f301gt购自天津斯坦利新型材料有限公司本发明各个实施例和对比例使用的测试标准具体说明如下：根据gb/t5486—2008《无机硬质绝热制品试验方法》测试抗压强度，根据gb/t29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》测试垂直于板面的抗拉强度，根据gb/t10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试导热系数，根据gb/t10801.1《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》测试弯曲变形，根据gb8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试燃烧性能级别。实施例1实施例1的原料组合物包括：硅质矿物，其中包括活性微硅粉50份、二氧化硅5份、玻化微珠6份和石英粉50份；粘结剂，其中包括水泥50份、氧化钙30份和粉煤灰10份；矿物激发剂，其中包括硅酸钠105份和氟硅酸钠5份；添加剂，其中包括减水剂1份、防水剂2份、可再分散乳胶粉2份、纤维素醚2份、石墨3份和发泡剂4份；增强纤维，本实施例中为短切玻璃纤维1份；石墨聚苯乙烯颗粒15份；水50份。本发明的柔性硅墨烯保温板的制作工艺如图3所示，首先，使石墨聚苯乙烯颗粒一次发泡，通过加热石墨聚苯乙烯颗粒，使之膨胀体积增加，并且通过设定蒸汽压力，使其密度发生相应的变化，从而达到所需密度要求。蒸汽压力设定为0.2mpa，温度设定100℃，一次发泡的时间为10秒，然后保压30秒，然后减压3秒。然后，取硅酸钠溶液、石英粉、氧化钙、水泥及氟硅酸钠在设定水温20℃条件下充分搅拌，再依次加入粉煤灰、活性微硅粉、纤维素醚、短切玻璃纤维、减水剂、防水剂、可再分散乳胶粉、石墨、发泡剂进行5分钟搅拌(搅拌时间根据温度变化进行相应调整，搅拌机转速设定为300转/分钟)，使其全部搅拌均匀成为预拌胶凝材料。硅酸钠的加入可使混合物具有防火性能。石墨等材料的加入，可使混合物初凝时间逐渐缩短，降低混合物流动性，主要作用为提升弯曲性能，增强成品抗压强度与抗弯折强度。同时，降低导热系数增强保温效果。接着，在搅拌缸中加入石墨聚苯乙烯颗粒，开动搅拌机后放入预拌凝胶材料进行混合搅拌，充分使其均匀混合。经过多次反复试验，搅拌转速需设定在100转/分钟，搅拌5分钟，转速过快或搅拌时间过长会使石墨聚苯乙烯颗粒收缩、变形。再将搅拌后的混合物(含有石墨聚苯乙烯颗粒)输入模具内(模具内垫1mm厚玻璃纸，便于后期脱模)，模具如图1所示，包括上层模1和下层模2，上层模1和下层模2叠置，经过搅拌后的原料组合物输入到模具内，在模具内初步定型为板状的原料组合物，模具的内腔在厚度方向上可调。由于材料加热加压后会产生一定比例收缩，经过多次试验后发现，按产品厚度5cm为例，料位计的高度需调整到10cm，收缩比例为45％。且为保证混合物输入模具过程中避免不均匀现象产生，传动速度应设定在1分钟1m的比例为最佳。当模具进入压平台3前，用油温机对压平台3进行预热。然后移除上层模1，将装载有板状的原料组合物的下层模2移入如图2所示的压平台3。在压平台3中有多个叠置的加热板4，每两个加热板4之间的初始空隙均大于下层模2和板状的原料组合物的高度之和。当温度达到设定值后将模具推入，用油压缸5向上挤压，相邻两个加热板4均能够相对移动，使得每两个相邻的加热板4之间的空隙同步地减小，从而同步地挤压每个板状的原料组合物，当原料组合物在厚度方向上挤压到一定量时停止移动加热板4，使原料组合物内部的温度达到65℃，使原料组合物内部的压力达到0.1mpa，保持压力8分钟成型，在加热加压的过程中，石墨聚苯乙烯颗粒发生二次发泡。然后关闭油温机让其自然冷却出模。最后，对出模后的产品进行养护室养护，养护室干燥、通风，养护时间为7天。所得试样经检测，抗压强度为0.250mpa，垂直于板面的抗拉强度为0.182mpa，弯曲变形值为3.010mm，导热系数为0.0580w/(m·k)，试样燃烧性能级别达到a2级。实施例2-5实施例2-5采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在实施例2、3、4和5中，加热时施加在所述原料组合物的温度分别为80℃、95℃、110℃和130℃。实施例1-5所得试样检测结果如表1。表1实施例1-5的试验数据实施例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5温度/℃658095110130抗压强度/mpa0.2500.2610.2720.2630.253垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1820.1890.2110.1990.183弯曲变形/mm3.0106.0728.9837.4414.007导热系数(25℃)，w/(m·k)0.05800.05620.05510.05790.0585燃烧性能级别a2a2a2a2a2实施例6-10实施例6-10采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在实施例6、7、8、9和10中，加压时施加在所述原料组合物内部的压力均为0.15mpa，加热时施加在所述原料组合物内部的温度分别为65℃、80℃、95℃、110℃和130℃。实施例6-10所得试样检测结果如表2。表2实施例6-10的试验数据实施例实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10温度/℃658095110130抗压强度/mpa0.2580.3140.2980.2800.263垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1970.2410.2580.2390.204弯曲变形/mm3.1056.6079.4337.5784.128导热系数(25℃)，w/(m·k)0.05820.05310.04740.05100.0551燃烧性能级别a2a2a2a2a2实施例11-15实施例11-15采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在实施例11、12、13、14和15中，加压时施加在所述原料组合物内部的压力均为0.2mpa，加热时施加在所述原料组合物内部的温度分别为65℃、80℃、95℃、110℃和130℃。实施例11-15所得试样检测结果如表3。表3实施例11-15的试验数据实施例实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15温度/℃658095110130抗压强度/mpa0.2780.3650.3270.2910.270垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1870.2330.2780.2450.192弯曲变形/mm3.2186.8019.5787.4134.229导热系数(25℃)，w/(m·k)0.05870.05400.04770.05280.0563燃烧性能级别a2a2a2a2a2实施例16-20实施例16-20采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在实施例16、17、18、19和20中，加压时施加在所述原料组合物内部的压力均为0.25mpa，加热时施加在所述原料组合物内部的温度分别为65℃、80℃、95℃、110℃和130℃。实施例16-20所得试样检测结果如表4。表4实施例16-20的试验数据实施例实施例16实施例17实施例18实施例19实施例20温度/℃658095110130抗压强度/mpa0.2680.3080.2840.2690.264垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1850.2100.2630.2400.190弯曲变形/mm3.1116.3218.3126.9133.821导热系数(25℃)，w/(m·k)0.05920.05580.04920.05220.0572燃烧性能级别a2a2a2a2a2实施例21-25实施例21-25采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在实施例21、22、23、24和25中，加压时施加在所述原料组合物内部的压力均为0.3mpa，加热时施加在所述原料组合物内部的温度分别为65℃、80℃、95℃、110℃和130℃。实施例21-25所得试样检测结果如表5。表5实施例21-25的试验数据实施例26实施例26采用的材料配比和制作工艺与实施例13基本相同，不同之处在于，在实施例26中，对原料组合物的加热和加压的持续时间为10分钟。实施例26所得试样检测结果如表6。表6实施例13与实施例26的试验数据实施例实施例13实施例26加压加热时间/min810抗压强度/mpa0.3270.365垂直于板面的抗拉强度/mpa0.2780.280弯曲变形/mm9.57810.034导热系数(25℃)，w/(m·k)0.04770.0480燃烧性能级别a(a2)级a(a2)级从实施例1-26可以看出，使原料组合物内部的温度达到65-130℃，使原料组合物内部的压力达到0.1mpa-0.3mpa，并且保持8分钟以上时，均能达到抗压强度0.25mpa以上，抗拉强度0.18mpa以上，弯曲变形值3mm以上，导热系数0.06w/(m·k)以下的技术效果。对比例1-5对比例1-5采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在对比例1、2、3、4和5中，加压时施加在所述原料组合物内部的压力均为0.08mpa，加热时施加在所述原料组合物内部的温度分别为65℃、80℃、95℃、110℃和130℃。对比例1-5所得试样检测结果如表7。表7对比例1-5的试验数据对比例6-10对比例6-10采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在对比例6、7、8、9和10中，加压时施加在所述原料组合物内部的压力均为0.32mpa，加热时施加在所述原料组合物内部的温度分别为65℃、80℃、95℃、110℃和130℃。对比例6-10所得试样检测结果如表8。表8对比例6-10的试验数据对比例对比例6对比例7对比例8对比例9对比例10温度/℃658095110130抗压强度/mpa0.2490.2430.2400.2370.232垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1630.1700.1780.1670.160弯曲变形/mm2.4012.5962.8912.6782.441导热系数(25℃)，w/(m·k)0.06100.06090.06030.06070.0609燃烧性能级别a2a2a2a2a2对比例11-15对比例11-15采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在对比例11、12、13、14和15中，加热时施加在所述原料组合物内部的温度均为60℃，加压时施加在所述原料组合物内部的压力分别为0.1mpa、0.15mpa、0.2mpa、0.25mpa和0.3mpa。对比例11-15所得试样检测结果如表9。表9对比例11-15的试验数据对比例对比例11对比例12对比例13对比例14对比例15压力/mpa0.10.150.20.250.3抗压强度/mpa0.2220.2280.2380.2430.245垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1690.1730.1750.1770.163弯曲变形/mm2.6812.9032.8752.5142.461导热系数(25℃)，w/(m·k)0.06160.06180.06210.06150.0612燃烧性能级别a2a2a2a2a2对比例16-20对比例16-20采用的材料配比和制作工艺与实施例1基本相同，不同之处在于，在对比例16、17、18、19和20中，加热时施加在所述原料组合物内部的温度均为135℃，加压时施加在所述原料组合物内部的压力分别为0.1mpa、0.15mpa、0.2mpa、0.25mpa和0.3mpa。对比例16-20所得试样检测结果如表10。表10对比例16-20的试验数据对比例对比例16对比例17对比例18对比例19对比例20压力/mpa0.10.150.20.250.3抗压强度/mpa0.2220.2280.2380.2430.245垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1690.1730.1750.1770.163弯曲变形/mm2.6812.9032.8752.5142.461导热系数(25℃)，w/(m·k)0.06160.06180.06210.06150.0612燃烧性能级别a2a2a2a2a2对比例21对比例21采用的材料配比和制作工艺与实施例13基本相同，不同之处在于，在对比例21中，对原料组合物的加热和加压的持续时间为7分钟。对比例21所得试样检测结果如表11。表11对比例21、实施例13与实施例26的试验数据实施例/对比例对比例21实施例13实施例26加压加热时间/min7810抗压强度/mpa0.2340.3270.365垂直于板面的抗拉强度/mpa0.1850.2780.280弯曲变形/mm4.3569.57810.034导热系数(25℃)，w/(m·k)0.05500.04770.0480燃烧性能级别a(a2)级a(a2)级a(a2)级从对比例1-21可以看出，使原料组合物内部的温度小于65℃或大于130℃，使原料组合物内部的压力小于0.1mpa或大于0.3mpa，或保持不足8分钟时，均不能同时达到抗压强度0.25mpa以上，抗拉强度0.18mpa以上，弯曲变形值3mm以上，导热系数0.06w/(m·k)以下的技术效果。本发明的柔性硅墨烯保温板的制作工艺采用加热板直接与硅墨烯原料组合物接触，加压加热更充分，并且能够一次热压多个硅墨烯保温板，大大提高了生产效率。采用本发明制作工艺制作的柔性硅墨烯保温板抗压强度提高到0.25mpa以上，抗拉强度提高到0.18mpa以上，弯曲变形值达到3mm以上，导热系数在0.06w/(m·k)以下，(和岩棉带的导热系数一致)，使之能在保持极佳的保温性能的同时具有防火功能，有效解决建筑外墙保温材料防火安全问题。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。当前第1页12