本发明涉及一种防火保温隔音水泥聚苯模壳。
背景技术：
节约能源同时又让人们感受到住宅的安全与舒适，这是社会发展的必然趋势。国家不仅要求新建筑采用节能设计施工、对旧建筑也要采取节能补救措施。建筑节能已迫在眉睫。人们希望自己的居室安全，能抗震并希望能抵抗历史最高震级；希望建材阻燃，以利火灾控制；希望居室保温，有“冬暖夏凉”之感；希望居室隔音，日常声响不致侵扰四邻。过去的砖砼结构显然不符合今天的需求，不但不符合抗震要求，更不符合保温节能要求。过去的外墙围护结构通常为粘土砖，其厚度在东北地区为365、490、620mm，这种墙材的导热系数过大，墙体平均传热系数1.6w/(m·k)左右。在严寒季节，外墙内表面的温度低于室内空气露点温度时，外墙的内表面就产生结露引发内墙面长霉现象。这种现象不但会影响人们舒适和健康，同时也造成室内用具及房屋结构损坏；还有隔音效果差以及它的抗震问题更令人担忧。
用于建筑外墙的保温材料主要包括三大类：
①以矿物棉和玻璃棉为主的无机保温材料，通常认定为不燃性材料，岩棉、矿渣棉在常温条件下它们的导热系数通常在0.036～0.041w/(m·k)之间，其本身属无机质硅酸盐纤维，不可燃，但在加工成制品的过程中，有时要加入有机粘结剂或添加物，这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。因此，岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘结剂的多少。
②以胶粉聚苯颗粒保温浆料为主的有机无机复合保温材料，通常认定为难燃性材料。胶粉聚苯颗粒保温浆料是一种有机无机复合的保温隔热材料，聚苯颗粒的体积大约在80％左右，导热系数为0.06w/(m·k)，燃烧等级为b1级，属于难燃材料。胶粉聚苯粒在受热时，通常包含的聚苯颗粒会软化并熔化，但不会发生燃烧。由于聚苯颗粒被无机料包裹，其熔融后将形成封闭的空腔，此时该保温材料的导热系数会更低、传热更慢，受热全过程材料体积变化率为零。
③以聚苯板、聚氨酯和酚醛为主的有机保温材料，通常认定为可燃性材料。聚苯乙烯泡沫材料是热塑性高分子保温隔热材料，导热系数为0.041w/(m·k)。受热时，通常发生软化和熔化。聚苯板的热变形温度仅为70～98℃，差异取决于选用配方和后处理方法，玻璃化温度为100℃。聚苯乙烯全部由碳氢元素组成，本质上极易燃烧，未经阻燃处理，氧指数仅为18％；燃烧时热释放量较大，同时生成大量烟，受火后收缩、熔化，导致外保温系统内产生空腔，轰燃状态下燃烧剧烈，燃烧的滴落物具有引燃性。硬质泡沫聚氨酯是一种高分子热固性保温隔热材料，导热系数为0.024w/(m·k)，在所有外墙用有机保温材料中是最优的。聚氨酯泡沫本质上属于高度易燃材料，未做阻燃处理时氧指数仅为16.5％；热固性材料在受热时通常分解出易燃气体，受火后形成炭化层，热分解和燃烧的产物主要有氰化氢、co、异氰酸酯等，对聚氨酯燃烧的毒性研究也比较多。
对于聚苯板外墙外保温系统，由于是点粘，系统本身就存在整体连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。虽然使用在建筑外保温层的聚苯板为阻燃性聚苯板，有一定的自熄性能，但在明火情况下仍会燃烧，并且加入的阻燃剂在燃烧后，生成大量毒害气体使人中毒而亡或先中毒昏迷而后烧死。燃烧时高发烟性使能见度大受影响，造成心理恐慌、逃生困难，也影响消防人员的扑救工作。
使用水泥聚苯模壳材料建造的住宅能一次解决上述全部问题：可抗8级以上地震，其高效节能，墙体保温隔热，让人有冬暖夏凉之感；保温体不燃烧，无毒味散发；墙、地、棚面均为保温隔音设置；不仅如此，与传统或其它保温建筑比较，室内使用面积增大，节省模板，施工便捷，省工省时显著，又有造价相对较低的突出特点。
构成水泥聚苯模壳体的材料是胶粉+聚苯颗粒+少量水泥和水，水泥作用是更强化保温层的耐火性、稳定性，同时增加模壳的强度，给抹灰基底留下自然过渡层。施工时模壳可当作砌块按要求摆成墙形，块与块间隙用聚氨酯发泡胶固定，在模壳内有间距相等并相互垂直的方格状孔洞，孔洞内布置钢筋并现浇砼形成钢筋砼构架，用以满足受力要求。
技术实现要素：
本发明提供了一种防火保温隔音水泥聚苯模壳。本发明采用如下技术方案：
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述原料制备而成：聚苯颗粒、水泥、乳胶粉、减水剂、水。
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：5-10份聚苯颗粒、240-280份水泥、0.3-3份乳胶粉、1-5份减水剂、70-130份水。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、水混合后在25-30℃、转速为30-150转/分钟条件搅拌40-120分钟，加入水泥、减水剂，继续在上述条件搅拌120-360s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为18-22℃、相对湿度为75-95％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：5-10份聚苯颗粒、240-280份水泥、0.3-3份乳胶粉、1-5份减水剂、0.2-2份界面剂、70-130份水。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、界面剂、水混合后在25-30℃、转速为30-150转/分钟条件搅拌40-120分钟，加入水泥、减水剂，继续在上述条件搅拌120-360s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为18-22℃、相对湿度为75-95％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：5-10份聚苯颗粒、240-280份水泥、0.3-3份乳胶粉、1-5份减水剂、0.2-2份界面剂、5-15份氧化铝纤维或改性氧化铝纤维、70-130份水。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、界面剂、水混合后在25-30℃、转速为30-150转/分钟条件搅拌40-120分钟，加入水泥、氧化铝纤维或改性氧化铝纤维、减水剂，继续在上述条件搅拌120-360s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为18-22℃、相对湿度为75-95％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。
本发明中所述界面剂的制备方法如下：将300-900g脱脂大豆粉加入1000-3000g水中，加入30-60g邻苯二甲酸二乙酯，升温至45-52℃，在45-52℃、以100-500转/分钟转速搅拌1-5小时，得到混合料a，将10-40g固化剂、10-40gdmp-30、15-45g改性剂、16-32g衣康酸、40-90g乙烯基三乙氧基硅烷、15-45g二缩水甘油醚、3-15g偶联剂、50-300g水混合，升温至45-52℃，在45-52℃、转速为100-500转/分钟搅拌20-80分钟，得到混合料b，将混合料b加入到混合料a中，在45-52℃、以100-500转/分钟搅拌1-5小时，得到界面剂。所述改性剂为尿素、乙醇胺、乙二胺中的一种，进一步优选为乙醇胺。所述固化剂为顺丁烯二酸酐、均苯四甲酸二酐、氯化偏苯三酸酐中的一种，进一步优选为顺丁烯二酸酐。所述偶联剂为硅烷偶联剂，具体使用偶联剂kh-550。界面剂能强化水泥与聚苯颗粒的界面性能，改善聚苯颗粒混凝土的抗压强度、拉伸强度、抗折强度和耐腐蚀性能。
本发明中所述改性氧化铝纤维的制备方法如下：将2-8g氧化石墨烯、2-8g正硅酸乙酯、70-210g乙醇混合，超声分散30-60分钟，加入0.5-5g浓度为1-5mol/l的盐酸水溶液，在25-35℃、转速为100-500转/分钟条件搅拌2-6小时，加入5-20g氧化铝纤维，继续在上述条件搅拌20-60分钟，然后在温度为25-35℃、压力为0.02-0.08mpa环境中放置1-4小时，在65-85℃干燥2-6小时，粉碎过100-500目筛，得到改性氧化铝纤维。所述超声分散的超声波频率为20-60khz、功率为200-800w。氧化铝纤维改性后表面的耐腐蚀性能增强，纤维的力学性能提高。
本发明使用的减水剂为德国巴斯夫f-10减水剂。
本发明得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为335-360kg/m3。
本发明的防火保温隔音水泥聚苯模壳，阻燃性好，不燃烧，无毒味散发，墙体保温隔热，让人有冬暖夏凉之感，聚苯模壳还具有良好的隔音效果。与现有的保温建筑相比，能使室内使用面积增大，节省模板，施工便捷，省工省时显著，降低经济成本。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。
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。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用主要原料及仪器如下：
聚苯颗粒，全称为膨胀聚苯乙烯泡沫颗粒，粒径3-5mm，表观密度32kg/cm3，购买自璧山区黄氏建材厂。
乳胶粉，使用陕西三维集团股份有限公司生产的型号swf04的可再分散乳胶粉。
减水剂，使用德国巴斯夫f-10减水剂。
水泥，p.o.42.5级，广州市越堡水泥有限公司生产。
氧化铝纤维，可以通过市售或制备得到。本发明实施例中使用的氧化铝纤维按照申请号为201310488964.0的发明专利实施例19制备得到。
脱脂大豆粉，可以通过市售或制备得到。本发明使用的脱脂大豆粉的制备方法如下：将500重量份的大豆在75℃干燥25分钟，加入900重量份、质量分数为5％的醋酸水溶液，在30℃浸泡30分钟，捞出大豆，将大豆在50℃干燥10小时，粉碎过150目筛，得到脱脂大豆粉。大豆品种为晋豆49号。
邻苯二甲酸二乙酯，cas号：84-66-2。
dmp-30，cas号：90-72-2。
衣康酸，cas号：97-65-4。
乙烯基三乙氧基硅烷，cas号：78-08-0。
二缩水甘油醚，cas号：2238-07-5。
乙醇胺，cas号：141-43-5。
尿素，cas号：57-13-6。
乙二胺，cas号：107-15-3。
顺丁烯二酸酐，cas号：108-31-6。
均苯四甲酸二酐，cas号：89-32-7。
氯化偏苯三酸酐，cas号：1204-28-0。
偶联剂kh-550，cas号：919-30-2。
氧化石墨烯，型号jcgo-98-1-75，购买自南京吉仓纳米科技有限公司。
正硅酸乙酯，cas：78-10-4。
乙醇，cas号：64-17-5。
下述实施例中，所用测试方法如下：
抗压强度测试：将聚苯颗粒混凝土制成100mm×100mm×100mm的试件，试件成型后立即用不透水的薄膜覆盖表面，按照标准养护条件养护28天，按照gb/t50081-2002测试抗压强度。
抗冻性能测试：将聚苯颗粒混凝土制成100mm×100mm×100mm的试件，按照gb/t50082-2009慢冻法的养护条件进行养护，然后进行抗冻试验，每次冷冻时间为5小时，测试经49次冷冻循环后的质量损失率和抗压强度损失率。
耐酸雨腐蚀性能测试：将聚苯颗粒混凝土制成100mm×100mm×100mm的试件，试件成型后立即用不透水的薄膜覆盖表面，按照标准养护条件养护28天，然后按照《模拟酸雨对水泥聚苯模壳侵蚀影响的试验研究》(作者：杨胜光，《技术与材料》2017.07)第1.3节配制ph＝3的模拟酸雨，并按照1.4节测试模拟酸雨侵蚀49d后的质量损失率。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明。
实施例1
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：7份聚苯颗粒、260份水泥、1.3份乳胶粉、1.5份减水剂、75份水。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、水混合后在30℃、转速为80转/分钟条件搅拌60分钟，加入水泥、减水剂，继续在上述条件搅拌240s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为20℃、相对湿度为85％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为353.7kg/m3。
实施例2
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：7份聚苯颗粒、260份水泥、1.3份乳胶粉、0.8份界面剂、1.5份减水剂、75份水。
界面剂的制备方法如下：将650g脱脂大豆粉加入1500g水中，加入42g邻苯二甲酸二乙酯，升温至48℃，在48℃、以200转/分钟转速搅拌2小时，得到混合料a，将20g固化剂、20gdmp-30、25g改性剂、20g衣康酸、75g乙烯基三乙氧基硅烷、35g二缩水甘油醚、10g偶联剂、100g水混合，升温至48℃，在48℃、转速为200转/分钟搅拌40分钟，得到混合料b，将混合料b加入到混合料a中，在48℃、以200转/分钟搅拌2.5小时，得到界面剂。所述改性剂为乙醇胺。所述固化剂为顺丁烯二酸酐。所述偶联剂为偶联剂kh-550。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、界面剂、水混合后在30℃、转速为80转/分钟条件搅拌60分钟，加入水泥、减水剂，继续在上述条件搅拌240s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为20℃、相对湿度为85％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.0kg/m3。
实施例3
与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例3中所述改性剂为尿素。本实施例3得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.1kg/m3。
实施例4
与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例4中所述改性剂为乙二胺。本实施例4得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为353.9kg/m3。
实施例5
与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例5中所述固化剂为均苯四甲酸二酐。本实施例5得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.2kg/m3。
实施例6
与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例6中所述固化剂为氯化偏苯三酸酐。本实施例6得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.1kg/m3。
实施例7
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：7份聚苯颗粒、260份水泥、1.3份乳胶粉、0.8份界面剂、6.5份氧化铝纤维、1.5份减水剂、75份水。
界面剂的制备方法如下：将650g脱脂大豆粉加入1500g水中，加入42g邻苯二甲酸二乙酯，升温至48℃，在48℃、以200转/分钟转速搅拌2小时，得到混合料a，将20g固化剂、20gdmp-30、25g改性剂、20g衣康酸、75g乙烯基三乙氧基硅烷、35g二缩水甘油醚、10g偶联剂、100g水混合，升温至48℃，在48℃、转速为200转/分钟搅拌40分钟，得到混合料b，将混合料b加入到混合料a中，在48℃、以200转/分钟搅拌2.5小时，得到界面剂。所述改性剂为乙醇胺。所述固化剂为顺丁烯二酸酐。所述偶联剂为偶联剂kh-550。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、界面剂、水混合后在30℃、转速为80转/分钟条件搅拌60分钟，加入水泥、氧化铝纤维、减水剂，继续在上述条件搅拌240s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为20℃、相对湿度为85％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.4kg/m3。
实施例8
一种防火保温隔音水泥聚苯模壳，包括下述重量份的原料制备而成：7份聚苯颗粒、260份水泥、1.3份乳胶粉、0.8份界面剂、6.5份改性氧化铝纤维、1.5份减水剂、75份水。
界面剂的制备方法如下：将650g脱脂大豆粉加入1500g水中，加入42g邻苯二甲酸二乙酯，升温至48℃，在48℃、以200转/分钟转速搅拌2小时，得到混合料a，将20g固化剂、20gdmp-30、25g改性剂、20g衣康酸、75g乙烯基三乙氧基硅烷、35g二缩水甘油醚、10g偶联剂、100g水混合，升温至48℃，在48℃、转速为200转/分钟搅拌40分钟，得到混合料b，将混合料b加入到混合料a中，在48℃、以200转/分钟搅拌2.5小时，得到界面剂。所述改性剂为乙醇胺。所述固化剂为顺丁烯二酸酐。所述偶联剂为偶联剂kh-550。
所述改性氧化铝纤维的制备方法如下：将3.5g氧化石墨烯、3.5g正硅酸乙酯、125g乙醇混合，在频率为20khz、功率为300w条件超声分散40分钟，加入3g浓度为2mol/l的盐酸水溶液，在30℃、转速为200转/分钟条件搅拌3小时，加入7g氧化铝纤维，继续在上述条件搅拌30分钟，然后在温度为30℃、压力为0.04mpa环境中放置2.5小时，在70℃干燥3小时，粉碎过200目筛，得到改性氧化铝纤维。
防火保温隔音水泥聚苯模壳的制备方法如下：将聚苯颗粒、乳胶粉、界面剂、水混合后在30℃、转速为80转/分钟条件搅拌60分钟，加入水泥、改性氧化铝纤维、减水剂，继续在上述条件搅拌240s，得到聚苯颗粒混凝土，将聚苯颗粒混凝土模压成型后在温度为20℃、相对湿度为85％的环境下养护28天，合模，得到防火保温隔音水泥聚苯模壳。防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.8kg/m3。
对比例1
与实施例8基本相同，区别仅在于：本对比例1中所述改性氧化铝纤维的制备方法如下：将7g氧化石墨烯、125g乙醇混合，在频率为20khz、功率为300w条件超声分散40分钟，加入3g浓度为2mol/l的盐酸水溶液，在30℃、转速为200转/分钟条件搅拌3小时，加入7g氧化铝纤维，继续在上述条件搅拌30分钟，然后在温度为30℃、压力为0.04mpa环境中放置2.5小时，在70℃干燥3小时，粉碎过200目筛，得到改性氧化铝纤维。本对比例1得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.6kg/m3。
对比例2
与实施例8基本相同，区别仅在于：本对比例2中所述改性氧化铝纤维的制备方法如下：将7g正硅酸乙酯、125g乙醇混合，在频率为20khz、功率为300w条件超声分散40分钟，加入3g浓度为2mol/l的盐酸水溶液，在30℃、转速为200转/分钟条件搅拌3小时，加入7g氧化铝纤维，继续在上述条件搅拌30分钟，然后在温度为30℃、压力为0.04mpa环境中放置2.5小时，在70℃干燥3小时，粉碎过200目筛，得到改性氧化铝纤维。本对比例2得到的防火保温隔音水泥聚苯模壳的干密度为354.5kg/m3。
测试例
将本发明实施例1的防火保温隔音水泥聚苯模壳进行防火性能测试，测试标准为gb/t9978.1-2008，结果表明防火保温隔音水泥聚苯模壳的承重墙体的耐火极限大于4小时，具有优异的防火效果。
将本发明实施例1的防火保温隔音水泥聚苯模壳进行保温性能测试，经测试本发明的防火保温隔音水泥聚苯模壳的导热系数为0.072w/m·k，满足jg/t158的技术指标，具有良好的保温性能。
将本发明实施例1的防火保温隔音水泥聚苯模壳进行隔音性能测试，测试标准为gb/t19889.3-2005，本发明的防火保温隔音水泥聚苯模壳的承重墙体的空气声计权隔声量>50db，隔音效果好。
将本发明的防火保温隔音水泥聚苯模壳进行抗压强度、耐酸雨腐蚀性能、抗冻性能测试，结果见表1。
表1：测试结果表
本发明的防火保温隔音水泥聚苯模壳，利用阻燃的聚苯颗粒被水泥包裹，形成封闭的空腔，降低材料导热系数，传热更慢，受热过程积变化率几乎为零，空腔还有吸音隔音作用。使本发明的防火保温隔音水泥聚苯模壳具有良好的防火、隔热保温、隔音效果。本发明改善了聚苯颗粒与水泥的界面性能，抗折强度和抗压强度提高，还能抵御耐酸雨侵蚀和冻融破坏，而不易产生裂纹。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。