一种含二氧化硅气凝胶的钢结构防火保护板制造技术

一种含二氧化硅气凝胶的钢结构防火保护板，包括如下质量比的原料制备得到：水玻璃20

A fire protection board for steel structure containing silica aerogel

【技术实现步骤摘要】
一种含二氧化硅气凝胶的钢结构防火保护板


[0001]本专利技术涉及一种含二氧化硅气凝胶的钢结构防火保护板，具体公开了采用聚氨酯丙烯酸酯和隔热填料对水玻璃进行改性的复合粘合剂，进而得到防水性能优异强度高的钢结构防火保护板。

技术介绍

[0002]随着钢结构应用技术的发展以及钢结构的防火保护技术日臻成熟，钢结构作为高层建筑结构的一种形式以其强度高、塑性、韧性好、自重轻、有良好的延伸性、抗震性和施工周期短等优点，在建筑业中得到了广泛的应用。虽然钢材属于不燃性材料，但是耐火性能却很差。到目前为止，人们对钢结构保护主要采取四种措施：即直接包覆保护法、屏蔽保护法、水喷淋和冲水冷却保护法。四种措施中直接包覆法由于其简便易行、防护性能良好和造价经济在工程中最为常用。直接包覆法是指在钢结构构件面或外围直接施用防火材料如砌筑粘土砖、浇注混凝土、抹灭、喷涂防火涂料和包封防火板材等将裸露的钢构件包封或覆盖起来，从而达到提高钢结构耐火能力的目的。当前钢结构防火保护采用最多的应属防火涂料和防火板材。用防火板材保护钢结构，具有施工方便、装饰性好、成本低、损耗小、无环境污染、不受季节和气候影响、干法施工、施工周期短与钢结构防火涂料喷涂施工相比，所用工时仅为喷涂施工的即可完成相同面积的防火施工和耐久耐火性能年基本不变等优点，推广前景好，是钢结构防火保护新的发展方向，具体而言，就是通过高温耐火胶粘剂将防火板覆在钢结构表面，实现火灾时隔热的目的，从而防止钢材在火灾时温度快速升高。高温粘合剂和防火板材中都会用到无机或有机粘结剂作为主体材料，其中，水玻璃是常见的无机粘结剂类型，其因为成本低，凝固后强度较高，且耐热性好受到广泛使用，但是相对较为昂贵的硅溶胶而言，其耐水性较为逊色，这是因为水玻璃中含具有大量强亲水性的羟基，且有碱金属例子如钠离子、钾离子，甚至有可能导致水玻璃型高温粘合剂或水玻璃型防火保护板出现返碱现象。现有技术中也有提到在水玻璃中加入硬化剂可与水玻璃中的碱金属离子和碱金属氧化物发生化学反应有利于改善水玻璃的耐水性和其它性能，但是防水性虽可提高，但比较有限，且不能同时提升产品的强度和保温性能。
[0003]同时，目前的含蛭石钢结构防火板，普遍蛭石仅仅作为功能填料，如CN103214220A，这篇专利文献公开了一种钢结构防火保护板及其制备方法；该防护板包括如下组分：磨细矿渣、云母粉、硅灰石、高岭土、膨胀蛭石、无机胶凝材料、增强纤维和改性外掺物；各组分的重量百分比为：磨细矿渣30～40％、云母粉10～20％、硅灰石10～20％、高岭土5～10％、膨胀蛭石5～10％、无机胶凝材料15～30％、增强纤维1～8％、改性外掺物2～8％。该防火板主要填料为磨细矿渣，膨胀蛭石仅仅不到10％，该防火板不仅密度较高，因为重，在很多轻量化场所应用有所限制，且隔热性能不良。另外，该技术采用水泥作为粘结剂，也大幅度增加了防火板的密度，且强度、隔热性能较水玻璃基的防火板具有较大的差距。
[0004]因此，防火行业中，水玻璃基蛭石钢结构防火板板虽然成本具有较大优势，但是在南方市场存在不耐水、易返碱的问题，专利技术人根据市场需求对作为粘合剂的水玻璃进行改
性，通过提高水玻璃的耐水性，进而根本上提高了蛭石防火保护板的防水性和隔热性能。
[0005]在本公司前期的技术研发中，我们采用改性纳米二氧化硅隔热填料、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯与有机硅改性的水玻璃进行化学交联共聚，很显著的改善了水玻璃的耐水性和隔热性，但是在实际生产中我们也发现，由于采用纳米材料，成本过高，而且为避免纳米材料的团聚，对工艺要求也比较高的要求。针对这一情况，申请人尝试对纳米二氧化硅隔热填料的种类进行进一步优化，经过大量的实验，最终选定了微米级二氧化硅气凝胶，并对改性水玻璃的具体工艺进行了适应性的改变，从而基本保证防水性和隔热性提高的同时，大幅度降低了成本和工艺复杂度。
[0006]除了对水玻璃进行改性并代替以往的水泥基粘合剂，本专利技术还大幅度提高了蛭石的使用量，显著是的防火板轻量化且大幅度提高隔热性。另外，省略了传统工艺的5
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7天的养护步骤，大大提高防火板的生产效率。另外，本专利技术还采用微波窑进行干燥，干燥定型在20
‑
40内就能完成，相对于之前的3
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4小时的干燥时间，也明显提高了生产效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种含二氧化硅气凝胶的钢结构防火保护板，由包括如下质量比的原料制备得到：水玻璃20
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40％，膨胀蛭石50
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60％高岭土5
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15％珍珠岩5
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10％，氢氧化铝5
‑
10％，增强纤维4
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10％，氟硅酸钠早强剂1
‑
2％；
[0008]其制备方法由如下步骤组成：
[0009]步骤A:混合,将原料计量，在高速混合机内将上述原料混合均匀得到料浆；
[0010]步骤B:压制成型,将步骤A制得的料浆利用模具压制成型，得到板坯；
[0011]步骤C:微波干燥定型,利用微波窑微波干燥定型，干燥时间为20
‑
40分钟，最终得到厚度为20
‑
40mm的防火板。
[0012]防火板大小为1.2m*2.4m或1.2m*1.2m。
[0013]其中，水玻璃为改性水玻璃，其制备方法如下：
[0014](1)制备初步改性水玻璃：将有机硅烷、酸组成的改性剂对水玻璃进行共混化学改性，其中，有机硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；酸为有机酸与磷酸的混合酸，其中，有机酸选自丙烯酸或马来酸；有机酸与磷酸的摩尔比为(6
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4)：(4
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6)；
[0015]将水玻璃、酸和有机硅烷按照质量比：100：(2
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6)：(5
‑
10)，在pH值4
‑
6的条件下进行搅拌共混，搅拌速度为600
‑
1500r/min，时间为4
‑
8小时，其中，在共混反应进行到一半时，边搅拌边加入微米级二氧化硅气凝胶，以100质量份水玻璃计，微米级二氧化硅气凝胶的添加量为10
‑
15重量份；所述二氧化硅气凝胶D50直径为20
‑
200μm，优选为50
‑
150μm。
[0016](2)制备有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯：
[0017]在催化剂、溶剂和阻聚剂存在下，将异氰酸酯三聚体、含环氧官能团有机硅和羟基丙烯酸酯进行反应，其中，所述的异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)三聚体、六氢甲苯二异氰酸酯(HTDI)三聚体中的一种或几种，其中，所述含环氧官能团有机硅为γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或3
‑
缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷；
[0018]反应温度为70
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含二氧化硅气凝胶的钢结构防火保护板，其特征在于由包括如下质量比的原料制备得到：水玻璃20
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40％，膨胀蛭石50
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60％，高岭土5
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15％，珍珠岩5
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10％，氢氧化铝5
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10％，增强纤维4
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10％，氟硅酸钠早强剂1
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2％；其制备方法由如下步骤组成：步骤A:混合,将原料计量，在高速混合机内将上述原料混合均匀得到料浆；步骤B:压制成型,将步骤A制得的料浆利用模具压制成型，得到板坯；步骤C:微波干燥定型,利用微波窑微波干燥定型，干燥时间为20
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40分钟，最终得到厚度为20
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40mm的防火保护板；其中，所述水玻璃为改性水玻璃，其制备方法包括如下步骤：(1)制备初步改性水玻璃：将有机硅烷、酸组成的改性剂对水玻璃进行共混化学改性，其中，有机硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；酸为有机酸与磷酸的混合酸，其中，有机酸选自丙烯酸或马来酸；将水玻璃、酸和有机硅烷按照质量比：100：(2
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6)：(5
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10)，在pH值4
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6的条件下进行搅拌共混；其中，在共混反应进行到一半时，边搅拌边加入微米级二氧化硅气凝胶，以100质量份水玻璃计，微米级二氧化硅气凝胶的添加量为10
‑
15重量份；(2)制备有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯：在催化剂、溶剂和阻聚剂存在下，将异氰酸酯三聚体、含环氧官能团有机硅和羟基丙烯酸酯进行反应，其中，所述含环氧官能团有机硅为γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或3
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缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷；异氰酸酯三聚体、含环氧官能团有机硅和羟基丙烯酸酯的质量比为：(4
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6)：(1

【专利技术属性】
技术研发人员：薛永刚，赵艳丽，
申请(专利权)人：石家庄易辰防火保温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：