专利名称：一种耐火隔热材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火隔热材料及其制备方法。
耐火隔热材料用途广泛，对于船舶具有特别重要的意义。船舶在航行中发生火灾，由于扑救条件比陆上差，因而可能遭受的损失也较大。如果火灾发生时，正遇大风大浪，附近无别船舶救助，或虽有邻船但无法靠拢，就更加难以扑救。舰艇发生火灾问题就更为严重，双方交战，火灾的发生机会极多，自救和救援更是十分困难，造成后果就更严重，甚至直接影响战斗的胜负。船舶设计者都想尽一切办法防治火灾，因此，内装材料的耐火性是防火注意力的焦点。
本世纪四十年代至五十年代初，欧洲国家及苏联多采用软木或铝箔包复物作为舱室绝热材料，但其比重大，导热系数也较高。其后又出现了蛭石水泥制品、膨胀珍珠岩水泥制品，这种材料来源丰富、价格便宜、但比重大、导热系数高、机械强度低、运输及施工过程中损坏严重。六十年代以后，有机泡沫材料迅速发展，聚氨酯泡沫、聚丙乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫很快用于各类船舶。有机泡沫材料虽然比重小，导热系数低，但属有毒、可燃材料，燃烧时产烟量大，不符合《国际海上人命安全公约》(简称SOLAS)要求。七十年代以后这些材料便被玻璃纤维、矿物纤维、陶瓷纤维、硅酸钙板等取而代之。这类材料导热系数小、不燃，但比重较大，而且硬质纤维刺激皮肤，吸入后对人体健康构成威胁。玻璃棉低毒，且按国际政府海事组织(简称IMO，我国是其成员国之一)A472的725℃半小时标准测试，会收缩成硬块，使用温度在400℃以下;岩棉使用温度在700℃以下，且低毒;陶瓷棉制品比重较大、低毒。陶瓷棉、岩棉、玻璃棉(简称三棉)制品在成型时，喷有机质胶粘剂，平时有一定量的毒性析出，且平时有纤维脱落，污染环境。
本发明的一个目的是提供一种超轻质、无毒、防火、隔热的材料。
本发明的另一个目的是提供一种制备上述本发明材料的方法。
本发明的耐火隔热材料含有94-98%(重量)的温石棉、0.5-2.0%(重量)的有机硅防水剂和1-4%(重量)的氧化镝，该材料孔隙率为90-98.5%。
本发明的材料中的温石棉特别优选用祁连山棉;有机硅防水剂优选聚甲基三乙氧基硅烷，孔隙率优选96-98.5%。
本发明的耐火隔热材料利用了温石棉的良好的耐火性、隔热性、强度和劈分性，用有机硅防水剂使之防水、增弹，用氧化镝提高其耐高温性能，大的孔隙率使其比重大大降低，且增加了隔热性能，降低了导热系数。
本发明的耐火隔热材料常温无毒性析出，对人体无害;高温作用，不产生毒气及烟雾，对人体无害。
本发明的材料属SOLAS定义的不燃材料，使用温度可达925℃以上，该材料达到一九七四年SOLAS公约IMOA472(Ⅻ)决议标准和IMOA517(13)决议A级、B级标准。
本发明的材料还有抗拉强度性能好、弹性好、吸湿性小、隔音好、耐酸碱、可任意卷曲、再加工性能好、绝缘等优点。
本发明的材料不仅可用于航空、船舶、车辆的绝缘、隔热舱壁，还可用于陆地高层建筑、高寒地带临时房屋、各类冷库的防火、保温、隔热和石化工业中要求高的节能、防火、保温设施等许多领域。
本发明的耐火隔热材料可以如下制备。
本发明的制备工艺步骤包括混料搅拌、泡浆制作、干燥成型、加温催化和防水处理。各步骤如下所述1、混料搅拌在5-40℃下将温石棉(最好为祁连山棉)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(松散剂)溶液和水混合并搅拌，使棉纤维松散开，成为浆液。
2、泡浆制作向上述浆液中加入乙烯丙烯酸酯共聚物(成型剂)乳液、氧化铈(催化剂)溶液和氧化镝(耐高温添加剂)溶液，搅拌，使气泡均匀分布。
3、干燥成型将上述浆液立即放入加热炉中加热干燥，使含水量≤2%(重量)。
4、加温催化在250-380℃下使上述制品中的松散剂和成型剂在催化剂作用下进行反应，成气态跑掉。
5、防水处理将上述制品和有机硅防水剂(优选为聚甲基三乙氧基硅烷)溶液置于一密封加热炉中，在60-240℃下，使防水剂气化，进入制品的孔隙中。
上述制备方法所用原料及其用量的重量百分比如下1、温石棉用量3.45-4.03%;
2、松散剂溶液含松散剂40-50%的水溶液，用量0.60-0.95%;
3、成型剂乳液含成型剂38-45%的水乳液，用量0.20-0.95%;
4、催化剂溶液含氧化铈46%的盐酸溶液，用量0.01-0.07%;
5、防水剂溶液含防水剂95%以上的水溶液，用量0.06-0.11%;
6、水用量94.30-95.00%;
7、耐高温添加剂溶液含耐高温添加剂50%的盐酸溶液，用量0.07-0.34%。
上述制备步骤中的优选工艺条件如下1、混料搅拌将所述混合物进行慢速(10-20转/分)间歇搅拌，每搅拌5-7分钟后停止搅拌2小时，共进行20-28小时，使棉纤维松散开。
2、泡浆制作将所述混合物先快速(1500-1700转/分)搅拌30-50分钟，再慢速(40-60转/分)搅拌10-30分钟，使最大气泡直径不超过2mm。快速搅拌目的是产生大量气泡，慢速搅拌目的是使气泡均匀。
3、干燥成型用15-25小时的时间，从60℃逐渐升温至170℃，使含水量≤2%(重量)。
4、加温催化在加热炉中用2-6小时的时间，从250℃逐渐升温至400℃，使松散剂和成型剂反应完全。
5、防水处理用5至15小时时间，使温度保持在60-240℃之间的温度下，使防水剂气化，进入制品中。
按上述工艺制得的本发明的耐火隔热材料与其它制品性能对比如下表所示下面通过实施例进一步描述本发明耐火材料及其制备方法。所述百分数均为重量百分数。
实施例1在常温下将3.5kg祁连山棉(产于祁连山矿)、0.93kg含顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠44%的水溶液和94.3kg水混合，以10转/分进行间歇搅拌，每搅拌7分钟后停止搅拌2小时，共进行24小时，使棉纤维松散开，成为浆液;向上述浆液中加入0.93kg含乙烯丙烯酸酯共聚物40%的水乳液、0.02kg含氧化铈46%的盐酸溶液和0.14kg含氧化镝50%的盐酸溶液，以1600转/分搅拌40分钟，再以50转/分搅拌20分钟，使气泡直径一般在1mm以下，最大的气泡直径不超过2mm;立即将上述浆液置于底面带孔的铝槽(孔径3mm，开孔率100孔/平方米)中，槽底面上垫有玻璃纤维过滤布)，将所述槽立即置于加热炉中，在60℃下加热4小时，然后以每2小时升高5℃的速度升温至95℃，再以每小时升高10℃的速度升温至115℃，然后用3小时逐渐升温至170℃，并保持在该温度下2小时，得到含水量＜2%的材料;取出上述材料，立即放置在加热炉中的架子上，用4小时的时间从250℃匀速升温至380℃，所述材料冒白烟;将上述制得的材料与0.11kg含聚甲基三乙氧基硅烷95%的水溶液一起放入密封的加热炉中，在220℃下加热10小时，制得本发明的耐火隔热材料，制得的材料含棉95.11%的祁连山棉、1.09%聚甲基三乙氧基硅烷和3.80%的氧化镝(以无其它成分计)，其它成分可能有残留，在此忽略不计，比重为20kg/m3。
实施例2按实施例1所述的方法制备本发明的耐火隔热材料，不同的是各原料用量为祁连山棉3.78kg，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠溶液0.817kg，水94.441kg，乙烯丙烯酸酯共聚物乳液0.817kg，氧化铈溶液0.015kg，氧化镝溶液0.070kg，聚甲基三乙氧基硅烷溶液0.060kg。制得的耐火隔热材料含97.62%的祁连棉、0.5%的聚甲基三乙氧基硅烷和1.81%的氧化镝(以无其它成分计)，其它成分可能有残留，在此忽略不计，比重为35kg/m3。
上述仅为本发明的实例，并不以任何方式限制本发明，本领域的技术人员可以对本发明的耐火材料及其制备方法做出各种改变或改进，但仍不脱离本发明的实质和权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种耐火隔热材料，其特征在于含有94-98%(重量)的温石棉、0.5-2.0%(重量)的有机硅防水剂和1-4%(重量)的氧化镝，所述材料孔隙率为90-98.5%。
2.一种如权利要求1所述的耐火隔热材料，其中温石棉为祁连山棉。
3.一种如权利要求1所述的耐火隔热材料，其中有机硅防水剂为聚甲基三乙氧基硅烷。
4.一种如权利要求2所述的耐火隔热材料，其中有机硅防水剂为聚甲基三乙氧基硅烷。
5.一种如权利要求4所述的耐火隔热材料，其中所述耐火隔热材料孔隙率为96-98.5%。
6.一种权利要求1-5之一所述材料的制备方法，其特征在于在5-40℃下将温石棉、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠溶液和水混合并搅拌，使棉纤维松散开，成为浆液;向上述浆液中加入乙烯丙烯酸酯共聚物乳液、氧化铈和氧化镝溶液，搅拌该浆液，使气泡均匀分布;将上述浆液立即放入加热炉中加热干燥，使含水量≤2%(重量);在250-380℃下使上述制品发生化学反应，并反应完全;将上述所得材料和有机硅防水剂溶液置于一密封加热炉中，在60-240℃下使防水剂气化，进入该材料孔隙中。
7.一种如权利要求6所述的方法，其中所用原料及其用量的重量百分数如下温石棉用量3.45-4.03%;顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠溶液含该磺酸钠40-50%的水溶液，用量0.60-0.95%;乙烯丙烯酸酯共聚物乳液;含该共聚物38-45%的水乳浊液，用量0.20-0.95%;氧化铈溶液含氧化铈46%的盐酸溶液，用量0.01-0.07%;有机硅防水剂溶液含该防水剂95%以上的水溶液，用量0.06-0.11%;水用量94.30-95.00%;氧化镝溶液含氧化镝50%的盐酸溶液，用量0.07-0.34%。
8.一种如权利要求7所述的方法，其中加入共聚物、氧化铈和氧化镝以后得到的浆液先进行快速(1500-1700转/分)搅拌30-50分钟，再慢速(40-60转/分)搅拌10-30分钟，使最大气泡直径不超过2mm。
全文摘要
本发明公开了一种耐火隔热材料及其制备方法。该材料含有温石棉、有机硅防水剂和氧化镝，孔隙率为90—98.5％。本发明的材料比重低、导热系数小、无毒、防水、有弹性、高温下不燃，是一种性能良好的耐火隔热材料，可用于航空、船舶、车辆的耐火、绝缘、隔热舱壁，陆地高层建筑，节能、防火、保温设施等许多领域。
文档编号C09K21/14GK1100452SQ9311750
公开日1995年3月22日 申请日期1993年9月14日 优先权日1993年9月14日
发明者叶亚杰, 朱紫麟 申请人:叶亚杰, 朱紫麟