珍珠岩建筑防火材料的研究

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lishibo13514244774
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最近几年来,我国国民经济和人们的生活水平不断的发展和提高,房地产行业越来越火爆,高大的建筑物越来越多,对建筑的要求也越来越高,环境友好的发展是社会发展所面临的一项重要问题。由于以前的保温防火材料聚苯乙烯(PS)和聚氨酯(PU)泡沫的阻燃效果非常不好,当遇到明火甚至火星时就会燃烧,同时会产生大量有害有毒烟气。因为保温防火材料的不达标,各地大大小小的火灾不断的发生,使得人们的财产损失惨重,也将很多鲜活的生命推向死亡。鉴于此,防火性能优越的膨胀珍珠岩防火材料应运而生。膨胀珍珠岩具有隔热保温、难燃低烟、廉价易得、防火、耐热稳定性好、无毒无害、节能环保等诸多优点。然而,现有的珍珠岩建筑防火材料具有脆性大、固化时间长、吸水率高等缺陷。所以,急需研制出一种阻燃、强度大、固化时间短、耐水性好、热稳定性能优良的珍珠岩建筑防火材料。本文针对目前市场现行的膨胀珍珠岩建筑防火材料的上述不足,通过以环氧树脂(EP)配以固化剂、稀释剂、促进剂等构成有机胶粘剂,制备了有机珍珠岩建筑防火材料;以硅酸钠为基材,配以改性剂氟硅酸钠构成无机胶粘剂,制备了无机珍珠岩建筑防火材料;并将上述两种胶粘剂复配构成有机-无机胶粘剂,制备了有机-无机珍珠岩建筑防火材料。首先,以硫脲和癸二胺为原料合成了胺类固化剂SG,探讨了反应条件对固化剂产率的影响,并采用FTIR和1H-NMR对其化学结构进行了表征。结果表明:当反应温度为140℃,硫脲与癸二胺的摩尔比为1:1.6时,固化剂SG产率可高达78.3%,并且具有低温快速固化的特点。以上述合成的固化剂SG作为有机胶粘剂EP的固化剂,制备了有机珍珠岩建筑防火材料。探讨了固化剂SG的用量对有机珍珠岩建筑防火材料粘结性能的影响;通过弯曲测试、抗压测试等手段,研究了不同用量固化剂SG对有机珍珠岩建筑防火材料力学性能的影响;通过垂直燃烧、热失重、马弗炉升温等手段,研究了不同用量固化剂SG对有机珍珠岩建筑防火材料阻燃性能、热稳定性的影响。结果表明:当加入36份固化剂SG时,有机珍珠岩建筑防火材料可在0.75h固化,在此时间段内固化,不仅有利于施工,也不会因为施工时间过长占用场地。并且加入36份固化剂SG制备的有机珍珠岩建筑防火材料抗压强度可达1.75MPa,弯曲强度可达0.5MPa;阻燃等级可达到V-0级;其热稳定性优越;吸水性能较好。讨论了有机胶粘剂EP的稀释剂对有机珍珠岩建筑防火材料性能的影响。结果表明:当稀释剂AGE和乙醇配比为1:1时,制备的有机珍珠岩建筑防火材料的抗压强度可达1.77MPa,弯曲强度可达0.55MPa;阻燃等级为V-0级;稳定性能优良,在400℃的马弗炉中,残余率可达到89.0%;吸水性能优良,其体积吸水量为27.30g/cm3,接触角可达到67.991°。探讨了有机胶粘剂EP的用量对有机珍珠岩建筑防火材料性能的影响,在保留有机珍珠岩建筑防火材料性能优良的同时,最大限度的加入膨胀珍珠岩。结果表明:加入25%的有机胶粘剂EP,可以使有机珍珠岩建筑防火材料的抗压强度达到1.50MPa、弯曲强度达到0.48MPa;有焰时间为8.6s,阻燃性能达到V-O级;马弗炉中耐热温度达到300℃;接触角为57.806°,体积吸水量为31.30g/cm3,吸水率低。其克服了传统建筑防火材料易燃、吸水、固化时间长的缺点,但依然存在力学性能差,耐热温度低等问题。此外,以无机胶粘剂硅酸钠粘结膨胀珍珠岩,制备了无机珍珠岩建筑防火材料。以氟硅酸钠为改性剂,研究了改性剂氟硅酸钠含量对无机珍珠岩建筑防火材料粘结性能、力学性能等的影响。结果表明:当氟硅酸钠的含量为15%时,不仅可以减少固化时间,而且可以增强无机珍珠岩建筑防火材料抗压强度。探讨了无机胶粘剂硅酸钠含量对无机珍珠岩建筑防火材料阻燃性能、热稳定性能、吸水性能的影响。结果表明:当无机胶粘剂硅酸钠含量为25%时,制备出无机珍珠岩建筑防火材料的抗压强度可达到1.76MPa,弯曲强度可达0.52MPa;为不燃材料;放在马弗炉中,当温度达到700℃,无机珍珠岩建筑防火材料才开始分解变黄,热稳定性极其优越;但其无法测出接触角,吸水性能极强。可以看出,无机珍珠岩建筑防火材料的力学性能比有机珍珠岩建筑防火材料优良,克服了传统建筑防火材料脆性大的不足。并且无机珍珠岩建筑防火材料的热稳定性非常优良,但其吸水性能过高。最后,有机胶粘剂环氧树脂与无机胶粘剂硅酸钠复配,制备了有机-无机珍珠岩建筑防火材料。研究了两种胶粘剂的配比对有机-无机珍珠岩建筑防火材料性能的影响。结果表明:当有机胶粘剂与无机胶粘剂配比为1:4时,制备的有机-无机珍珠岩防火材料的抗压强度达到1.83MPa,弯曲强度可达0.59MPa;阻燃性能达到V-0级;在400℃,热稳定性能优良;接触角可达65.072°。通过对比可以看出,当有机胶粘剂与无机胶粘剂配比为1:4时,制备的有机-无机珍珠岩建筑防火材料,综合了有机珍珠岩建筑防火材料和无机珍珠岩建筑防火材料各自的优点,其具有强度大、热稳定性好、阻燃,并且吸水性能低的优良性能。
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