[发明专利]以锂皂石修饰的玄武岩纤维阻燃保温材料及其制备方法

说明书

本发明一种以锂皂石修饰的玄武岩纤维阻燃保温材料及其制备方法，包括锂皂石(Laponite)无机浸润剂、玄武岩纤维阻燃组分、树脂胶防水粘结组分、秸秆保温组分。该新型阻燃保温材料通过锂皂石修饰玄武岩纤维有效提高了普通玄武岩纤维的阻燃性能，同时使纤维表面更加粗糙化，提高施工相容性，可直接代替传统施工过程中的纤维网格布与后续砂浆层粘结；该发明又结合秸秆优良的保温隔热性能和来源丰富、造价低廉且可再生的资源优势，再配合环氧树脂的防水密封性能和增稠粘结性能，制备了一种阻燃性能更好、保温性能优良、施工相容性更好、造价更低的新型建筑材料。

技术领域

本发明公开一种以锂皂石修饰的玄武岩纤维阻燃保温材料及其制备方法，是一种用于建筑墙体结构外侧的保温体系，同时还提供了其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

我国目前的建筑节能水平还远低于发达国家，单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3～5倍，而墙体保温是实现建筑节能的重要环节。目前常用的外墙保温材料有无机和有机两类。对于有机保温材料授权专利号为ZL200910071491.8的中国发明型专利,利用玉米秸秆和聚苯乙烯颗粒发明了一种新型有机保温材料，该材料保温性能优良，且节约资源，成本低廉，但是其阻燃性能达不到防火等级A级要求，易造成火灾；对于无机保温材料专利号为ZL201310528477.2和ZL201110152574.7的中国发明型专利公开发明了一种无机的发泡玄武岩保温材料和玄武岩棉夹芯保温板材，这些材料都具有优良的保温性和阻燃性能，但是发泡玄武岩生产过程很难控制，而玄武岩棉、玻璃岩棉等具有吸水率大，易粉化的缺点，除此之外各类无机保温砂浆相比又保温隔热性能差且自重较大。所以利用我国现有可再生资源优势，结合玄武岩纤维和秸秆的各自性能特点，发明新型的外墙保温材料仍然是建筑节能的重要任务。；

本发明所用锂皂石(Laponite)是一种人工合成的锂蒙脱石结构的黏土材料，是一种三八面体式结构的含水层状硅酸盐矿物，其化学式为Si₈[(Mg_5.5Li_0.4)H₄O₂₄]^0.7-Na^0.7+，即八面体中心离子为Mg⁺²和Li⁺夹在四个四面体硅原子层之间，这些基团由20个氧原子和4个羟基平衡，是层间含有Na⁺的层状结构。而黏土矿物被认为是性能优异的阻燃剂，其阻燃机理为首先粘土的纳米片层对材料的分解燃烧起到了关键性气体阻隔作用[朱晓燕等,矿物在高分子材料中的阻燃机理及其研究进展,2007]；其次黏土矿物在燃烧过程中粘土矿物在材料表面形成一种高性能的炭化硅酸盐结构，阻隔了未燃烧部分受热分解产生的可挥发产物向外的扩散以及外部氧气向内部的扩散；同时粘土矿物中的结构铁对自由基的圈闭作用，降低材料的质量损失率等等而阻燃[王林江等,粘土矿物材料在阻燃技术中的应用前景与问题,2011]；又由于，Laponite是含水黏土，以层间水和结晶水形式存在，层间水是晶格中结构层之间的中性水分子，由于结构层本身的电价未达到平衡，可吸附其他金属阳离子后再吸附水分子，从而在相邻的结构层之间形成水分子层，常压下加热至110℃左右层间水即大量逸出，失水后矿物晶格并不被破坏，并可重新吸水；结晶水以(OH)^-形式存在于晶格中的一定配位位置上，与其他离子联结得非常牢固，只有在高温一般约在600～1000℃下结构遭受破坏时才能逸出，所以用Laponite改性的玄武岩纤维耐火性可进一步得到提高。

本发明所用锂皂石可以修饰玄武岩纤维是因为当Laponite分散在水中时，会水化并膨胀为含有羟基的溶胶体，从而在拉丝过程中直接作为浸润剂，与纤维表面官能团相互作用成膜均匀涂敷于纤维表面，增加纤维粗糙度和耐碱性，使其与水泥基材界面粘结效果更好，提升了施工相容性，代替传统工业中要单独对玄武岩纤维改性的繁杂程序。