[发明专利]一种三维纤维增强轻质不燃保温隔热复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轻质不燃保温隔热复合材料及制备方法。

背景技术

我国建筑能耗约占全社会总能耗的1/3，国家开始实行建筑节能后，建筑节能设计从1987年的30％节能提高到当前最高标准的75％节能，节能方式从外墙内保温转变为外墙外保温的形式。因此，建筑外墙外保温材料的保温性能直接决定着建筑节能能否满足设计要求。

目前我国建筑外墙外保温材料主要有有机类和无机类，两类材料均无法兼顾防火与保温两种性能。有机类材料保温性能好，主要有发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、聚氨酯板(PU)等。EPS是苯乙烯在聚合时通过发泡剂使其内部产生微孔的泡沫塑料，热导率小于0.042W/m·K；XPS是苯乙烯加少量添加剂，通过加热挤塑成型而制得的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料，热导率小于0.032W/m·K；PU是多元醇、氰酸酯在发泡剂作用下制备的具有闭孔结构的低密度微孔泡沫，热导率小于0.024W/m·K，该类材料主要缺点一是不阻燃，已经导致多起重大火灾事故，发生火灾时材料自身燃烧时迅速产生大量的有害气体并发出刺激性气味，二是高温保型能力差，在火灾等高温情况下保温材料迅速软化失去原有形状，发生滴落、高空脱落等危险，对生命体造成二次伤害。

无机类泡沫玻璃、发泡水泥、膨胀珍珠岩、岩棉板等的材料属于不燃级，防火性能好但保温性能较差。泡沫玻璃以磨细玻璃粉为主要原料通过添加发泡剂熔融发泡退火冷却加工制成的一种具有均匀独立密闭气隙结构的无机硬质隔热材料，热导率0.05W/m·K且成本较高；发泡水泥韧性差密度大，热导率0.22W/m·K；膨胀珍珠岩由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、筛分、高温焙烧膨胀冷却而成白色颗粒状多空材料，热导率0.05～0.66W/m·K且不抗冻融；岩棉将天然火成岩石经高温熔融、用离心力、高压载能气体喷吹而制成的矿物棉，热导率为0.045W/m·K左右，但是固定困难，吸水率大，生产过程中耗能大，排碳量高，大气污染严重，在工地施工时岩棉粉尘危害工人健康。因此，无机类保温材料因保温性能差、施工困难、配套不足等难以推广应用。

综上所述，当前建筑外墙外保温材料能兼顾保温性能与阻燃性能的，尤其满足高温防火领域的阻燃保温的材料尚为空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种三维纤维增强轻质不燃保温隔热复合材料及其制备方法，与传统的保温材料相比，本发明的复合材料兼有保温隔热性能与阻燃性能，同时具有良好的高温保型性能，且本发明的制备方法无需热压罐等特种设备，简单易操作，工艺性好，易于转化为生产线批量化生产，降低成本。

本发明所采用的技术方案是：一种三维纤维增强轻质不燃保温隔热复合材料，包括：80wt％～95wt％三维纤维增强体，5wt％～20wt％树脂基体；树脂基体分散并填充在三维纤维增强体内的空隙中；所述三维纤维增强体的材料为单一的三维硅基纤维、单一的三维玄武岩纤维或三维硅基纤维和三维玄武岩纤维的混合材料。

所述的三维硅基纤维材料为玻璃纤维、高硅氧纤维或石英纤维。

所述的树脂基体材料为氨酚醛树脂、钡酚醛树脂或环氧改性酚醛树脂。

所述三维纤维增强体的厚度为5～75mm，宽度为100～1500mm，密度为0.05～0.2g/cm3。

一种三维纤维增强轻质不燃保温隔热复合材料制备方法，包括如下步骤：

(1)选定三维纤维增强体；所述的三维纤维增强体的材料为单一的三维硅基纤维、单一的三维玄武岩纤维或三维硅基纤维和三维玄武岩纤维的混合材料；

(2)选取氨酚醛树脂、钡酚醛树脂或环氧改性酚醛树脂中的任意一种树脂为溶质，选取水、乙醇、丙醇、正丁醇或异丁醇中的任意一种为溶剂，配制含有1wt％～30wt％树脂的溶液，选取草酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸或苯磺酸中的任意一种为固化剂，加入溶液，固化剂的重量为溶质的0.5wt％～8wt％；

(3)将步骤(1)中选定的三维纤维增强体浸入步骤(2)中配好的溶液中充分浸渍，浸渍时间为0.5～30min；

(4)挤出步骤(3)中浸渍形成的复合体中多余的溶液，使得挤除溶液后的复合体中三维纤维增强体的重量百分比为35wt％～65wt％；

(5)将步骤(4)中获得的复合体首先干燥1～12小时，干燥温度为50～100℃；然后加压0.005～2MPa，继续干燥固化2～24小时，固化温度为100～300℃，制得三维纤维增强轻质不燃保温隔热复合材料。

本发明与现有技术相比的优点在于：