一种大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、当前建筑防火与隔音材料普遍存在原料成本高、碳排放量大、综合性能单一、施工适配性差等行业痛点；传统无机板材多以原生矿物为主要原料，生产能耗高、环保效益弱；普通固废再生材料仅实现基础资源化利用，未进行微观晶相结构精准调控，普遍存在耐高温性能不足、孔隙结构无序、隔音稳定性差、耐火极限偏低、易吸湿变形等缺陷，无法同时满足建筑防排烟系统、防火隔断、装配式隔墙对耐高温、防火、隔音、轻质、低碳的多重强制性能要求。

2、与此同时，在新能源储能电站、动力电池舱、工业高温窑炉、化工园区、变电站等高端场景中，对耐火材料提出了更为严苛的要求：超长耐火时限、高效阻隔热蔓延、a级不燃无烟无毒、轻质超薄、抗凝露变形、耐温稳定性强；现有传统建材无法适配此类高等级安全防护需求，为解决上述所提问题，故而提出一种大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法来解决上述所提问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法，具有高固废利用率、优异防火耐高温、隔声隔热、力学稳定、低碳环保等优势，工艺壁垒高、适配规模化生产的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供一种大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料，由以下按照重量份的原料组成：

3、基体固废复合粉体60-80份、晶相调控主体粉体10-20份、多相晶须诱导剂3-8份、纤维增韧组分2-5份、多重复合协同催化剂1-4份、闭孔微孔调控组分1-3份、水适量；

4、基体固废复合粉体为粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、脱硫石膏、电石渣中的一种或多种；

5、多重复合协同催化剂分为第一催化组分、第二催化组分，且两组分在制备过程中分阶段分次添加。

6、进一步的，多重复合协同催化剂由固废碱性活化组分、晶相催化组分、晶须生长助剂、稳泡助剂复配构成；

7、第一催化组分用于触发固废基体活化生成凝胶前驱体，第二催化组分用于触发晶须结构与多晶相同步原位生成。

8、进一步的，多相晶须诱导剂包括微量元素：硅、铝、钙、镁、铁、钠、钾、硫、钛、锆，用于在基体内部原位生成针柱状无机晶须增强相。

9、进一步的，复合材料内部形成三位一体不可逆共生微观结构，包括：相互交织咬合的连续多晶相骨架、晶间与孔壁原位生长的晶须增强相、互不连通的独立闭孔微孔腔体。

10、进一步的，纤维增韧组分为玄武岩短切纤维。

11、进一步的，成品性能满足：a级不燃，耐火极限1h～4h，导热系数≤0.16w/(m・k)，空气声隔声量35～55db，表观密度800～1200kg/m³，常态抗压强度≥8mpa，600℃高温强度保留率≥80%，固废利用率≥60%，吸水率≤10%，产烟毒性aq1级。

12、进一步的，复合材料加工为防火板材、型材，用于民用建筑防排烟风管、装配式防火隔音隔墙、新能源储能舱防火隔断、工业高温耐火围护构件。

13、本发明还提供一种大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料制备方法，包括如下步骤：

14、s1、固废分级预处理活化：将基体固废复合粉体、晶相调控主体粉体分别分级研磨、筛分、干燥、差异化机械活化处理；

15、s2、干混配料：将活化后的基体固废复合粉体、晶相调控主体粉体、多相晶须诱导剂、玄武岩短切纤维投入搅拌设备常温干混均匀，得到基础干混粉料；

16、s3、前驱体活化反应：向基础干混粉料中加入第一催化组分，低速搅拌，制备水化凝胶前驱体；

17、s4、湿法混炼与闭孔调控：向凝胶前驱体内分次加水与闭孔发泡调节剂，高速搅拌制得均质闭孔浆料；

18、s5、原位晶须催化：控温条件下向均质闭孔浆料投入第二催化组分，触发晶须与多晶相原位成核生长；

19、s6、低压模压成型：浆料注入模具低压压实定型；

20、s7、四段式梯度温场晶化养护：依次经低温前驱体稳定、中温晶核生成、高温晶相与晶须生长、梯度缓慢降温四个阶段阶梯养护；

21、s8、精加工：脱模后裁切、打磨、性能检测，得到成品复合材料。

22、进一步，四段式梯度温场晶化养护中各阶段升降温速率、恒温时长独立设定，养护温度偏离设计值±10℃时无法生成目标多晶相与原位晶须结构。

23、进一步，第一催化组分仅在s3步骤中添加，第二催化组分仅在s5步骤中添加，催化剂全程禁止全部一次性投料干混。

24、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

25、（1）本发明的大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法，通过采用多元素协同复配体系、双催化剂分步触发反应、原位晶须-多晶相-闭孔微孔三位一体共生结构，搭配严苛的四段式梯度温场晶化工艺。成品仅可检测出元素种类，无法逆向拆解原料配比、催化剂体系、添加工序与温控参数；材料内部为化学反应形成的不可逆微观结构，并非简单物理混合，从配方、工艺、微观结构三层构筑高技术壁垒，有效避免同行抄袭与同质化仿制，形成长期技术竞争优势。

26、（2）本发明的大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法，产品达到a级不燃、产烟毒性aq1级，耐火极限最高可达4h，600℃高温下强度保留率不低于80%，抗热震、抗开裂、抗热蔓延能力突出；同时具备低导热系数、高隔声量、低吸水率、结构稳定等优势，既满足民用建筑防排烟风管、装配式防火隔墙的规范要求，又可适配新能源储能舱、动力电池舱、工业高温窑炉、变电站等严苛高温防火隔声场景，应用覆盖面广、产品附加值高。

27、（3）本发明的大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法，以粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉等大宗工业固废为主要原料，固废利用率≥60%，大幅消纳工业固废，降低固废处置压力，生产过程低碳环保。功能助剂、催化剂、晶须诱导组分添加量低，搭配低成本玄武岩短切纤维增韧，原料整体成本低廉，整套工艺适配规模化工业化生产，兼具环保效益与经济效益。

28、（4）本发明的大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法，整套制备工序分工明确、参数可控，粉体预处理、分步催化、低压模压、梯度晶化等工艺环环相扣，工艺容错区间清晰。不同原料配比下产品性能波动小，成型板材内部闭孔结构完整、无贯通孔洞，长期使用不易吸湿变形、粉化坍塌，服役寿命长，施工与后期维护成本低。

29、（5）本发明的大宗固废基微孔多晶耐高温防火隔音复合材料及其制备方法，依托原位生长的针柱状晶须穿插补强、连续多晶相骨架承重、独立闭孔腔体隔热隔声的复合结构，实现力学性能与防火、隔声、隔热功能一体化。玄武岩纤维进一步提升材料韧性与抗裂能力，彻底解决传统固废建材强度偏低、耐高温差、孔隙无序、隔音耐火不稳定等行业痛点，综合性能远超传统无机板材与普通固废再生材料。