一种阻燃保温纳米板材及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于纳米板技术领域，具体地，涉及一种阻燃保温纳米板材及其制备工艺。


背景技术：

2.建筑保温材料，是通过对建筑外围护结构采取措施，减少建筑物室内热量向室外散发，从而保持建筑物室内的温度，起到保温的效果。纳米板是吊顶行业中的一种板材，指的是在基础板材上表面采用纳米材料进行处理。这些年来的纳米板材，从功能方面来讲，非常多样化，保温隔热、抗刮、耐腐蚀、阻燃等等；除了吊顶，还广泛用于建筑墙体、水泥行业、钢铁行业以及玻璃行业等领域。
3.保温纳米板由于其良好的保温性能受到人们的青睐，现有的保温纳米板是指在基础板材上表面采用纳米材料进行处理，其阻燃效果并不理想，没有实质的阻燃作用。


技术实现要素：

4.发明目的：针对现有方案中的上述技术问题，本发明提供了一种阻燃保温纳米板材。
5.本发明所采用的技术方案如下：一种阻燃保温纳米板材，包括基材，所述基材表面依次设置阻燃保温纳米涂层和表面涂层，所述阻燃保温纳米涂层和表面涂层是通过挤出设备依次涂覆在基材的外表面上的；所述阻燃保温纳米涂层包括阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，所述阻燃保温纳米涂料粉体包括以下的原料组分：亲水气凝胶、珍珠岩原矿粉体、云母粉、硅藻土和磨碎玻璃纤维；所述表面涂层包括表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液。
6.进一步地，所述基材可以是实木板、实木多层板、密度板、铝板中的任意一种。
7.进一步地，所述阻燃保温纳米涂料粉体是由包括以下百分比含量的组分制备而成的： 15~70%的亲水气凝胶，10~70%的珍珠岩原矿粉体，6~60%的硅藻土，3~8%的磨碎玻璃纤维。。
8.进一步地，所述表面涂层粉体包括60~85%的钙粉、10~30%的硅藻土和5~15%的云母粉。
9.进一步地，所述胶黏剂为水性丙烯酸胶黏剂；所述海菜粉溶液为海菜粉与水按照1:150的体积比混合后得到的海菜粉水溶液。
10.进一步地，所述珍珠岩粉体为120目的未膨胀的珍珠岩原矿粉体；所述亲水气凝胶的粒径为40~50mm，孔径为30~40nm；所述云母粉的粒径为800目；所述硅藻土的粒径为400目；所述磨碎玻璃纤维的长度为80~100μm。
11.一种阻燃保温纳米板材的制备工艺，包括如下步骤：（a）将阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂，按照比例投入搅拌机搅拌均匀成泥糊状，然后加入海苔粉溶液继续搅拌均匀，得到泥糊状涂料ⅰ；（b）将表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液按照比例投入搅拌机内搅拌均匀，形成泥糊状涂料
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；（c）将步骤a中搅拌得到的泥糊状涂料ⅰ倒入螺旋挤出成型机的料
斗中，开动螺旋搅拌杆，将涂料ⅰ输送至内置模具的腔体中；（d）设置挤出参数进行螺旋挤出，将泥糊状涂料ⅰ涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；烘干后完成阻燃保温纳米板材的第一次涂装；（e）将步骤d中完成第一次涂装后的基材放置于模具内，重复步骤c和d进行第二次涂装；（f）将步骤e中完成第二次涂装后的基材放置于模具内，将步骤b中得到的糊状涂料
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倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将糊状涂料
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输送至内置模具的腔体中；（g）设置挤出参数进行螺旋挤出，将糊状涂料
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涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；（h）烘干后完成阻燃保温纳米板材的表面涂层的涂装，即得到阻燃保温纳米板材。
12.进一步地，步骤（a）所述搅拌时间为30min；步骤（a）中所述胶黏剂的投入比例为胶黏剂与阻燃保温纳米涂料粉体的体积比为1：5。
13.进一步地，所述挤出参数设置为：挤出速率为20~60m/min；挤出压力为0.5~1kg/cm3；所述第一次涂装和第二次涂装的涂层厚度为0.2~0.3mm；所述第三次涂装的涂层厚度为0.05~0.1mm。
14.进一步地，所述烘干隧道的长度为30m，所述烘干的温度为40-80℃，在烘干隧道里面的待干时间为8min。
15.本发明的有益效果是：本发明提供的阻燃保温纳米板材，在基材表面依次设置阻燃保温纳米涂层和表面涂层，阻燃保温纳米涂层和表面涂层是通过挤出设备依次涂覆在基材的外表面上的；阻燃保温纳米涂层包括阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，阻燃保温纳米涂料粉体包括亲水气凝胶、珍珠岩原矿粉体、云母粉、硅藻土和磨碎玻璃纤维，亲水气凝胶和硅藻土在基材外挤出的涂层中充当保温阻燃层功效，在失火的环境里，气凝胶、硅藻土包裹在末膨胀珍珠岩矿粉的外层，先对大火阻燃隔离，随着温升高，热量传导珍珠岩升温预热，直至珍珠岩膨化，磨碎玻纤纤维使得膨胀涂层保持完整，涂层表面起到耐高温作用、短时间使基材阻燃，因此阻燃保温纳米板材具有非常好的阻燃保温性能。其制备工艺制备工艺简单，可控性强，能够产业化生产。
附图说明
16.图1为本发明实施例1~4的阻燃保温纳米板材的性能测试结果。
具体实施方式
17.下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制；实施例1一种阻燃保温纳米板材，包括基材，基材为松木的实木板。基材表面依次设置阻燃保温纳米涂层和表面涂层，阻燃保温纳米涂层和表面涂层是通过挤出设备依次涂覆在基材的外表面上的；阻燃保温纳米涂层包括阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，阻燃保温纳米涂料粉体包括以下的原料组分：亲水气凝胶、珍珠岩原矿粉体、云母粉、硅藻土和磨碎玻璃纤维；表面涂层包括表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液。
18.具体的，阻燃保温纳米涂料粉体是由包括以下百分比含量的组分制备而成的：17%亲水气凝胶，60%珍珠岩原矿粉体，10%云母粉，10%硅藻土，3%磨碎玻璃纤维。表面涂层粉体
包括70%的钙粉、20%的硅藻土和10%的云母粉。
19.其中，胶黏剂为水性丙烯酸胶黏剂；海菜粉溶液为海菜粉与水按照1:150的体积比混合后得到的海菜粉水溶液。其中，珍珠岩粉体为120目的未膨胀的珍珠岩原矿粉体；亲水气凝胶的粒径为40~50mm，孔径为30~40nm；云母粉的粒径为800目；硅藻土的粒径为400目；磨碎玻璃纤维的长度为80~100μm。
20.一种阻燃保温纳米板材的制备工艺，包括如下步骤：（a）将阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂，按照比例投入搅拌机搅拌均匀成泥糊状，然后加入海苔粉溶液继续搅拌均匀,得到泥糊状涂料ⅰ，搅拌时间为30min；（b）将表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液按照比例投入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为30min，形成泥糊状涂料
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；（c）将步骤a中搅拌得到的泥糊状涂料ⅰ倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将涂料ⅰ输送至内置模具的腔体中；（d）设置挤出参数进行螺旋挤出，将泥糊状涂料ⅰ涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；烘干后完成阻燃保温纳米板材的第一次涂装；（e）将步骤d中完成第一次涂装后的基材放置于模具内，重复步骤c和d进行第二次涂装；（f）将步骤e中完成第二次涂装后的基材放置于模具内，将步骤b中得到的糊状涂料
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倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将糊状涂料
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输送至内置模具的腔体中；（g）设置挤出参数进行螺旋挤出，将糊状涂料
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涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；（h）烘干后完成阻燃保温纳米板材的表面涂层的涂装，即得到阻燃保温纳米板材。
21.其中，胶黏剂的投入比例为：胶黏剂与阻燃保温纳米涂料粉体的体积比为1：5；胶黏剂与表面涂料粉体的体积比为1：5。
22.其中，挤出参数设置为：挤出速率为30m/min；挤出压力为1kg/cm3；第一次涂装和第二次涂装的涂层厚度为0.3mm；第三次涂装的涂层厚度为0.1mm。
23.其中，烘干隧道的长度为30m，烘干的温度为50℃，在烘干隧道里面的待干时间为8min。
24.实施例2一种阻燃保温纳米板材，包括基材，基材为实木多层板。基材表面依次设置阻燃保温纳米涂层和表面涂层，阻燃保温纳米涂层和表面涂层是通过挤出设备依次涂覆在基材的外表面上的；阻燃保温纳米涂层包括阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，阻燃保温纳米涂料粉体包括以下的原料组分：亲水气凝胶、珍珠岩原矿粉体、云母粉、硅藻土和磨碎玻璃纤维；表面涂层包括表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液。
25.具体的，阻燃保温纳米涂料粉体是由包括以下百分比含量的组分制备而成的：20%亲水气凝胶，50%珍珠岩原矿粉体，15%硅藻土，5%磨碎玻璃纤维。表面涂层粉体包括60%的钙粉、25%的硅藻土和15%的云母粉。
26.其中，胶黏剂为水性丙烯酸胶黏剂；海菜粉溶液为海菜粉与水按照1:150的体积比混合后得到的海菜粉水溶液。其中，珍珠岩粉体为120目的未膨胀的珍珠岩原矿粉体；亲水气凝胶的粒径为40~50mm，孔径为30~40nm；云母粉的粒径为800目；硅藻土的粒径为400目；磨碎玻璃纤维的长度为80~100μm。
27.一种阻燃保温纳米板材的制备工艺，包括如下步骤：（a）将阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂，按照比例投入搅拌机搅拌均匀成泥糊状，然后加入海苔粉溶液继续搅拌均匀,
得到泥糊状涂料ⅰ，搅拌时间为30min；（b）将表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液按照比例投入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为30min，形成泥糊状涂料
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；（c）将步骤a中搅拌得到的泥糊状涂料ⅰ倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将涂料ⅰ输送至内置模具的腔体中；（d）设置挤出参数进行螺旋挤出，将泥糊状涂料ⅰ涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；烘干后完成阻燃保温纳米板材的第一次涂装；（e）将步骤d中完成第一次涂装后的基材放置于模具内，重复步骤c和d进行第二次涂装；（f）将步骤e中完成第二次涂装后的基材放置于模具内，将步骤b中得到的糊状涂料
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倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将糊状涂料
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输送至内置模具的腔体中；（g）设置挤出参数进行螺旋挤出，将糊状涂料
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涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；（h）烘干后完成阻燃保温纳米板材的表面涂层的涂装，即得到阻燃保温纳米板材其中，胶黏剂的投入比例为：胶黏剂与阻燃保温纳米涂料粉体的体积比为1：5；胶黏剂与表面涂料粉体的体积比为1：5。
28.其中，挤出参数设置为：挤出速率为40m/min；挤出压力为0.8kg/cm3；第一次涂装和第二次涂装的涂层厚度为0.3mm；第三次涂装的涂层厚度为0.1mm。
29.其中，烘干隧道的长度为30m，烘干的温度为40℃，在烘干隧道里面的待干时间为8min。
30.实施例3：一种阻燃保温纳米板材，包括基材，基材为密度板。基材表面依次设置阻燃保温纳米涂层和表面涂层，阻燃保温纳米涂层和表面涂层是通过挤出设备依次涂覆在基材的外表面上的；阻燃保温纳米涂层包括阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，阻燃保温纳米涂料粉体是由包括以下百分比含量的组分制备而成的：15%亲水气凝胶，70%珍珠岩原矿粉体， 10%硅藻土，5%磨碎玻璃纤维；表面涂层包括表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液；表面涂层粉体包括85%的钙粉、10%的硅藻土和5%的云母粉。胶黏剂为水性丙烯酸胶黏剂；海菜粉溶液为海菜粉与水按照1:150的体积比混合后得到的海菜粉水溶液。
31.其中，珍珠岩粉体为120目的未膨胀的珍珠岩原矿粉体；亲水气凝胶的粒径为40~50mm，孔径为30~40nm；云母粉的粒径为800目；硅藻土的粒径为400目；磨碎玻璃纤维的长度为80~100μm。
32.一种阻燃保温纳米板材的制备工艺，包括如下步骤：（a）将阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂，按照比例投入搅拌机搅拌均匀成泥糊状，然后加入海苔粉溶液继续搅拌均匀,得到泥糊状涂料ⅰ，搅拌时间为30min；（b）将表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液按照比例投入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为30min，形成泥糊状涂料
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；（c）将步骤a中搅拌得到的泥糊状涂料ⅰ倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将涂料ⅰ输送至内置模具的腔体中；（d）设置挤出参数进行螺旋挤出，将泥糊状涂料ⅰ涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；烘干后完成阻燃保温纳米板材的第一次涂装；（e）将步骤d中完成第一次涂装后的基材放置于模具内，重复步骤c和d进行第二次涂装；（f）将步骤e中完成第二次涂装后的基材放置于模具内，将步骤b中得到的糊状涂料
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倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将糊状涂料
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输送至内置模具的腔体中；（g）设置挤出参数进行螺旋挤出，将糊状涂料
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涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送
至烘干隧道里进行烘干；（h）烘干后完成阻燃保温纳米板材的表面涂层的涂装，即得到阻燃保温纳米板材。
33.其中，胶黏剂的投入比例为：胶黏剂与阻燃保温纳米涂料粉体的体积比为1：5；胶黏剂与表面涂料粉体的体积比为1：5。
34.其中，挤出参数设置为：挤出速率为50m/min；挤出压力为0.5kg/cm3；第一次涂装和第二次涂装的涂层厚度为0.2mm；第三次涂装的涂层厚度为0.08mm。
35.其中，烘干隧道的长度为30m，烘干的温度为80℃，在烘干隧道里面的待干时间为8min。
36.实施例4：一种阻燃保温纳米板材，包括基材，基材是松木的实木板。基材表面依次设置阻燃保温纳米涂层和表面涂层，阻燃保温纳米涂层和表面涂层是通过挤出设备依次涂覆在基材的外表面上的；阻燃保温纳米涂层包括阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，阻燃保温纳米涂料粉体是由包括以下百分比含量的组分制备而成的：25%亲水气凝胶，55%珍珠岩原矿粉体，12%硅藻土，8%磨碎玻璃纤维；表面涂层包括表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液，表面涂层粉体包括80%的钙粉、15%的硅藻土和5%的云母粉。
37.其中，胶黏剂为水性丙烯酸胶黏剂；海菜粉溶液为海菜粉与水按照1:150的体积比混合后得到的海菜粉水溶液。
38.其中，珍珠岩粉体为120目的未膨胀的珍珠岩原矿粉体；亲水气凝胶的粒径为40~50mm，孔径为30~40nm；云母粉的粒径为800目；硅藻土的粒径为400目；磨碎玻璃纤维的长度为80~100μm。
39.阻燃保温纳米板材的制备工艺，包括如下步骤：（a）将阻燃保温纳米涂料粉体、胶黏剂，按照比例投入搅拌机搅拌均匀成泥糊状，然后加入海苔粉溶液继续搅拌均匀,得到泥糊状涂料ⅰ，搅拌时间为30min；（b）将表面涂层粉体、胶黏剂和海菜粉溶液按照比例投入搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为30min，形成泥糊状涂料
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；（c）将步骤a中搅拌得到的泥糊状涂料ⅰ倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将涂料ⅰ输送至内置模具的腔体中；（d）设置挤出参数进行螺旋挤出，将泥糊状涂料ⅰ涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；烘干后完成阻燃保温纳米板材的第一次涂装；（e）将步骤d中完成第一次涂装后的基材放置于模具内，重复步骤c和d进行第二次涂装；（f）将步骤e中完成第二次涂装后的基材放置于模具内，将步骤b中得到的糊状涂料
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倒入螺旋挤出成型机的料斗中，开动螺旋搅拌杆，将糊状涂料
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输送至内置模具的腔体中；（g）设置挤出参数进行螺旋挤出，将糊状涂料
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涂覆在模具内的基材上，挤出阻燃保温纳米板材，输送至烘干隧道里进行烘干；（h）烘干后完成阻燃保温纳米板材的表面涂层的涂装，即得到阻燃保温纳米板材。
40.其中，胶黏剂的投入比例为：胶黏剂与阻燃保温纳米涂料粉体的体积比为1：5；胶黏剂与表面涂料粉体的体积比为1：5。
41.其中，挤出参数设置为：挤出速率为20m/min；挤出压力为0.6kg/cm3；第一次涂装和第二次涂装的涂层厚度为0.25mm；第三次涂装的涂层厚度为0.05mm。
42.其中，烘干隧道的长度为30m，烘干的温度为60℃，在烘干隧道里面的待干时间为8min。
43.本发明实施例1~4和对比实施例1的阻燃保温纳米板材，其阻燃性能的测试方法，包括如下步骤：（1）制样：取阻燃保温纳米板材裁制成125*13*50mm的燃烧样片；（2）测样：垂直放置试验片，调节火焰高度2cm，第一次燃烧10min离开至熄灭，记下所需时间及其他现象，第二次燃烧10min离开至熄灭，记下所需时间及其他现象，同时观察是否有滴落及板材燃烧现象发生。
44.测试结果：本发明实施例1~4阻燃保温纳米板材的性能测试结果见图1。阻燃保温纳米板材的涂层热导率在0.1 w/（m
·
k）左右；阻燃保温纳米板材的涂层孔隙率在60%左右。阻燃性能优异，在20分钟的火焰下都没有完全燃烧起来。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。