一种轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法，属于复合板材制备方法技术领域。
背景技术
建筑外墙保温是建筑节能的重要内容，可占建筑节能的30-40％。因此，外墙保温材料的发展是建筑节能的一个重要的环节。目前，在建筑市场中，外墙保温材料主要是以聚苯乙烯泡沫板或聚苯乙烯挤塑板为主，这些保温材料保温性能优异，但是属于可燃材料，具有引发火灾的危险性。
泡沫陶瓷是一种三维的立体网络骨架结构的陶瓷制品，作为一种新型的无机材料，泡沫陶瓷具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长等优点，广泛应用于建筑外墙保温板。对于泡沫陶瓷板现有的制备方法常常是采用直接发泡法、颗粒堆积法、有机泡沫浸渍法等。目前，常用的方法存在工序较为复杂、成本高，且制备得到的复合板材在性能方面不足以满足实际使用的需求(例如：易开裂缝，耐冲击性能弱，保温性能差，力学性能不佳等)。为此，需要设计相应的技术方案给予解决。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的不足，提供一种轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法，该方法操作简单，制得的复合板材耐冲击性能优异，保温性能佳，力学性能好，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法，其包括以下步骤：
步骤(1)、浆料制备：将氧化铝粉体和去离子水混合搅拌均匀，置于球磨机中球磨处理1-3h，制得氧化铝浆料；
步骤(2)、粉料制备：向上述浆料中加入十二烷基硫酸钠、水性聚氨酯和铝溶胶混合，1500-3000rpm下高速搅拌下发泡处理，然后空气中干燥20-24h，制得泡沫氧化铝粉料；
步骤(3)、底层原料处理：在模具底板上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，将步骤(2)制得的泡沫氧化铝粉料通过布料系统均匀铺装于模具底层，并且在刮平的底层物料层上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，再加上模具盖板；
步骤(4)、常温预压一：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压4～12min；经常温预压后，打开所述模具盖板，撤除上层麦枷纸或薄牛皮纸；
步骤(5)、过渡层原料制备：将氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉混合，其中各物料在所述上表层原料中所占的质量比分别为：氢氧化铝粉70～90％，云母粉2～20％，热固性酚醛树脂粉6～8％，将混合后的上表层物料通过布料系统均匀铺装入所述模具内所述底层物料之上，在刮平的上表层物料层铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，振实除去气泡，再加上所述模具盖板；
步骤(6)、常温预压二：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压4～12min；
步骤(7)、热压成型：将模具放入温度达到160～180℃多层热压机中，在高温、高压条件下固化成型，所述高温设定为160～180℃，所述高压设定为25～30MPa，稳压30～120min；
步骤(8)、冷却降温：将模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却，控制冷却速度为2℃/min，待冷却至60℃～80℃，维持温度不变，持续10min，再经风冷系统冷却，控制冷却速度为1℃/min，直至冷却至室温；
步骤(9)、开模、熟化；
步骤(10)、后处理。
作为上述技术方案的改进，步骤(1)中，所述氧化铝粉体和去离子水的质量比为(3-10)：9；步骤(2)中，所述氧化铝浆料、水性聚氨酯、十二烷基硫酸钠、铝溶胶的质量比为100：(0.01-3)：(0.01-1)：(0.1-30)；所述水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，其固含量为20-80wt％；所述铝溶胶为酸洗铝溶胶，其固含量为10-40wt％。
作为上述技术方案的改进，所述氢氧化铝粉选用325～400目成品，占过渡层原料总质量的比例为70～90％；所述云母粉选用40～200目的各色彩色云母粉的一种或多种，占过渡层原料总质量的2～20％；所述热固性酚醛树脂粉末，占过渡层原料总质量的6～8％。
作为上述技术方案的改进，所述模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却至60～80℃，再经风冷系统冷却至常温。
作为上述技术方案的改进，所述开模、熟化的具体过程为：从所述模具中取出成型后的毛坯板材，所述毛坯板材经过7～10天熟化稳定。
作为上述技术方案的改进，所述后处理包括修边切割、定厚砂光和上表面抛光；所述修边切割具体过程包括：将成型后的毛坯板材送入切割系统进行四边自动切割，每边切除3～5mm。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所制备的轻质、高强复合板材是一种环保材料，主要应用于建筑装饰行业中，此复合板材不但功能多样，应用范围也更加广泛，可以用作墙板、地板、窗台板、橱柜灶台板等方面；其密度范围900～1500KG/m3，相比不锈钢、陶瓷、水泥板、人造石、木质板材等传统建材，此板材无毒性、无放射性、难燃性A2级、不粘油、不渗污、抗菌防霉、耐磨、耐冲击、易保养、无缝拼接等；此复合板材材质密实、面层颜色均一，具有很好的天然质感及强度、硬度，且不含水、极低的吸水率，在高温、高湿环境中不收缩，不翘曲变形。
此外，本发明制得的复合板材包括泡沫氧化铝层和过渡层(即防火层)，过渡层中合理调节氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉的用量比以及后续成型的工艺条件，使得各层能很好的结合在一起，制得的复合板材具有优异的耐冲击性能，各层气孔率大，保温性能优异，耐磨性能极佳。
附图说明
图1为本发明所述轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
图1为本发明所述轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法流程示意图。
实施例1：
所述轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法，其中包括以下步骤：
步骤(1)、浆料制备：将氧化铝粉体和去离子水按照质量比为3：9混合搅拌均匀，置于球磨机中球磨处理1h，制得氧化铝浆料；
步骤(2)、粉料制备：向上述浆料中加入十二烷基硫酸钠、水性聚氨酯和铝溶胶按照质量比为100：0.01：0.01：0.1混合，1500rpm下高速搅拌下发泡处理，然后空气中干燥20h，制得泡沫氧化铝粉料(其中，水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，其固含量为20wt％；铝溶胶为酸洗铝溶胶，其固含量为10wt％)；
步骤(3)、底层原料处理：在模具底板上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，将步骤(2)制得的泡沫氧化铝粉料通过布料系统均匀铺装于模具底层，并且在刮平的底层物料层上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，再加上模具盖板；
步骤(4)、常温预压一：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压4min；经常温预压后，打开所述模具盖板，撤除上层麦枷纸或薄牛皮纸；
步骤(5)、过渡层原料制备：将氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉混合，其中各物料在所述上表层原料中所占的质量比分别为：氢氧化铝粉70％，云母粉2％，热固性酚醛树脂粉6％，将混合后的上表层物料通过布料系统均匀铺装入所述模具内所述底层物料之上，在刮平的上表层物料层铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，振实除去气泡，再加上所述模具盖板(其中，氢氧化铝粉选用325目成品，占过渡层原料总质量的比例为70％；云母粉选用40目的各色彩色云母粉的一种或多种，占过渡层原料总质量的2％；热固性酚醛树脂粉末，占过渡层原料总质量的6％)；
步骤(6)、常温预压二：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压4min；
步骤(7)、热压成型：将模具放入温度达到160℃的多层热压机中，在高温、高压条件下固化成型，所述高温设定为160℃，所述高压设定为25MPa，稳压30min；
步骤(8)、冷却降温：将模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却，控制冷却速度为2℃/min，待冷却至60℃，维持温度不变，持续10min，再经风冷系统冷却，控制冷却速度为1℃/min，直至冷却至室温；
步骤(9)、开模、熟化，所述开模、熟化的具体过程为：从模具中取出成型后的毛坯板材，毛坯板材经过7天熟化稳定；
步骤(10)、后处理，后处理包括修边切割、定厚砂光和上表面抛光；修边切割具体过程包括：将成型后的毛坯板材送入切割系统进行四边自动切割，每边切除3mm。
具体地，步骤(8)中，所述模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却至60℃，再经风冷系统冷却至常温。
更具体地，步骤(10)中，还包括定厚砂光，具体过程包括：修边切割后的毛坯板材送入砂光系统进行定厚砂光，所述砂光系统的三级砂带目数分别为60目、80目和120目，砂除毛坯板材上、下表面的纸层，使板材达到规定的厚度；上表面抛光具体过程包括：定厚砂光后的板材送入抛光系统进行上表面抛光，抛光系统的三级砂带目数分别为240目、320目和600目。
本发明所制备的轻质、高强复合板材是一种环保材料，主要应用于建筑装饰行业中，此复合板材不但功能多样，应用范围也更加广泛，可以用作墙板、地板、窗台板、橱柜灶台板等方面；其密度范围900～1500KG/m3，相比不锈钢、陶瓷、水泥板、人造石、木质板材等传统建材，此板材无毒性、无放射性、难燃性A2级、不粘油、不渗污、抗菌防霉、耐磨、耐冲击、易保养、无缝拼接等；此复合板材材质密实、面层颜色均一，具有很好的天然质感及强度、硬度，且不含水、极低的吸水率，在高温、高湿环境中不收缩，不翘曲变形。
此外，本发明制得的复合板材包括泡沫氧化铝层和过渡层(即防火层)，过渡层中合理调节氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉的用量比以及后续成型的工艺条件，使得各层能很好的结合在一起，制得的复合板材具有优异的耐冲击性能，各层气孔率大，保温性能优异，耐磨性能极佳。
实施例2：
所述轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法，其中包括以下步骤：
步骤(1)、浆料制备：将氧化铝粉体和去离子水按照质量比为7：9混合搅拌均匀，置于球磨机中球磨处理2h，制得氧化铝浆料；
步骤(2)、粉料制备：向上述浆料中加入十二烷基硫酸钠、水性聚氨酯和铝溶胶按照质量比为100：1.505：0.505：15.05混合，2250rpm下高速搅拌下发泡处理，然后空气中干燥22h，制得泡沫氧化铝粉料(其中，水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，其固含量为50wt％；铝溶胶为酸洗铝溶胶，其固含量为25wt％)；
步骤(3)、底层原料处理：在模具底板上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，将步骤(2)制得的泡沫氧化铝粉料通过布料系统均匀铺装于模具底层，并且在刮平的底层物料层上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，再加上模具盖板；
步骤(4)、常温预压一：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压8min；经常温预压后，打开所述模具盖板，撤除上层麦枷纸或薄牛皮纸；
步骤(5)、过渡层原料制备：将氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉混合，其中各物料在所述上表层原料中所占的质量比分别为：氢氧化铝粉80％，云母粉11％，热固性酚醛树脂粉7％，将混合后的上表层物料通过布料系统均匀铺装入所述模具内所述底层物料之上，在刮平的上表层物料层铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，振实除去气泡，再加上所述模具盖板(其中，氢氧化铝粉选用362目成品，占过渡层原料总质量的比例为80％；云母粉选用120目的各色彩色云母粉的一种或多种，占过渡层原料总质量的11％；热固性酚醛树脂粉末，占过渡层原料总质量的7％)；
步骤(6)、常温预压二：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压8min；
步骤(7)、热压成型：将模具放入温度达到170℃的多层热压机中，在高温、高压条件下固化成型，所述高温设定为170℃，所述高压设定为28MPa，稳压75min；
步骤(8)、冷却降温：将模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却，控制冷却速度为2℃/min，待冷却至70℃，维持温度不变，持续10min，再经风冷系统冷却，控制冷却速度为1℃/min，直至冷却至室温；
步骤(9)、开模、熟化，所述开模、熟化的具体过程为：从模具中取出成型后的毛坯板材，毛坯板材经过9天熟化稳定；
步骤(10)、后处理，后处理包括修边切割、定厚砂光和上表面抛光；修边切割具体过程包括：将成型后的毛坯板材送入切割系统进行四边自动切割，每边切除4mm。
具体地，步骤(8)中，所述模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却至70℃，再经风冷系统冷却至常温。
更具体地，步骤(10)中，还包括定厚砂光，具体过程包括：修边切割后的毛坯板材送入砂光系统进行定厚砂光，所述砂光系统的三级砂带目数分别为60目、80目和120目，砂除毛坯板材上、下表面的纸层，使板材达到规定的厚度；上表面抛光具体过程包括：定厚砂光后的板材送入抛光系统进行上表面抛光，抛光系统的三级砂带目数分别为240目、320目和600目。
本发明所制备的轻质、高强复合板材是一种环保材料，主要应用于建筑装饰行业中，此复合板材不但功能多样，应用范围也更加广泛，可以用作墙板、地板、窗台板、橱柜灶台板等方面；其密度范围900～1500KG/m3，相比不锈钢、陶瓷、水泥板、人造石、木质板材等传统建材，此板材无毒性、无放射性、难燃性A2级、不粘油、不渗污、抗菌防霉、耐磨、耐冲击、易保养、无缝拼接等；此复合板材材质密实、面层颜色均一，具有很好的天然质感及强度、硬度，且不含水、极低的吸水率，在高温、高湿环境中不收缩，不翘曲变形。
此外，本发明制得的复合板材包括泡沫氧化铝层和过渡层(即防火层)，过渡层中合理调节氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉的用量比以及后续成型的工艺条件，使得各层能很好的结合在一起，制得的复合板材具有优异的耐冲击性能，各层气孔率大，保温性能优异，耐磨性能极佳。
实施例3：
所述轻质高强保温防火阳极氧化铝复合板材的制备方法，其中包括以下步骤：
步骤(1)、浆料制备：将氧化铝粉体和去离子水按照质量比为10：9混合搅拌均匀，置于球磨机中球磨处理3h，制得氧化铝浆料；
步骤(2)、粉料制备：向上述浆料中加入十二烷基硫酸钠、水性聚氨酯和铝溶胶按照质量比为100：3：1：30混合，3000rpm下高速搅拌下发泡处理，然后空气中干燥24h，制得泡沫氧化铝粉料(其中，水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，其固含量为80wt％；铝溶胶为酸洗铝溶胶，其固含量为40wt％)；
步骤(3)、底层原料处理：在模具底板上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，将步骤(2)制得的泡沫氧化铝粉料通过布料系统均匀铺装于模具底层，并且在刮平的底层物料层上铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，再加上模具盖板；
步骤(4)、常温预压一：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压12min；经常温预压后，打开所述模具盖板，撤除上层麦枷纸或薄牛皮纸；
步骤(5)、过渡层原料制备：将氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉混合，其中各物料在所述上表层原料中所占的质量比分别为：氢氧化铝粉90％，云母粉20％，热固性酚醛树脂粉8％，将混合后的上表层物料通过布料系统均匀铺装入所述模具内所述底层物料之上，在刮平的上表层物料层铺一层麦枷纸或薄牛皮纸，振实除去气泡，再加上所述模具盖板(其中，氢氧化铝粉选用400目成品，占过渡层原料总质量的比例为90％；云母粉选用200目的各色彩色云母粉的一种或多种，占过渡层原料总质量的20％；热固性酚醛树脂粉末，占过渡层原料总质量的8％)；
步骤(6)、常温预压二：通过冷压系统对所述模具及物料层进行常温预压，压力为20MPa，稳压12min；
步骤(7)、热压成型：将模具放入温度达到180℃的多层热压机中，在高温、高压条件下固化成型，所述高温设定为180℃，所述高压设定为30MPa，稳压120min；
步骤(8)、冷却降温：将模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却，控制冷却速度为2℃/min，待冷却至80℃，维持温度不变，持续10min，再经风冷系统冷却，控制冷却速度为1℃/min，直至冷却至室温；
步骤(9)、开模、熟化，所述开模、熟化的具体过程为：从模具中取出成型后的毛坯板材，毛坯板材经过10天熟化稳定；
步骤(10)、后处理，后处理包括修边切割、定厚砂光和上表面抛光；修边切割具体过程包括：将成型后的毛坯板材送入切割系统进行四边自动切割，每边切除5mm。
具体地，步骤(8)中，所述模具自所述多层热压机取出后，经水冷系统冷却至80℃，再经风冷系统冷却至常温。
更具体地，步骤(10)中，还包括定厚砂光，具体过程包括：修边切割后的毛坯板材送入砂光系统进行定厚砂光，所述砂光系统的三级砂带目数分别为60目、80目和120目，砂除毛坯板材上、下表面的纸层，使板材达到规定的厚度；上表面抛光具体过程包括：定厚砂光后的板材送入抛光系统进行上表面抛光，抛光系统的三级砂带目数分别为240目、320目和600目。
本发明所制备的轻质、高强复合板材是一种环保材料，主要应用于建筑装饰行业中，此复合板材不但功能多样，应用范围也更加广泛，可以用作墙板、地板、窗台板、橱柜灶台板等方面；其密度范围900～1500KG/m3，相比不锈钢、陶瓷、水泥板、人造石、木质板材等传统建材，此板材无毒性、无放射性、难燃性A2级、不粘油、不渗污、抗菌防霉、耐磨、耐冲击、易保养、无缝拼接等；此复合板材材质密实、面层颜色均一，具有很好的天然质感及强度、硬度，且不含水、极低的吸水率，在高温、高湿环境中不收缩，不翘曲变形。
此外，本发明制得的复合板材包括泡沫氧化铝层和过渡层(即防火层)，过渡层中合理调节氢氧化铝粉、云母粉和热固性酚醛树脂粉的用量比以及后续成型的工艺条件，使得各层能很好的结合在一起，制得的复合板材具有优异的耐冲击性能，各层气孔率大，保温性能优异，耐磨性能极佳。
经检测，本发明制得的复合板材的导热系数为0.036-0.045W/m·k，其抗压强度为6.8-8.2MPa。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
