本技术涉及保温材料，更具体地说，它涉及一种保温复合板芯材及其制备方法及保温复合板。
背景技术：
1、建筑节能政策和建筑防火规范的实施，推动了墙体保温材料的快速发展。目前市场上使用的保温材料有无机保温材料和有机保温材料：有机保温材料它保温性能比较好，容重比较轻，容易加工，但是稳定性差、不耐老化，易变形；无机保温材料里面涵盖珍珠岩、硅藻土、岩棉、泡沫玻璃、矿渣棉或发泡水泥板等一系列的防火功能，虽然具备防火功能，但其保温性差，本身的自重量大。在无机保温材料中，保温板是以聚苯乙烯树脂为原料加上其他的原辅料与聚合物，通过加热混合同时注入催化剂，然后挤塑压出成型而制造的硬质泡沫塑料板，具有防潮、防水性能，可使减少建筑物外围护结构厚度，从而增加室内使用面积聚苯乙烯泡沫板因具有吸水率低、质轻、机械强度高、价格低廉等特点而被广泛应用于保温隔热，现阶段已成为全球使用量最大的外墙保温材料。
2、传统xps、eps保温板不仅着火点低、极易燃烧，还能使火焰迅速蔓延，并且产生有毒气体，很多大楼的火灾就是由于易燃的外保温高分子材料的使用导致火焰迅速蔓延至其他楼层，导致火灾无法控制，并且燃烧释放的烟雾和有毒气体让处于火灾中的人窒息，造成了巨大的财产损失和严重的人员伤亡，另外传统的外墙保温板强度不够，在搬运时，极易产生碎裂。
技术实现思路
1、为了提高聚氨酯保温板的阻燃性和力学强度，本技术提供一种保温复合板芯材及其制备方法及保温复合板。
2、第一方面，本技术提供一种保温复合板芯材，采用如下的技术方案：
3、一种保温复合板芯材，包括以下重量份的原料：水泥30-70份、增强剂5-60份、填充剂0.5-8份、激发剂0.1-5份、早强剂0.1-4份、增稠剂0.5-7份、耐火材料1-50份、石墨聚苯乙烯颗粒5-10份，所述耐火材料包括阻燃剂和硅溶胶，阻燃剂和硅溶胶的质量比为1:0.01-0.1。
4、通过采用上述技术方案，使水泥、耐火材料与石墨聚苯乙烯、填充剂、早强剂等相结合，使得芯材不仅具有良好的保温性能，还可以再使用过程中不易产生开裂，从而提高芯材的应用效果，使用阻燃剂和硅溶胶作为耐火材料，硅溶胶的粒径小，比表面积大，具有适当的孔溶剂、孔径及孔分布，而且粘结性强，耐腐蚀性好，耐1600℃高温，加入到芯材中作为耐火材料，能改善芯材内各原料的粘结度，还能增强芯材的耐热、阻燃性。
5、可选的，所述石墨聚苯乙烯颗粒包括以下重量份的原料：1-4份聚苯乙烯颗粒、0.6-1.2份石墨粉接枝聚苯乙烯、0.1-0.3份增强纤维。
6、通过采用上述技术方案，增强纤维在聚苯乙烯颗粒的共混物之间形成蜂窝网状的三维结构，从而改善芯材的弯曲强度、拉拔强度；在石墨粉上接枝聚苯乙烯，与聚苯乙烯颗粒具有良好的亲和力，能提高石墨粉与聚苯乙烯颗粒混合时的相容性，实现石墨粉与聚苯乙烯之间的增容，改善分散性，提高芯材的抗冲击性和保温性，增强纤维则可以在无机胶凝材料提供粘性的条件下，在芯材内形成相互搭接的网络结构，从而改善芯材的抗弯曲强度、抗冲击强度。
7、可选的，所述石墨粉接枝聚苯乙烯的制备方法如下：
8、将纳米石墨微片放入密闭反应器中，将苯乙烯单体逐滴加入到纳米石墨微片表面，在60-70℃的微波下处理10-15s，取出所得物，抽提，真空干燥，纳米石墨微片和苯乙烯单体的质量比为1:0.6-0.8。
9、通过采用上述技术方案，纳米石墨微片平面尺寸为微米级，厚度为纳米级，具有极大的径厚比，表面能高，由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，这些原子具有很高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，微波辐射法具有节能高效的特点，同时可以降低反应的活化能，将纳米石墨微片和苯乙烯活性单体在微波的辐射下，在纳米石墨微片表面接枝上聚苯乙烯，而接枝的聚苯乙烯是与聚苯乙烯颗粒具有良好的亲和力的聚合物链，能够大大的提升纳米石墨微片与聚苯乙烯颗粒的相容性，实现纳米石墨微片与聚苯乙烯颗粒之间的增容，从而改善了纳米石墨微片与聚苯乙烯颗粒的分散性。
10、可选的，所述聚苯乙烯颗粒经过以下预处理：
11、以重量份计，将1-3份陶粒、4-5份氧化石墨烯分散于40-50份去离子水中，超声分散均匀，加入采用4-4.5份tris缓冲液溶解的4-4.5份盐酸多巴胺，混匀制得分散液；
12、将40份聚苯乙烯颗粒加入到分散液中，混匀后，真空干燥后加入到45-60份浓度为0.8-1wt％的聚乙烯亚胺的水溶液中，搅拌均匀，离心，清洗，干燥。
13、由于聚苯乙烯颗粒为圆球形颗粒，质量轻，与无机胶凝材料混合时，容易上漂，造成混合不均匀，制备的保温板一面泡沫多，一面泡沫少，降低了芯材的强度，保温效果也大大降低，而且聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料结合后，随着时间的延长，水分逐渐挥发，聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料发生剥离，使得芯材的保温效果变差，强度降低，通过采用上述技术方案，多巴胺具有弱还原性和自聚合的特点，能形成具有粘结性的聚多巴胺，将多巴胺用作氧化石墨烯的还原剂和功能化助剂，将被还原的石墨烯黏附在聚苯乙烯颗粒上，另外被聚多巴胺黏附在聚苯乙烯颗粒表面的还有陶粒，陶粒在无机胶凝材料与水混合时，会吸水增加重量，从而黏附在聚苯乙烯颗粒表面的陶粒和石墨烯能增加聚苯乙烯颗粒的自重，以防其发生上浮现象，使聚苯乙烯颗粒在芯材中分布均匀，另外吸水的陶粒在无机胶凝材料固化时，能逐渐释水，降低无机凝胶材料的干燥收缩，保持无机胶凝材料与聚苯乙烯颗粒之间的润湿度，防止无机胶凝材料周围因干燥而与聚苯乙烯颗粒发生脱离，增加聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料之间的界面粘结强度，提高抗裂性、拉伸强度，并且石墨烯和陶粒的负载，还能进一步改善聚苯乙烯颗粒的阻燃性，最后将负载陶粒和石墨烯的聚苯乙烯颗粒置于聚酰亚胺水溶液中，在聚苯乙烯颗粒表面带有正电荷，在聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料混合时，与带有大量负电荷的无机胶凝材料相互吸引，从而改善了聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料之间的界面粘结强度，并且防止聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料因表面性质不同而难以结合，出现聚苯乙烯颗粒上浮现象。
14、可选的，所述增强纤维经过以下预处理：将水性胶黏剂加入到去离子水中，制成浓度为5-10wt％的胶黏液；
15、向胶黏液中加入sbs纳米微粉，超声分散均匀后，喷涂在增强纤维上，干燥，胶黏液、sbs纳米微粉和增强纤维的质量比为0.1-0.3:1-3:5。
16、通过采用上述技术方案，sbs纳米微粉是苯乙烯与丁二烯的前段共聚物，与丁苯橡胶相似，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，加热110-130℃可溶解，将sbs纳米微粉用水性胶黏剂粘附在增强纤维上，当增强纤维与聚苯乙烯颗粒、无机胶凝材料等混合后发泡时，sbs纳米微粉热溶，在聚苯乙烯颗粒、无机胶凝材料等原料相互之间的孔隙内流动，从而增加增强纤维与聚苯乙烯颗粒、无机胶凝材料之间的界面粘结强度。
17、可选的，所述胶黏液中还添加有相变材料，相变材料包括质量比为1-1.5:2-3:5的石蜡、碳纳米管和有机蒙脱土。
18、通过采用上述技术方案，胶黏液将相变材料黏附在增强纤维上，当芯材燃烧时，相变材料能吸收热量，降低热量传递，而且有机蒙脱土在受热过程中能够形成多孔膨胀炭层，覆盖在材料的表面，能够减缓基体材料同热源之间的热量传递，同时也阻止可燃性气体向空气中的挥发，从而阻碍了与氧气的接触，延缓了燃烧的进行，另外碳纳米管的加入也可以起到协同阻燃效果，能促进有机蒙脱土形成更致密的膨胀炭层，达到难燃、隔热及隔氧的作用，相变材料的加入增加了增强纤维与聚苯乙烯颗粒、无机胶凝材料之间的密实度，导热空隙增加，导热系数进一步降低，因为固体的导热系数大于空气的导热系数，空隙的增加，必然增加空气导热系数的降低，另外加入相变材料后，芯材中无害孔体积变小，少害孔体积增多，相变材料与无机胶凝材料结合性好，碳纳米管能够阻碍空隙的生长，碳纳米管位于蒙脱土片层周围，在无机胶凝材料和石蜡之间起到桥接作用，起到空隙的填充作用，同时碳纳米管的加入还能提高无机胶凝材料的水化程度，碳纳米管具有极强的抗拉强度，在无机胶凝材料水化过程中，能够与无机胶凝材料粘结在一起，位于裂纹区域的碳纳米管将承担芯材所受的应力，抑制裂纹的继续发展。
19、可选的，所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、硼酸锌、七水合硫酸镁、十水合硼酸钠中的至少一种；
20、所述填充剂选自硅藻土、膨润土、珍珠岩、碳酸钙中的至少一种；
21、所述增稠剂选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和羧丙基甲基纤维素中的至少一种；
22、所述激发剂选自石膏、三乙醇胺、水玻璃和木钙中的至少一种；
23、所述增强剂选自水泥、硅灰和粉煤灰中的至少一种；
24、所述早强剂选自甲酸钙、铝酸钠、碳酸钙、氟化钠中的至少一种。
25、通过采用上述技术方案，使用氢氧化镁、氢氧化锌等组分作为阻燃剂，能在芯材燃烧时，吸收芯材放出的大量热量来使其分解，或吸收大量热量使其含结晶水化合物失去结晶水，因此不仅能使芯材达到防火燃烧等级的a2等级，而且还能使氧指数达到60％以上，具有较强的阻燃效果。
26、使用增稠保水剂能改善无机凝胶材料的干燥收缩率，增加芯材中聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料的界面粘结强度。
27、使用甲酸钙作为早强剂，因甲酸钙具有大量的钙离子，可以有效增加芯材的牢固强度，防止芯材的这段，而且甲酸钙原料便宜易得，加工容易，能提高芯材的热稳定性。
28、可选的，所述增强纤维选自碳纤维、玻璃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的至少一种。
29、通过采用上述技术方案，碳纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维等力学强度高，抗拉强度大，能有效改善芯材的抗弯强度。
30、第二方面，本技术提供一种保温复合板芯材的制备方法，采用如下的技术方案：
31、一种保温复合板芯材的制备方法，包括以下步骤：
32、将水泥、增强剂、填充剂、激发剂、早强剂、增稠剂、耐火材料、石墨聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀，注入模具中，模压成型，养护7-8天。
33、通过采用上述技术方案，制成的芯材燃烧等级高，导热系数低，抗压强度强，抗开裂、耐久性好。
34、第三方面，本技术提供一种保温复合板，采用如下的技术方案：
35、一种保温复合板，包括通过粘结剂连接的软瓷面板和保温复合板芯材。
36、通过采用上述技术方案，保温复合板采用粘结剂将软瓷面板和保温复合板芯材粘结制成，软瓷面板可表现石材、砖、陶、土、木、皮、编织、清水板等现有材质的颜色和质感，能用外墙、内墙等的装饰保温。
37、可选的，所述粘结剂由组分a和组分b按照4-5:1的质量比混合搅拌制成，组分a包括以下重量份的原料：0.2-0.5份纤维素醚、50-65份多孔氧化锆、氧化锆8-10份、0.1-0.3份二氧化硅、0.1-0.3份甲酸钙、25-35份改性无机粉体；组分b为丙烯酸乳液，所述改性无机粉体由以下方法制成：将无机粉体加入到去离子水中，制成浓度为20-30wt％的浆液，加入浆液质量45-50％且浓度为1-1.5wt％的硅烷偶联剂水溶液，搅拌均匀，干燥后与干燥所得物质量0.8-1倍的聚醋酸乙烯乳液混合。
38、通过采用上述技术方案，采用有机材料和无机材料发配组成粘结剂，使粘结剂将软瓷面板和芯材的粘结力强，粘结牢固，不会脱落，无机粉体经过一系列处理，有效增强了无机粉体的结构活性，使得其更好的与其余组分混合，有效增强粘合剂的性能。将无机粉体与硅烷偶联剂进行混合改性，增强了无机粉体的表面活性，再利用聚醋酸乙烯乳液与无机粉体混合，聚醋酸乙烯乳液为带有极性基团的高分子聚合物，当粘合剂与芯材黏附时，聚醋酸乙烯乳液主链中的非极性链段会与聚苯乙烯颗粒的非极性表面发生物理吸附作用，而聚合物中的极性基团就会在聚苯乙烯颗粒表面定向排列，从而使聚苯乙烯颗粒与粘结剂中无机成分紧密结合，使芯材与粘结剂之间的结合力大大提高。
39、可选的，所述多孔氧化锆的制备方法如下：将氧化锆粉末在压片机上，以30mpa的压力加压1min，取出后以5℃/min的升温速度，升温至900℃，在200-800℃下通入氧气，保温2h后冷却至室温，捣碎、研磨，制得粒径为3μm的多孔氧化锆。
40、通过采用上述技术方案，在粘结剂中加入多孔氧化锆，能在粘结剂内形成多孔氧化锆结构，与氧化锆相互嵌合形成紧密结合，而且粘结剂由于添加多孔氧化锆，拥有更粗糙的多孔结构，为粘结剂提供机械嵌合，当芯材、软瓷面板与粘结剂接触时，粗糙的粘结剂能嵌合芯材或软瓷面板上突出的物质，从而增强了粘结剂对芯材和软瓷面板的结合。
41、可选的，所述无机粉体包括质量比为15:5:5-15的碳酸钙、埃洛石和高岭土。
42、通过采用上述技术方案，埃洛石具有独特的管状纳米结构和良好水分散性、内外壁不同性质、高吸附性、生物相容等独特优异物理化学性能，能够很好地增加软瓷面板的强度、韧性、阻燃性、成核能力和热稳定性。碳酸钙在软瓷面板中能起到一种骨架作用，对软瓷面板尺寸的稳定性有很大作用，还能提高软瓷面板的硬度，并提高表面光泽和表面平整性；高岭土用于软瓷面板的填充改性时，有利于提高软瓷面板的刚性和强度，对红外线的阻隔作用显著，增强塑料软瓷面板的保温作用。
43、可选的，所述软瓷面板的制法如下：将聚氨酯-氟化聚丙烯酸酯复合乳液10-12份、聚甲基硅氧烷0.3-0.5份、氢氧化铝10-15份、二氧化钛10-15份、玻璃微珠20-30份、水15-16.1份、羟乙基甲基纤维素醚0.2-0.4份、短切玻璃纤维0.3-0.5份、聚丙烯酸盐分散剂0.1-0.2份、聚醚类消泡剂0.1-0.2份、高温润湿剂0.3-0.5kg混合均匀后，分散3-5次刮涂在0.5mm厚的玻璃毡上，每刮涂1次，在70-100℃下干燥15min，总厚度为3mm，养护20-24h。
44、通过采用上述技术方案，以聚氨酯-氟化聚丙烯酸酯复合乳液作为软瓷面板的主料，赋予软瓷面板更好的柔韧性，聚甲基硅氧烷的加入可以增强软瓷面板的防水、耐老化性，氢氧化铝作为阻燃剂，能在200℃以上释放出水分子，发挥阻燃效果，氧化锆则改善软瓷面板的抗弯强度和断裂韧性，由此制成的软瓷面板耐老化能力强，与保温材料的相容性好，有平衡的拒水透气性，表面不带静电，不易吸附灰尘，防火效果好。
45、综上所述，本技术具有以下有益效果：
46、1、由于本技术采用水泥、填充剂、耐火材料和石墨聚苯乙烯等原料制备芯材，耐火材料为阻燃剂和硅溶胶，制成的芯材阻燃性好，拉伸强度和抗拉强度高，使用寿命长。
47、2、本技术优选采用聚苯乙烯颗粒与石墨粉接枝聚苯乙烯、增强纤维等制备石墨聚苯乙烯，石墨粉接枝聚苯乙烯在与聚苯乙烯颗粒混合时，分散效果得到改善，使得石墨粉不易产生团聚，从而不影响芯材的保温性和力学强度，另外增强纤维的加入也能进一步改善芯材的抗冲击和抗拉伸效果。
48、3、本技术中优选采用在聚苯乙烯颗粒上通过聚多巴胺黏附陶粒和石墨烯，再利用聚乙烯亚胺携带正电荷，从而增加聚苯乙烯颗粒的自重，以防其上浮，造成芯材中聚苯乙烯颗粒分布不均匀，另外还能增加聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料之间的相互作用力，改善聚苯乙烯颗粒与无机胶凝材料的界面粘结作用，以防脱离、开裂。
49、4、本技术中优选采用sbs纳米微粉对增强纤维进行预处理，改善增强纤维与聚苯乙烯颗粒、无机胶凝材料的界面粘结作用，防止聚苯乙烯颗粒、增强纤维和无机胶凝材料之间发生脱离，还使用相变材料，能进一步改善阻燃效果，还增强了芯材的密实度，改善了芯材的抗裂性。
50、5、本技术中采用丙烯酸乳液与无机成分制备粘结剂，并使用多孔氧化锆、氧化锆和改性无机粉体，使制成的粘结剂对聚苯乙烯颗粒和软瓷面板的粘结作用强，不易开裂。
1.一种保温复合板芯材，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥30-70份、增强剂5-60份、填充剂0.5-8份、激发剂0.1-5份、早强剂0.1-4份、增稠剂0.5-7份、耐火材料1-50份、石墨聚苯乙烯颗粒5-10份，所述耐火材料包括阻燃剂和硅溶胶，阻燃剂和硅溶胶的质量比为1:0.01-0.1。
2.根据权利要求1所述的保温复合板芯材，其特征在于：所述石墨聚苯乙烯颗粒包括以下重量份的原料：1-4份聚苯乙烯颗粒、0.6-1.2份石墨粉接枝聚苯乙烯、0.1-0.3份增强纤维。
3.根据权利要求2所述的保温复合板芯材，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒经过以下预处理：
4.根据权利要求2所述的保温复合板芯材，其特征在于，所述增强纤维经过以下预处理：将水性胶黏剂加入到去离子水中，制成浓度为5-10wt%的胶黏液；
5.根据权利要求4所述的保温复合板芯材，其特征在于，所述胶黏液中还添加有相变材料，相变材料包括质量比为1-1.5:2-3:5的石蜡、碳纳米管和有机蒙脱土。
6.根据权利要求1所述的保温复合板芯材，其特征在于，所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、硼酸锌、七水合硫酸镁、十水合硼酸钠中的至少一种；
7.权利要求1-6任一项所述的保温复合板芯材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.一种保温复合板，其特征在于，包括通过粘结剂连接的软瓷面板和权利要求1-6任一项所述的保温复合板芯材。
9.根据权利要求8所述的保温复合板，其特征在于，所述粘结剂由组分a和组分b按照4-5:1的质量比混合搅拌制成，组分a包括以下重量份的原料：0.2-0.5份纤维素醚、50-65份多孔氧化锆、氧化锆8-10份、0.1-0.3份二氧化硅、0.1-0.3份甲酸钙、25-35份改性无机粉体；组分b为丙烯酸乳液，所述改性无机粉体由以下方法制成：将无机粉体加入到去离子水中，制成浓度为20-30wt%的浆液，加入浆液质量45-50%且浓度为1-1.5wt%的硅烷偶联剂水溶液，搅拌均匀，干燥后与干燥所得物质量0.8-1倍的聚醋酸乙烯乳液混合。
10.根据权利要求8所述的保温复合板，其特征在于，所述软瓷面板的制法如下：将聚氨酯-氟化聚丙烯酸酯复合乳液10-12份、聚甲基硅氧烷0.3-0.5份、氢氧化铝10-15份、二氧化钛10-15份、玻璃微珠20-30份、水15-16.1份、羟乙基甲基纤维素醚0.2-0.4份、短切玻璃纤维0.3-0.5份、聚丙烯酸盐分散剂0.1-0.2份、聚醚类消泡剂0.1-0.2份、高温润湿剂0.3-0.5kg混合均匀后，分散3-5次刮涂在0.5mm厚的玻璃毡上，每刮涂1次，在70-100℃下干燥15min，总厚度为3mm，养护20-24h。
