CN104446598A - 一种基于硼泥的阻燃防火保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硼泥的阻燃防火保温材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。本发明的基于硼泥的阻燃防火保温材料以硼泥复合阻燃剂、高分子粒料和发泡剂为原料，其中，硼泥复合阻燃剂按以下步骤进行处理：第一步，对硼泥进行物理化学处理；第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按比例混合；第三步，向第二步得到的混合阻燃剂中加入表面活性剂。本发明的基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法为：将硼泥复合阻燃剂、高分子粒料和发泡剂按比例混合，熔融混合发泡挤出，得到阻燃防火保温材料。本发明提供了基于硼泥的阻燃防火保温材料及其制备方法，原材料易获得、可大规模生产且成本低。

Description

一种基于硼泥的阻燃防火保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于硼泥的阻燃防火保温材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。
背景技术
早在2005年，随着国务院办公厅下发《国办发[2005]33号文件》，各地纷纷推进墙体材料节能和节能建筑，促使墙体保温材料向轻质节能的方向发展，高分子保温材料的使用和发展引起了社会的关注。高分子保温材料保温效果好、质量轻，但是易于燃烧。近年来，国内外发生多起保温工程火灾事故，高分子防火保温材料的防火阻燃性能引起人们的关注，成为选用高分子保温材料的重要性能指标。
硼泥是硼工业的废弃物，其产生量较大。现有的硼泥大多堆积处理，不能很好的被利用。硼泥中氧化镁的含量高达32～40％，硼泥的堆放是对宝贵的镁资源的浪费。因此，对硼泥中的镁元素适当的加以回收利用，不仅可以实现工业固废硼泥的资源化利用，还可减少对环境的污染。周镝、孙博等对硼泥使用酸浸沉淀的方法制备了氢氧化镁，镁的浸出率达到88％，镁的综合回收率可达80％(周镝，翟玉春，宁志强，等.回收硼泥制备氢氧化镁的研究.科技资讯，2008，(28)：85-86；孙博，颜峰，宁桂玲，等.利用蓄电池废硫酸和硼泥制备高品质氢氧化镁.无机盐工业，2007，39(12)：45-47)。所制得的氢氧化镁是一种常用的无机阻燃剂。但是硼泥的这种酸浸沉淀的回收利用方法，工艺复杂步骤繁多，不仅易对坏境造成酸碱的二次污染，且原料及设备投入较多，不利于大规模生产。
因此，选择合适的方法解决硼泥的阻燃功能化，并添加到高分子材料中制备出复合国家标准GB8624-2006要求的高分子阻燃防火保温材料，是很有意义的。
实验发现，利用对硼泥中的氧化镁、氧化铝等组分进行高温煅烧处理，改变其晶型和分子组成，提高硼泥的活性。再将活性硼泥进行水合反应，生成耐高温组分和Mg(OH)2，便可赋予硼泥的一定的阻燃功能。此方法工艺简单无污染，工业化生产成本低廉，利于大规模生产。将处理后的硼泥与其它阻燃剂复配，与发泡剂一同添加到高分子材料中，可制备出阻燃防火保温材料。所制备的阻燃防火保温材料的阻燃等级可达B1级以上，还解决了硼泥的综合利用和环境污染问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于硼泥的阻燃防火保温材料及其制备方法，原材料易获得、可大规模生产且成本低。
本发明的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料以硼泥复合阻燃剂、高分子粒料和发泡剂为原料，各组成原料的质量份比分别为：硼泥复合阻燃剂：60～80、高分子粒料：20～40、发泡剂：1.5～10。其中，硼泥复合阻燃剂按以下步骤进行处理：
第一步，对硼泥进行物理化学处理，将硼泥在500～800℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在90～110℃下反应1～3小时，50～110℃烘干，得到处理后的硼泥；
第一步中所述硼泥的粒径D90为500～2500目。
第一步中所述反应，保持所述硼泥与水的固液混合物的温度为90～110℃，同时搅拌不停止，1～3小时后，停止搅拌，将所述的固液混合物在50～110℃下烘干，得到物处理后的硼泥。
第一步中所述处理后的硼泥，已经具备一定的阻燃效果，实现了硼泥固废的阻燃功能化处理。
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按质量份比为(1～20)∶1混合，利用高速搅拌机搅拌混合5～90分钟，得混合阻燃剂；
第二步中所述的其它阻燃剂状态为液态或固态，为卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂中的一种或几种的混合物。
第三步，向第二步得到的混合阻燃剂中加入总质量的0.5～5％的表面活性剂，混合搅拌5～90分钟，得硼泥复合阻燃剂。
第三步中所述的表面活性剂状态为液态为固态，为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、硬脂酸类偶联剂、有机硅中的一种或几种的混合物。
第三步中所述的硼泥复合阻燃剂，是复配阻燃剂体系，其阻燃效果和与基体的相容性均较处理后硼泥得到进一步提高。
本发明的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法为：将硼泥复合阻燃剂、高分子粒料和发泡剂按比例混合，熔融混合发泡挤出，制备得到基于硼泥的阻燃防火保温材料。
本发明所述的高分子粒料为PP、PE、PVC、PS、ABS、PA、PC、PU中的一种或几种的混合物。
本发明所述的发泡剂为氯氟烃类化合物、烃类化合物、压缩气体、聚碳酸类化合物、碳酸盐、偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物中的一种或几种的混合物。
硼泥是硼工业的废弃物，对环境危害很大，然而，硼泥中含有大量的镁元素，可用于制备氢氧化镁阻燃剂。因此，将硼泥经处理复配后得到的硼泥复合阻燃剂和发泡剂添加到高分子材料中，制备出阻燃高分子防火发泡材料，不仅在阻燃高分子防火保温材料领域有重要的应用前景，而且具有非常大的潜在经济价值。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。本发明基于硼泥制备阻燃防火保温材料，所制备的材料具有较好的防火阻燃性，也是硼泥的一种新的利用方法，同时，本发明在制备过程中要求设备简单，操作简便，经济价值高，容易实现大规模生产，因此，本发明在硼泥的综合利用、硼泥阻燃剂、高分子防火保温材料等领域有着很大的应用前景。
具体实施方式
实施例一：一种基于硼泥的阻燃防火保温材料以硼泥复合阻燃剂、PE粒料和二氧化碳气体为原料，各组成原料的质量分别为：硼泥复合阻燃剂：7kg、PE粒料：3kg、二氧化碳：0.3kg。其中，硼泥复合阻燃剂按以下步骤进行处理：
第一步，将1250目的硼泥10kg在700℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在100℃下反应1小时，105℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与0.5kg800目的有机蒙脱石按质量份比混合，利用高速搅拌机搅拌混合10分钟，得复合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入总质量的0.5％的硅烷偶联剂，混合搅拌40分钟。
一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法是将上述硼泥复合阻燃剂和PE粒料，在150～200℃下熔融混合发泡挤出，在挤出过程中注入二氧化碳气体作为发泡剂，得到基于硼泥的阻燃防火保温材料。
本实例所得的阻燃防火保温材料的燃烧等级为A级，导热系数为0.10w/mk。
实施例二：一种基于硼泥的阻燃防火保温材料以硼泥复合阻燃剂、PP粒料和二氧化碳气体为原料，各组成原料的质量分别为：硼泥复合阻燃剂：6.5g、PP粒料：3.5kg、氮气：0.15kg。其中，硼泥复合阻燃剂按以下步骤进行处理：
第一步，将1250目的硼泥10kg在650℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在100℃下反应1.5小时，105℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与0.3kg聚二(苯氧基)磷腈混合，利用高速搅拌机搅拌混合35分钟，得复合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入总质量的3.5％的硬脂酸偶联剂，混合搅拌50分钟。
一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法是将上述硼泥复合阻燃剂和PE粒料，在150～200℃下熔融混合发泡挤出，在挤出过程中注入二氧化碳气体作为发泡剂，得到基于硼泥的阻燃防火保温材料。
本实例所得的阻燃防火保温材料的燃烧等级为B1级，导热系数为0.06w/mk。

Claims (10)

1.一种基于硼泥的阻燃防火保温材料，其组成原料及质量份比如下：
硼泥复合阻燃剂 60～80；
高分子粒料 20～40；
发泡剂 1.5～10。
2.根据权利要求1所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料，其特征在于：所述的硼泥复合阻燃剂按以下步骤进行处理：
第一步，对硼泥进行物理化学处理，所述物理化学处理是将硼泥在500～800℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在90～110℃下反应1～3小时，50～110℃烘干，得到处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按质量份比为(1～20)∶1混合，利用高速搅拌机搅拌混合5～90分钟，得混合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的混合阻燃剂中加入0.5～5％的表面活性剂，混合搅拌5～90分钟，得硼泥复合阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料，其特征在于：第一步中所述硼泥的粒径D90为500～2500目。
4.根据权利要求1所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料，其特征在于：第一步中所述反应，保持所述硼泥与水的固液混合物的温度为90～110℃，同时搅拌不停止，1～3小时后，停止搅拌，将所述的固液混合物在50～110℃下烘干，得到处理后的硼泥。
5.根据权利要求1所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料，其特征在于：第二步中所述的其它阻燃剂状态为液态或固态，选自卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料，其特征在于：第三步中所述的表面活性剂状态为液态或固态，为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、硬脂酸类偶联剂、有机硅类偶联剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法，其特征在于：将硼泥复合阻燃剂、高分子粒料和发泡剂按比例混合，熔融混合发泡挤出，得到一种基于硼泥的阻燃防火保温材料。
8.根据权利要求7所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法，其特征在于：所述的高分子粒料为PP、PE、PVC、PS、ABS、PA、PC、PU中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求7所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为氯氟烃类化合物、烃类化合物、压缩气体、聚碳酸类化合物、碳酸盐、偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物中的一种或几种的混合物。
10.根据权利要求7所述的一种基于硼泥的阻燃防火保温材料的制备方法，其特征在于：所述硼泥复合阻燃剂由权利要求2-6所述的阻燃剂的制备方法制得。
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