CN107778626A - 一种隔热柔性逃生通道及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔热柔性逃生通道材料，包括以下重量份的原料：混合纤维30～55份、改性SiO₂气凝胶12～23份、石墨烯10～17份、膨胀珍珠岩3～5份、阻燃剂9～17份、填充剂8～12份、抗氧剂7～13份、尼龙6～10份、增韧剂3～5份、聚乙烯10～20份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维4～7份、Cr₂O₃3～5份、CeO₂2～3份、莫来石纤维4～6份。本发明的隔热柔性逃生通道隔热效果优异，并且兼具阻燃效果，强度高、具有优良的抗老化性能，高温绝热性能好，具有优良的综合性能。

Description

一种隔热柔性逃生通道及其制备方法

技术领域

本发明涉及高层建筑逃生装置领域，尤其是一种高层建筑逃生通道复合材料。

背景技术

随着社会经济的高速发展，用于人们日常生活的办公、居住等的城市高层建筑越来越多，高楼大厦四处林立，形成了城市建筑群的景观；但其存在的安全隐患问题也在日益增多，影响着人们的日常生活。虽然高楼建筑物中均设置有消防器材，但是有时却会由于发现火情不及时等原因，导致不能及时有效地控制火势，同时一旦出现地震、爆炸等突发性灾难时，被困人员只能通过设置在高楼某一处位置的楼梯过道、软梯或者缓降器等逃生装置进行逃生，但由于在灾难前，人群慌乱无措，尤其是对于老弱病残以及小孩来说，在使用上述逃生方法在过程中往往会因为人多拥挤等现象导致逃生通道不顺畅，甚至在逃生过程中发生踩踏，出现人员伤亡的现象发生，不仅影响了上述逃生方式的正常运作，还不能达到良好逃生效果，逃生时间被白白浪费掉；同样的，现在高空飞行设备的使用，不管是用于娱乐的热气球、摩天轮等和用于作为交通根据的飞机等，其导致的灾难性时间也在日益增多，由于其高空运作的原因，面对灾难性事件逃生时，其逃生方法和逃生时间有限，降落伞的使用会花费大量时间，在坠落过程中其能够实现的人员逃亡有限，使得伤亡人员比例高，因此便于高处逃生的设备装置需要不断研发。

现有的高楼所用的逃生装置大部分都是用于火灾的情况，特别是使用逃生通道袋的逃生装置，逃生通道袋不仅要具有优良的耐火性能，而且也应具有优异的隔热性能，否则外部的热量进入逃生通道袋里，处于逃生通道袋的涉险人员在逃生通道袋里会异常闷热难受，大大增加涉险人员在逃生通道袋里的不适感，因此迫切需要一种具有一定的防火功能，同时还具有优异的隔热效果，还兼具强度高、耐老化、轻薄的新型复合材料。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种隔热柔性逃生通道材料，具有优异的隔热性能，同时满足防火、耐老化、强度高、轻薄等性能要求。

本发明采用的技术方案如下：一种隔热柔性逃生通道材料，包括以下重量份的原料：混合纤维30～55份、改性SiO₂气凝胶12～23份、石墨烯10～17份、膨胀珍珠岩3～5份、阻燃剂9～17份、填充剂8～12份、抗氧剂7～13份、尼龙6～10份、增韧剂3～5份、聚乙烯10～20份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维4～7份、Cr₂O₃3～5份、CeO₂2～3份、莫来石纤维4～6份。

由于采用上述方案，混合纤维能提高逃生通道的断裂强力和撕破强力，大大提高逃生通道的强度，阻燃剂能大大提高逃生通道复合材料的隔热与耐火性能，抗氧剂能提高逃生通道复合材料的抗氧化性能，进而提高逃生通道复合材料的使用寿命，石墨烯具有独特的二维碳原子结构，具有优异的导电性、耐热性、物理机械性能，同时在燃烧时石墨烯在材料表面形成一种致密的保护层，该保护层可以隔绝热量、气体，阻止进一步燃烧，因此石墨烯具有优异的阻燃与隔热效果。增韧剂能提高逃生通道复合材料的韧性，聚乙烯同样能提高逃生通道复合材料的阻燃性能，膨胀珍珠岩的导热系数很低，能达到0.07，能起到隔热的效果。SiO₂气凝胶是一种新型的轻质纳米多孔非晶固态材料，其孔洞率高达80%～99%，具有低折射率，导热系数低、无毒等优点，绝热性能好。为了进一步提高气凝胶的性能，本发明对其改性，石棉纤维可对SiO₂气凝胶进行加强，CeO₂、Cr₂O₃通过吸收辐射能阻止辐射传热，莫来石纤维可增强SiO₂气凝胶的韧性，通过几种掺杂材料的配比设计，使SiO₂气凝胶达到更好的隔热效果。同时混合纤维中的碳纤维也能对SiO₂气凝胶起到增强的作用。通过采用上述原料，并且严格控制各原料的重量配比，制得的逃生通道复合材料强度高，耐温和加工性能优良，阻燃效果好、防火效果好，综合性能优异，使逃生通道坚实耐用，保证其安全性能，在火灾发生时能起到有效的防火阻燃作用，涉险人员可通过进入逃生通道从高楼顺利往下，及时撤离。

进一步，所述混合纤维包括纳米碳纤维和纳米陶瓷纤维，其中纳米碳纤维重量份为40～65份，纳米陶瓷纤维重量份为30～50份。

进一步，所述阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂和三聚氰胺焦磷酸盐，所述磷酸脂类阻燃剂重量份为5～9份，三聚氰胺焦磷酸盐重量份为4～7份；其中磷酸脂类阻燃剂为CDP或TPP，优选CDP。

进一步，所述填充剂由重量份为12～18份纳米Sb₂O₃、5～8份环氧树脂、20～35份纳米碳酸钙组成。

进一步，所述抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1098其中一种。

进一步，所述增韧剂由7～9份棉纤维、2～4份戊二醛、1～2.2份环氧氨基及0.5～1.5份促进剂组成。

进一步，隔热逃生通道材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以正硅酸乙酯为硅源，通过加入石棉纤维、Cr2O₃、CeO₂、莫来石纤维作为掺杂剂，采用超临界干燥法制备出改性SiO₂气凝胶；

步骤二：按上述所述的重量份数依次称取各组分，将称取的混合纤维、改性SiO₂气凝胶、石墨烯、膨胀珍珠岩、阻燃剂、填充剂、抗氧剂、尼龙、增韧剂、聚乙烯以及步骤一得到的改性SiO₂气凝胶在高速混合机中混合25～45分钟，得到混合料；

步骤三：将步骤二的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温105～120°C下挤出后，经冷却、切粒得到隔热复合材料；其中该步骤中双螺杆挤出机的温度设置为：一区105～110°C，二区110～115°C，三区110～115°C，四区115～120°C，五区120～125°C，六区120～125°C，双螺杆挤出机螺杆转速控制在250～350r/min；

步骤四：将制得的隔热复合材料在65°C的干燥箱干燥24h后，成型制得隔热逃生通道复合材料。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的一种隔热柔性逃生通道材料通过SiO₂气凝胶进行改性，制备的逃生通道复合材料隔热效果优异，并且兼具阻燃效果，强度高、无卤无毒、轻薄、相互之间起协同作用，热稳定性好、具有优良的抗老化性能，高温绝热性能好，具有优良的综合性能，保证了逃生通道的隔热性能与实用性，从而提高涉险人员在逃生通道袋中的舒适性与安全性。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种隔热柔性逃生通道材料，包括以下重量份的原料：混合纤维30份、改性SiO₂气凝胶12份、石墨烯10份、膨胀珍珠岩3份、阻燃剂9份、填充剂8份、抗氧剂7份、尼龙6份、增韧剂3份、聚乙烯10份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维4份、Cr₂O₃3份、CeO₂2份、莫来石纤维4份。

其中，混合纤维包括纳米碳纤维和纳米陶瓷纤维，其中纳米碳纤维重量份为40份，纳米陶瓷纤维重量份为30份。

其中，阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂和三聚氰胺焦磷酸盐，所述磷酸脂类阻燃剂重量份为5份，三聚氰胺焦磷酸盐重量份为4份；其中磷酸脂类阻燃剂为CDP。

其中，填充剂由重量份为12份纳米Sb₂O₃、5份环氧树脂、20份纳米碳酸钙组成。

其中，抗氧剂为抗氧剂1098。

其中， 增韧剂由7份棉纤维、2份戊二醛、1份环氧氨基及0.5份促进剂组成。

一种隔热逃生通道材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以正硅酸乙酯为硅源，通过加入石棉纤维、Cr2O₃、CeO₂、莫来石纤维作为掺杂剂，采用超临界干燥法制备出改性SiO₂气凝胶；

步骤二：按上述所述的重量份数依次称取各组分，将称取的混合纤维、改性SiO₂气凝胶、石墨烯、膨胀珍珠岩、阻燃剂、填充剂、抗氧剂、尼龙、增韧剂、聚乙烯以及步骤一得到的改性SiO₂气凝胶在高速混合机中混合25～45分钟，得到混合料；

步骤三：将步骤二的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温105～120°C下挤出后，经冷却、切粒得到隔热复合材料；其中该步骤中双螺杆挤出机的温度设置为：一区105～110°C，二区110～115°C，三区110～115°C，四区115～120°C，五区120～125°C，六区120～125°C，双螺杆挤出机螺杆转速控制在250～350r/min；

步骤四：将制得的隔热复合材料在65°C的干燥箱干燥24h后，成型制得隔热逃生通道复合材料。

实施例2

一种隔热柔性逃生通道材料，包括以下重量份的原料：混合纤维38份、改性SiO₂气凝胶15份、石墨烯13份、膨胀珍珠岩3份、阻燃剂11份、填充剂9份、抗氧剂9份、尼龙8份、增韧剂3份、聚乙烯13份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维5份、Cr₂O₃3份、CeO₂2份、莫来石纤维4份。

其中，混合纤维包括纳米碳纤维和纳米陶瓷纤维，其中纳米碳纤维重量份为50份，纳米陶瓷纤维重量份为35份。

其中，阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂和三聚氰胺焦磷酸盐，所述磷酸脂类阻燃剂重量份为7份，三聚氰胺焦磷酸盐重量份为5份；其中磷酸脂类阻燃剂为CDP。

其中，填充剂由重量份为14份纳米Sb₂O₃、6份环氧树脂、25份纳米碳酸钙组成。

其中，抗氧剂为抗氧剂1098。

其中， 增韧剂由7份棉纤维、2份戊二醛、1.3份环氧氨基及0.9份促进剂组成。

一种隔热逃生通道材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以正硅酸乙酯为硅源，通过加入石棉纤维、Cr2O₃、CeO₂、莫来石纤维作为掺杂剂，采用超临界干燥法制备出改性SiO₂气凝胶；

步骤二：按上述所述的重量份数依次称取各组分，将称取的混合纤维、改性SiO₂气凝胶、石墨烯、膨胀珍珠岩、阻燃剂、填充剂、抗氧剂、尼龙、增韧剂、聚乙烯以及步骤一得到的改性SiO₂气凝胶在高速混合机中混合25～45分钟，得到混合料；

步骤三：将步骤二的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温105～120°C下挤出后，经冷却、切粒得到隔热复合材料；其中该步骤中双螺杆挤出机的温度设置为：一区105～110°C，二区110～115°C，三区110～115°C，四区115～120°C，五区120～125°C，六区120～125°C，双螺杆挤出机螺杆转速控制在250～350r/min；

步骤四：将制得的隔热复合材料在65°C的干燥箱干燥24h后，成型制得隔热逃生通道复合材料。

实施例3

一种隔热柔性逃生通道材料，包括以下重量份的原料：混合纤维45份、改性SiO₂气凝胶20份、石墨烯15份、膨胀珍珠岩4份、阻燃剂15份、填充剂11份、抗氧剂11份、尼龙9份、增韧剂4份、聚乙烯17份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维6份、Cr₂O₃ 4份、CeO₂ 3份、莫来石纤维5份。

其中，混合纤维包括纳米碳纤维和纳米陶瓷纤维，其中纳米碳纤维重量份为58份，纳米陶瓷纤维重量份为45份。

其中，阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂和三聚氰胺焦磷酸盐，所述磷酸脂类阻燃剂重量份为8份，三聚氰胺焦磷酸盐重量份为6份；其中磷酸脂类阻燃剂选CDP。

其中，填充剂由重量份为16份纳米Sb₂O₃、7份环氧树脂、30份纳米碳酸钙组成。

其中，抗氧剂为抗氧剂1098。

其中， 增韧剂由8份棉纤维、3份戊二醛、1.7份环氧氨基及1.2份促进剂组成。

一种隔热逃生通道材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以正硅酸乙酯为硅源，通过加入石棉纤维、Cr2O₃、CeO₂、莫来石纤维作为掺杂剂，采用超临界干燥法制备出改性SiO₂气凝胶；

步骤二：按上述所述的重量份数依次称取各组分，将称取的混合纤维、改性SiO₂气凝胶、石墨烯、膨胀珍珠岩、阻燃剂、填充剂、抗氧剂、尼龙、增韧剂、聚乙烯以及步骤一得到的改性SiO₂气凝胶在高速混合机中混合25～45分钟，得到混合料；

步骤三：将步骤二的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温105～120°C下挤出后，经冷却、切粒得到隔热复合材料；其中该步骤中双螺杆挤出机的温度设置为：一区105～110°C，二区110～115°C，三区110～115°C，四区115～120°C，五区120～125°C，六区120～125°C，双螺杆挤出机螺杆转速控制在250～350r/min；

步骤四：将制得的隔热复合材料在65°C的干燥箱干燥24h后，成型制得隔热逃生通道复合材料。

实施例4

一种隔热柔性逃生通道材料，包括以下重量份的原料：混合纤维55份、改性SiO₂气凝胶23份、石墨烯17份、膨胀珍珠岩5份、阻燃剂17份、填充剂12份、抗氧剂13份、尼龙10份、增韧剂5份、聚乙烯20份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维7份、Cr₂O₃ 5份、CeO₂ 3份、莫来石纤维6份。

其中，混合纤维包括纳米碳纤维和纳米陶瓷纤维，其中纳米碳纤维重量份为65份，纳米陶瓷纤维重量份为50份。

其中，阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂和三聚氰胺焦磷酸盐，所述磷酸脂类阻燃剂重量份为9份，三聚氰胺焦磷酸盐重量份为7份；其中磷酸脂类阻燃剂选CDP。

其中，填充剂由重量份为18份纳米Sb₂O₃、8份环氧树脂、35份纳米碳酸钙组成。

其中，抗氧剂为抗氧剂1098。

其中， 增韧剂由9份棉纤维、4份戊二醛、2.2份环氧氨基及1.5份促进剂组成。

一种隔热逃生通道材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以正硅酸乙酯为硅源，通过加入石棉纤维、Cr2O₃、CeO₂、莫来石纤维作为掺杂剂，采用超临界干燥法制备出改性SiO₂气凝胶；

步骤二：按上述所述的重量份数依次称取各组分，将称取的混合纤维、改性SiO₂气凝胶、石墨烯、膨胀珍珠岩、阻燃剂、填充剂、抗氧剂、尼龙、增韧剂、聚乙烯以及步骤一得到的改性SiO₂气凝胶在高速混合机中混合25～45分钟，得到混合料；

步骤三：将步骤二的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温105～120°C下挤出后，经冷却、切粒得到隔热复合材料；其中该步骤中双螺杆挤出机的温度设置为：一区105～110°C，二区110～115°C，三区110～115°C，四区115～120°C，五区120～125°C，六区120～125°C，双螺杆挤出机螺杆转速控制在250～350r/min；

步骤四：将制得的隔热复合材料在65°C的干燥箱干燥24h后，成型制得隔热逃生通道复合材料。

对比例1是一种传统尼龙材料，采用相同方法制备得到，对比例2是加入普通气凝胶，其余与本发明相同制备得到的。

制得的隔热逃生通道复合材料的导热性能测试如表1所示。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

表1

Claims (7)

1.一种隔热柔性逃生通道材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：混合纤维30～55份、改性SiO₂气凝胶12～23份、石墨烯10～17份、膨胀珍珠岩3～5份、阻燃剂9～17份、填充剂8～12份、抗氧剂7～13份、尼龙6～10份、增韧剂3～5份、聚乙烯10～20份；所述改性SiO₂气凝胶是以正硅酸乙酯为硅源，通过加入掺杂剂进行改性处理制备成的；所述掺杂剂，包括以下重量份的组分：石棉纤维4～7份、Cr₂O₃3～5份、CeO₂2～3份、莫来石纤维4～6份。

2.如权利要求1所述一种隔热柔性逃生通道材料，其特征在于：所述混合纤维包括纳米碳纤维和纳米陶瓷纤维，其中纳米碳纤维重量份为40～65份，纳米陶瓷纤维重量份为30～50份。

3.如权利要求2所述的一种隔热柔性逃生通道材料，其特征在于：所述阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂和三聚氰胺焦磷酸盐，所述磷酸脂类阻燃剂重量份为5～9份，三聚氰胺焦磷酸盐重量份为4～7份；其中磷酸脂类阻燃剂为CDP或TPP，优选CDP。

4.如权利要求3所述的一种隔热柔性逃生通道材料，其特征在于：所述填充剂由重量份为12～18份纳米Sb₂O₃、5～8份环氧树脂、20～35份纳米碳酸钙组成。

5.如权利要求4所述的一种隔热柔性逃生通道材料，其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1098其中一种。

6.如权利要求5所述的一种隔热柔性逃生通道材料，其特征在于;所述增韧剂由7～9份棉纤维、2～4份戊二醛、1～2.2份环氧氨基及0.5～1.5份促进剂组成。

7.一种如权利要求1所述的一种隔热柔性逃生通道材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：以正硅酸乙酯为硅源，通过加入石棉纤维、Cr2O₃、CeO₂、莫来石纤维作为掺杂剂，采用超临界干燥法制备出改性SiO₂气凝胶；

步骤二：按上述所述的重量份数依次称取各组分，将称取的混合纤维、改性SiO₂气凝胶、石墨烯、膨胀珍珠岩、阻燃剂、填充剂、抗氧剂、尼龙、增韧剂、聚乙烯以及步骤一得到的改性SiO₂气凝胶在高速混合机中混合25～45分钟，得到混合料；

步骤三：将步骤二的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温105～120°C下挤出后，经冷却、切粒得到隔热复合材料；其中该步骤中双螺杆挤出机的温度设置为：一区105～110°C，二区110～115°C，三区110～115°C，四区115～120°C，五区120～125°C，六区120～125°C，双螺杆挤出机螺杆转速控制在250～350r/min；

步骤四：将制得的隔热复合材料在65°C的干燥箱干燥24h后，成型制得隔热逃生通道复合材料。