CN108822417A - 一种橡胶阻燃保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶阻燃保温材料及其制备方法，涉及保温材料技术领域，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯45‑50份、发泡剂2‑4份、氢氧化镁8‑12份、水镁石纤维3‑6份、木质素1‑3份、稳定剂1‑4份、增塑剂2‑5份、偶联剂3‑6份，锌皂6‑9份、固化剂1‑5份、阻火聚醚1‑3份、炭黑4‑8份；该制备方法包括氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨混合、发泡、倒模、热压成型步骤，该保温材料具有非常好的保温性能，同时其还有非常好的阻燃性能和机械强度。

Description

一种橡胶阻燃保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料技术领域，具体涉及一种橡胶阻燃保温材料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的迅速发展，在我国城市建设中，高层建筑，甚至超高层建筑越来越多，伴随其不断发生的火灾，其防火安全性也日益引起重视。对外墙保温材料的阻燃性要求就越来越高。目前我国外墙保温系统中普遍使用保温材料如模塑聚苯乙烯泡沫塑料、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料等，均为B2易燃的保温材料，存在很大的安全隐患。
公开号为CN106976175A的中国发明专利申请，公开了一种新型保温材料的制备方法，该新型保温材料的制备方法包括切胶、第一次密炼、第一次开炼、第二次密炼、第二次开练、挤出、发泡、切割、检验以及尾气处理等步骤。本发明具有保温材料的质量和机械性能良好，采用两次密炼和开炼使得原料能够更好的分散融合，提高生产效率，且生产过程中几乎无粉尘的产生和废气的外泄，避免了环境污染，制备方法节能环保。但是该发明使用橡胶作为主要原料，但是没有对该发明制备出的砖块进行阻燃处理，不能起到阻燃的效果。
公告号为CN105255103B的中国发明专利，公告了一种酚醛树脂/膨胀蛭石复合阻燃保温材料的制备方法，该方法以酚醛树脂和膨胀蛭石为主要原料，添加适量的发泡剂、固化剂、表面活性剂等助剂，采用中温发泡方法，制备一种酚醛树脂/膨胀蛭石复合阻燃保温材料。本发明复合保温阻燃材料兼具有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的难燃烧的优点；但是该专利制备工艺复杂导致耗费时间长、制备成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种橡胶阻燃保温材料及其制备方法，该保温材料具有非常好的保温性能，同时其还有非常好的阻燃性能和机械强度。
本发明提供如下的技术方案：一种橡胶阻燃保温材料，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯45-50份、发泡剂2-4份、氢氧化镁8-12份、水镁石纤维3-6份、木质素1-3份、稳定剂1-4份、增塑剂2-5份、偶联剂3-6份，锌皂6-9份、固化剂1-5份、阻火聚醚1-3份、炭黑4-8份。
优选的，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯47份、发泡剂3份、氢氧化镁10份、水镁石纤维4份、木质素2份、稳定剂3份、增塑剂3份、偶联剂5份、锌皂8份、固化剂3份、阻火聚醚2份、炭黑6份。
优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
优选的，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
优选的，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯和领苯二甲酸二甲酯中的一种或两种。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺和二乙烯三胺中的一种或者两种。
优选的，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
优选的，所述皂化反应的时间为20分钟，温度为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分数浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在80-110℃的恒温干燥箱内干燥。
一种橡胶阻燃保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨至100-120目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再加入混合粉末重量份0.2-0.5倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为40-50℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温15-30分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为1.5-2.0，温度为220-230℃的条件下热压成型，热压成型的时间为3.5-4小时，即可得到橡胶阻燃保温材料。
优选的，所述步骤(1)中的搅拌速度为800-900r/min，步骤(2)中的搅拌速度为300-500r/min。
本发明的有益效果为，该保温材料具有非常好的保温性能，同时其还有非常好的阻燃性能和机械强度；具体如下：
(1)本发明采用氯化聚乙烯作为主要原料，氯化聚乙烯作为一种饱和橡胶，具有非常好的耐热、耐氧化以及非常优秀的保温性能，其热传导系数低，并且能保持稳定，还加入了氢氧化镁和阻火聚醚，氢氧化镁对橡胶具有良好的阻燃、保温作用，阻火聚醚和氢氧化镁能起到协同阻燃的效果。
(2)本发明在材料中加入了水镁石纤维和木质素，可以在氯化聚乙烯内形成纤维网状结构，从而大幅提高保温材料的抗弯、抗拉强度和韧性，加入了稳定剂，可以保持橡胶的稳定性能，防止其分解、老化，而采用硬脂酸钡和硬脂酸钙作为稳定剂，还可以吸收氯化聚乙烯在制备过程中产生的氯化氢气体，还加入了锌皂，锌皂和硬脂酸盐之间发生协同作用，可以进一步提高稳定剂的效果，而加入发泡剂，可以在橡胶内部形成气孔，使橡胶膨胀，提高膨胀率，而气孔还可以防止热量传导，维持室内温度，炭黑作为补强剂，可以提高橡胶的理化性能，而炭黑是多孔结构，可以进一步提高最终材料的保温性能。
(3)本发明将橡胶作为主要原料，质量轻便，便于工作人员工作，而且相较于现有技术中的硅酸盐水泥类的保温材料，厚度可以减少2/3，可以大大降低材料的成本，减少材料所占用的体积。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯45份、发泡剂2份、氢氧化镁8份、水镁石纤维3份、木质素1份、稳定剂1份、增塑剂2份、偶联剂3份，锌皂6份、固化剂1份、阻火聚醚1份、炭黑4份。
其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
其中，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
其中，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯和领苯二甲酸二甲酯按质量比1:1混制而成。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺固化剂。
其中，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
其中，所述皂化反应的时间为20分钟，温度为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在80℃的恒温干燥箱内干燥。
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨至100目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再加入混合粉末重量份0.2倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为40℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温15分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为1.5，温度为220℃的条件下热压成型，热压成型的时间为3.5小时，即可得到橡胶阻燃保温材料。
其中，所述步骤(1)中的搅拌速度为800r/min，步骤(2)中的搅拌速度为300r/min。
实施例2
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯50份、发泡剂4份、氢氧化镁12份、水镁石纤维6份、木质素3份、稳定剂4份、增塑剂5份、偶联剂6份，锌皂9份、固化剂5份、阻火聚醚3份、炭黑8份。
其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
其中，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
其中，所述增塑剂为领苯二甲酸二甲酯。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺和二乙烯三胺按质量比1:1混制而成。
其中，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
其中，所述皂化反应的时间为20分钟，反应温度控制为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在110℃的恒温干燥箱内干燥。
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨至120目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再加入混合粉末重量份0.5倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为50℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温30分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为2.0，温度为230℃的条件下热压成型，热压成型的时间为4小时，即可得到橡胶阻燃保温材料。
其中，所述步骤(1)中的搅拌速度为900r/min，步骤(2)中的搅拌速度为500r/min。
实施例3
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯45份、发泡剂4份、氢氧化镁8份、水镁石纤维6份、木质素1份、稳定剂4份、增塑剂2份、偶联剂6份，锌皂6份、固化剂5份、阻火聚醚1份、炭黑8份。
其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
其中，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
其中，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯和领苯二甲酸二甲酯按质量比2:1混制而成。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺和二乙烯三胺按质量比3:1混制而成。
其中，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
其中，所述皂化反应的时间为20分钟，反应温度控制为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在80℃的恒温干燥箱内干燥。
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨至120目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再加入混合粉末重量份0.2倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为50℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温15分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为2.0，温度为220℃的条件下热压成型，热压成型的时间为4小时，即可得到橡胶阻燃保温材料。
其中，所述步骤(1)中的搅拌速度为800r/min，步骤(2)中的搅拌速度为500r/min。
实施例4
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯47份、发泡剂3份、氢氧化镁10份、水镁石纤维5份、木质素2份、稳定剂3份、增塑剂4份、偶联剂3份，锌皂7份、固化剂3份、阻火聚醚2份、炭黑6份。
其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
其中，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
其中，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯和领苯二甲酸二甲酯按质量比2:1混制而成。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺和二乙烯三胺按质量比3:1混制而成。
其中，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
其中，所述皂化反应的时间为20分钟，反应温度控制为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在90℃的恒温干燥箱内干燥。
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨至110目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再加入混合粉末重量份0.3倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为45℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温20分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为1.7，温度为225℃的条件下热压成型，热压成型的时间为3.5小时，即可得到橡胶阻燃保温材料。
其中，所述步骤(1)中的搅拌速度为800r/min，步骤(2)中的搅拌速度为500r/min。
实施例5
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料，包括以下重量份的原料氯化聚乙烯47份、发泡剂3份、氢氧化镁10份、水镁石纤维4份、木质素2份、稳定剂3份、增塑剂3份、偶联剂5份、锌皂8份、固化剂3份、阻火聚醚2份、炭黑6份。
其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
其中，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
其中，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯和领苯二甲酸二甲酯按质量比2：1混制而成。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺和二乙烯三胺按质量比3：1混制而成。
其中，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
其中，所述皂化反应的时间为20分钟，反应温度控制为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在95℃的恒温干燥箱内干燥。
本实施例涉及一种橡胶阻燃保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨至110目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再加入混合粉末重量份0.35倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为45℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温22分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为1.75，温度为225℃的条件下热压成型，热压成型的时间为3.75小时，即可得到橡胶阻燃保温材料。
其中，所述步骤(1)中的搅拌速度为850r/min，步骤(2)中的搅拌速度为400r/min。
对比例1
采用中国专利(公开号为CN106976175A)制得的保温材料。
对比例2
除无锌皂以外，其他原料、含量及步骤与实施例一致。
对比例3
除无氢氧化镁以外，其他原料、含量与步骤与实施例一致。
对比例4
除无水镁石纤维和木质素以外，其他原料、含量及步骤与实施例一致。
对比例5
现有技术制得的保温材料。
按照国家标准对实施例1-5和对比例1-5制备的保温材料进行取样检测；其结果如下：
从表中可以看出，本发明中各步骤各组分之间协同作用，共同达到本发明所期望的效果，更改原材料会使制得的保温材料性能变差，结合对比例2、对比例3和对比例4，可以看出锌皂、氢氧化镁、水镁石纤维和木质素的缺少会使本发明制备出的橡胶阻燃保温材料的机械性能和阻燃性能受到大幅削弱。
本发明在所得的橡胶阻燃保温材料对于对比例来说都得到了很大的改善，抗压强度相对于现有技术提高了35.8％，导热系数相对于现有技术降低了102％，抗折强度相对于现有技术提高了97.1％，吸水性能相对于现有技术减少了84％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种橡胶阻燃保温材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯45-50份、发泡剂2-4份、氢氧化镁8-12份、水镁石纤维3-6份、木质素1-3份、稳定剂1-4份、增塑剂2-5份、偶联剂3-6份，锌皂6-9份、固化剂1-5份、阻火聚醚1-3份、炭黑4-8份。
2.根据权利要求1所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯47份、发泡剂3份、氢氧化镁10份、水镁石纤维4份、木质素2份、稳定剂3份、增塑剂3份、偶联剂5份、锌皂8份、固化剂3份、阻火聚醚2份、炭黑6份。
3.根据权利要求1所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和十二烷基硫酸钠按质量比2：1混制而成。
4.根据权利要求1所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸钡按质量比1：4混制而成。
5.根据权利要求1所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯和领苯二甲酸二甲酯中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二甲胺和二乙烯三胺中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，所述锌皂的制备方法为：取蓖麻油脂肪酸加入到氢氧化钠溶液中发生皂化反应，得到蓖麻油酸钠皂，再将蓖麻油酸钠皂加入到硫酸锌溶液发生复分解反应制取蓖麻油酸锌皂初料，将反应的初料过滤、洗涤、干燥得到锌皂的成品。
8.根据权利要求7所述的橡胶阻燃保温材料，其特征在于，所述皂化反应的时间为20分钟，反应温度控制为50℃，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20％，所述复分解反应的时间为40分钟，反应温度控制为30℃，硫酸锌溶液的质量百分浓度为30％，所述干燥是在80-110℃的恒温干燥箱内干燥。
9.一种权利要求1至8中任意一项所述的橡胶阻燃保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氯化聚乙烯和氢氧化镁研磨成粒径为100-120目的粉末，和水镁石纤维和木质素混合均匀得到混合粉末，再其中加入混合粉末重量份0.2-0.5倍的水搅拌均匀后，加入发泡剂，控制温度为40-50℃，搅拌至氯化聚乙烯停止发泡后继续保温15-30分钟得到膨胀橡胶；
(2)在膨胀橡胶中依次加入增塑剂、稳定剂、偶联剂、锌皂、阻火聚醚、炭黑和固化剂，搅拌至原料充分混合均匀，装入到钢质模具中，在压缩比为1.5-2.0，温度为220-230℃的条件下热压成型，热压成型的时间为3.5-4小时，冷却取出后即可得到橡胶阻燃保温材料。
10.根据权利要求9所述的橡胶阻燃保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的搅拌速度为800-900r/min，步骤(2)中的搅拌速度为300-500r/min。
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