CN110863298A - 一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法 - Google Patents

一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法,以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为研发导向，为了兼顾使用现场的防火和防水、防潮要求，本发明在普通喷胶棉的工艺基础上进行了大幅度的改动，选用阻燃的聚丙烯中空纤维作为胶棉，黏合剂中加入了珍珠岩、蛭石和空心微珠等传统防火隔热材料并加以疏水改性，纳米氧化锌还起到了抗菌防霉的作用，且在黏合剂乳化聚合的过程中粉体直接参与单体反应，在成品黏合剂乳液中得到充分良好的分散，有利于喷胶棉性能的均一性。

Description

一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法。
背景技术
近年来，整个社会对节能环保型建筑的关注持续升温，建筑隔热材料也受到越来越多的关注。传统的保温隔热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；而型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、有损美观、防水性差、使用寿命短等缺陷。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温隔热性能的新型材料。
喷胶棉的生产方式是将粘合剂均匀地喷洒在一定定量的纤维网表面，经过烘燥使纤网具有一定的强度。由于喷胶棉是在喷洒情况下，而不是在浸渍条件下加入粘合剂的，而且在喷淋后不再受压力的挤压而固化成型。所以，在纤维的粘结状态中，交叉点接触的居多，而由粘合剂架桥结块的少，这就使喷胶棉能够保持松、软、保暖的主要原因。只要能够将功能粉体均匀而稳定地分散在黏合剂乳液中，使其随着粘合剂一起附着在纤维网表面，就达到了阻燃保温的目的。同时随着中国日光温室设施生产面积的增长，保温覆盖材料也随之经历了多次变化和改进，其中传统日光温室的夜间保温主要依靠覆盖草苫、纸被、棉被、毛毡等来实现，但是草苫和纸被的缺点日益突出，此外针刺毡保温被针眼处的渗水，长期使用后保温被将会由于内部受潮而失去保温性能。保温覆盖材料也需要适应温室集约化、规模化发展的要求，开发疏水功能适合我国温室发展所需的内外保温覆盖。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法，利用对配方和工艺的改性，实现了喷胶棉的阻燃疏水效果。
本发明目的通过下述方案实现：一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法，包括以下步骤：
称取氧化锌、珍珠岩、蛭石和玻璃微珠以5~20:50:50:100的比例混合后投入水中，加入一定量的偶联剂，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度60℃~80℃，改性时间2小时~8小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过120目筛得到疏水粉体；取一定量的疏水粉体加入到混合单体(甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯)中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到水和乳化剂的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入引发剂、分散剂和交联剂等助剂进行乳液聚合，聚合温度≤80℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目筛得到复合黏合剂乳液；使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
所用的氧化锌为纳米氧化锌，珍珠岩为膨胀珍珠岩，蛭石为膨胀蛭石，玻璃微珠为中空微珠。
疏水粉体在复合黏合剂干重中的占比为1%~5%。
所用的聚丙烯棉为中空纤维，且在纺丝原料中已加入阻燃剂实现纤维阻燃功能。
所用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
所用的引发剂为过硫酸铵，分散剂为吐温80，交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺。
所用的乳化剂为吐温80与十二烷基磺酸钠的混合物。
本发明公开了一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法,以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为研发导向，为了兼顾使用现场的防火和防水、防潮要求，本发明在普通喷胶棉的工艺基础上进行了大幅度的改动，选用阻燃的聚丙烯中空纤维作为胶棉，黏合剂中加入了珍珠岩、蛭石和空心微珠等传统防火隔热材料并加以疏水改性，纳米氧化锌还起到了抗菌防霉的作用，且在黏合剂乳化聚合的过程中粉体直接参与单体反应，在成品黏合剂乳液中得到充分良好的分散，有利于喷胶棉性能的均一性。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1：
一种阻燃疏水喷胶棉，按以下步骤制备：
称取氧化锌5g、珍珠岩50g、蛭石50g和玻璃微珠100g混合后投入水中，加入4.1g硅烷偶联剂KH-550，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度80℃，改性时间2小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过150目筛得到疏水粉体；
取100g疏水粉体加入到9000g甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯的混合液中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到18kg水和270g乳化剂（吐温80与十二烷基磺酸钠的混合物）的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入引发剂过硫酸铵45g和交联剂N-羟甲基丙烯酰胺135g进行乳液聚合，聚合温度80℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目过筛得到复合黏合剂乳液，取部分乳液干燥称重，测算得疏水粉体干重占比为1.2%；
使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
实施例2：
一种阻燃疏水喷胶棉，与实施例1近似，按以下步骤制备：
称取氧化锌12g、珍珠岩50g、蛭石50g和玻璃微珠100g混合后投入水中，加入4.24g硅烷偶联剂KH-550，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度72℃，改性时间4小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过150目过筛得到疏水粉体；
取100g疏水粉体加入到4500g甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯的混合液中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到9000g水和180g乳化剂（吐温80与十二烷基磺酸钠的混合物）的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入引发剂过硫酸铵31.5g和交联剂N-羟甲基丙烯酰胺90g进行乳液聚合，聚合温度77℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目过筛得到复合黏合剂乳液，取部分乳液干燥称重，测算得疏水粉体干重占比为2.5%；
使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
实施例3：
一种阻燃疏水喷胶棉，与实施例1近似，按以下步骤制备：
称取氧化锌18g、珍珠岩50g、蛭石50g和玻璃微珠100g混合后投入水中，加入4.36g硅烷偶联剂KH-550，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度63℃，改性时间7小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过150目筛得到疏水粉体；
取100g疏水粉体加入到3000g甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯的混合液中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到6000g水和120g乳化剂（吐温80与十二烷基磺酸钠的混合物）的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入引发剂过硫酸铵24g和交联剂N-羟甲基丙烯酰胺90g进行乳液聚合，聚合温度75℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目筛得复合黏合剂乳液，取部分乳液干燥称重，测算得疏水粉体干重占比为3.9%；
使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。

Claims (9)

1.一种阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
称取氧化锌、珍珠岩、蛭石和玻璃微珠以（5~20）:50:50:100的比例混合后投入水中，用偶联剂改性，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度60℃~80℃，改性时间2小时~8小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过120目筛得疏水粉体；
取一定量的疏水粉体加入到混合单体(甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯)中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到水和乳化剂的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入引发剂和交联剂等助剂进行乳液聚合，聚合温度≤80℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目过筛得到复合黏合剂乳液，其中，疏水粉体在复合黏合剂干重中的占比为1%~5%；
使用复合黏合剂对铺成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
2.根据权利要求1所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于所用的氧化锌为纳米氧化锌，珍珠岩为膨胀珍珠岩，蛭石为膨胀蛭石，玻璃微珠为中空微珠。
3.根据权利要求1所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于所用的聚丙烯棉为中空纤维，且在纺丝原料中已加入阻燃剂实现纤维阻燃功能。
4.根据权利要求1所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于所用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
5.根据权利要求1所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于所用的引发剂为过硫酸铵，分散剂为吐温80，交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于所用的乳化剂为吐温80与十二烷基磺酸钠的混合物。
7.根据权利要求1至6任一项所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于，称取氧化锌5g、珍珠岩50g、蛭石50g和玻璃微珠100g混合后投入水中，加入4.1g偶联剂KH-550，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度80℃，改性时间2小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过150目过筛得到疏水粉体；
取100g疏水粉体加入到9000g甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯的混合液中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到18kg水和270g乳化剂( 吐温80和十二烷基磺酸钠的混合物的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入过硫酸铵45g和N-羟甲基丙烯酰胺135g进行乳液聚合，聚合温度80℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目过筛得到复合黏合剂乳液，取部分乳液干燥称重，测算得疏水粉体干重占比为1.2%；
使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
8.根据权利要求1至6任一项所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于：
称取氧化锌12g、珍珠岩50g、蛭石50g和玻璃微珠100g混合后投入水中，加入4.24g 偶联剂KH-550，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度72℃，改性时间4小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过150目过筛得到疏水粉体；
取100g疏水粉体加入到4500g甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯的混合液中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到9000g水和180g乳化剂的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入过硫酸铵31.5g和N-羟甲基丙烯酰胺90g进行乳液聚合，聚合温度77℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目过筛得到复合黏合剂乳液，取部分乳液干燥称重，测算得疏水粉体干重占比为2.5%；
使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
9.根据权利要求1至6任一项所述阻燃疏水喷胶棉的制备方法，其特征在于：
称取氧化锌18g、珍珠岩50g、蛭石50g和玻璃微珠100g混合后投入水中，加入4.36gKH-550，利用高速剪切设备对其分散改性，改性温度63℃，改性时间7小时，最后喷雾干燥，略加粉碎后过150目过筛得到疏水粉体；
取100g疏水粉体加入到3000g甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸乙酯的混合液中高速剪切分散，将得到的分散液缓慢加入到6000g水和120g乳化剂的分散液中继续高速剪切乳化，之后加入过硫酸铵24g和N-羟甲基丙烯酰胺90g进行乳液聚合，聚合温度75℃，同时高速剪切帮助聚合和分散，反应结束后过100目过筛得到复合黏合剂乳液，取部分乳液干燥称重，测算得疏水粉体干重占比为3.9%；
使用复合黏合剂对铺网成网的聚丙烯无胶棉进行喷胶，然后烘焙成型得到阻燃疏水喷胶棉成品。
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