CN113652080A - 一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法 - Google Patents

一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用建筑材料技术领域，提供一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法，所述防火隔热的纳米建筑材料包括以下重量份的组分：多元醇20‑40份、异氰酸酯30‑50份、复合阻燃剂8‑12份、助剂8‑16份；通过载体吸附运载阻燃剂主体，形成蜂窝式阻燃剂，然后将蜂窝式阻燃剂通过成膜剂进行包覆处理得到的上述复合阻燃剂。本发明实施例通过载体的吸附运载可阻断阻燃剂主体的迁移，由于又将蜂窝式阻燃剂的外层通过成膜剂进行包覆处理，可进一步阻止阻燃剂主体的迁移，从而利于长久阻燃。解决了现有的聚氨酯泡沫材料中添加的阻燃剂易迁移的问题。

Description

一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步，人们的安全意识逐渐增强，火灾时常发生，为了提高建筑的安全性，在建筑中通常采用防火材料代替易燃材料，从而减小火势的蔓延速度，保障了人们的生命安全。现有具有节能作用的建筑保温材料，用于外墙保温，目前常用的的有机保温材料主要包括聚苯板、挤塑板和聚氨酯三种，其中聚氨酯的导热系数小，保温效果最佳，但是由于聚氨酯泡沫材料具有易燃性，使得其在建筑行业的使用受到了限制。
目前为了提高聚氨酯泡沫材料的阻燃性，通过添加阻燃剂法、浸渍涂敷法、结构改性法或使用反应型阻燃剂法来提高聚氨酯泡沫材料的阻燃性，由于添加阻燃剂法对原产品的反应和制备工艺的影响较小，阻燃效果好，使得其是提高聚氨酯泡沫材料的阻燃性中应用最多的一种方法。但是添加的阻燃剂易迁移，长久使用会降低阻燃性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种防火隔热的纳米建筑材料，包括以下重量份的组分：
多元醇20-40份、异氰酸酯30-50份、复合阻燃剂8-12份、助剂8-16份
通过载体吸附运载阻燃剂主体，形成蜂窝式阻燃剂，然后将蜂窝式阻燃剂通过成膜剂进行包覆处理得到的上述复合阻燃剂。
优选地，所述多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种；异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种。
优选地，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s。
优选地，所述聚酯多元醇的商品牌号为PHL-1600。
优选地，所述载体为蒙脱石、蜂窝陶瓷中的一种。
优选地，所述成膜剂为丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂中的一种或多种。
优选地，所述助剂包括催化剂、增韧剂、泡沫稳定剂、分散剂。
优选地，所述助剂包括催化剂1-3份、增韧剂4-6份、泡沫稳定剂1-3份、分散剂2-4份。
优选地，所述催化剂为三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啡啉中的一种。
优选地，所述增韧剂为苯二甲酸酯、纳米碳酸钙、聚苯醚酮中的一种或多种。
优选地，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4-1.6：1。
一种防火隔热的纳米建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
制备复合阻燃剂：首先将载体进行酸活化处理，然后进行水洗，得到活化载体，将阻燃剂主体与水进行进行混合，得到混合浆料，然后将活化载体放入混合浆料中，进行混合，然后进行脱水，烘干，研磨，得到蜂窝式阻燃剂，然后将蜂窝式阻燃剂浸没在成膜剂中进行包覆处理，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、助剂和复合阻燃剂进行搅拌混合，冷却成型后，即可得到产品。
一种基于上述防火隔热的纳米建筑材料的制备方法制备而成的防火隔热的纳米建筑材料产品。
优选地，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂。
优选地，所述分散剂为聚丙烯酰胺。
优选地，所述酸活化处理中的酸可以是盐酸、磷酸，本发明实施例中选用盐酸。
综上所述，由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明提供了一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法，本发明实施例中的复合阻燃剂通过载体吸附运载阻燃剂主体，形成蜂窝式阻燃剂，通过载体的吸附运载可阻断阻燃剂主体的迁移，由于又将蜂窝式阻燃剂的外层通过成膜剂进行包覆处理，可进一步阻止阻燃剂主体的迁移，从而利于长久阻燃，保证了产品质量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前在聚氨酯泡沫材料中添加的阻燃剂易迁移，长久使用会降低阻燃性能。本发明实施例通过载体的吸附运载可阻断阻燃剂主体的迁移，由于又将蜂窝式阻燃剂的外层通过成膜剂进行包覆处理，可进一步阻止阻燃剂主体的迁移，从而利于长久阻燃。
实施例1
制备复合阻燃剂：首先将80g蒙脱石与100g的质量浓度为60％的盐酸溶液进行搅拌混合，进行活化处理10min，过滤，然后用水进行清洗，得到活化蒙脱石，将50g阻燃剂主体与100g水进行进行混合，得到混合浆料，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4：1，然后将活化蒙脱石放入混合浆料中，进行超声混合，采用25KHz的超声波，进行混合处理40min，然后进行脱水，在60℃下进行烘干，研磨粉碎过150目筛，得到蜂窝式阻燃剂，所述蜂窝式阻燃剂的含水量为10％；然后将蜂窝式阻燃剂浸没在90g丙烯酸树脂成膜剂中进行包覆混合处理，包覆混合处理40min，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇200g、催化剂10g、泡沫稳定剂10g、增韧剂40g、聚丙烯酰胺20g和复合阻燃剂80g进行搅拌混合80s，搅拌转速为1000r/min，温度为120℃，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂，所述催化剂为三乙醇胺,所述增韧剂为苯二甲酸酯，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯300g搅拌混合15s，然后输入模具中，冷却成型后，即可得到产品。
实施例2
制备复合阻燃剂：首先将80g蒙脱石与100g的质量浓度为60％的盐酸溶液进行搅拌混合，进行活化处理10min，过滤，然后用水进行清洗，得到活化蒙脱石，将50g阻燃剂主体与100g水进行进行混合，得到混合浆料，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4：1，然后将活化蒙脱石放入混合浆料中，进行超声混合，采用25KHz的超声波，进行混合处理40min，然后进行脱水，在60℃下进行烘干，研磨粉碎过150目筛，得到蜂窝式阻燃剂，所述蜂窝式阻燃剂的含水量为10％；然后将蜂窝式阻燃剂浸没在90g丙烯酸树脂成膜剂中进行包覆混合处理，包覆混合处理40min，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇250g、催化剂15g、泡沫稳定剂15g、增韧剂45g、分散剂25g和复合阻燃剂90g进行搅拌混合80s，搅拌转速为1000r/min，温度为120℃，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂，所述催化剂为三乙醇胺,所述增韧剂为苯二甲酸酯，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯350g搅拌混合15s，然后输入模具中，冷却成型后，即可得到产品。
实施例3
制备复合阻燃剂：首先将90g蒙脱石与110g的质量浓度为65％的盐酸溶液进行搅拌混合，进行活化处理15min，过滤，然后用水进行清洗，得到活化蒙脱石，将60g阻燃剂主体与110g水进行进行混合，得到混合浆料，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4：1，然后将活化蒙脱石放入混合浆料中，进行超声混合，采用28KHz的超声波，进行混合处理50min，然后进行脱水，在70℃下进行烘干，研磨粉碎过180目筛，得到蜂窝式阻燃剂，所述蜂窝式阻燃剂的含水量为15％；然后将蜂窝式阻燃剂浸没在100g丙烯酸树脂成膜剂中进行包覆混合处理，包覆混合处理50min，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇300g、催化剂20g、泡沫稳定剂20g、增韧剂50g、分散剂30g和复合阻燃剂100g进行搅拌混合90s，搅拌转速为1100r/min，温度为120℃，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂，所述催化剂为三乙醇胺,所述增韧剂为苯二甲酸酯，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯400g搅拌混合18s，然后输入模具中，冷却成型后，即可得到产品。
实施例4
制备复合阻燃剂：首先将90g蒙脱石与110g的质量浓度为65％的盐酸溶液进行搅拌混合，进行活化处理15min，过滤，然后用水进行清洗，得到活化蒙脱石，将60g阻燃剂主体与110g水进行进行混合，得到混合浆料，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4：1，然后将活化蒙脱石放入混合浆料中，进行超声混合，采用28KHz的超声波，进行混合处理50min，然后进行脱水，在70℃下进行烘干，研磨粉碎过180目筛，得到蜂窝式阻燃剂，所述蜂窝式阻燃剂的含水量为15％；然后将蜂窝式阻燃剂浸没在100g丙烯酸树脂成膜剂中进行包覆混合处理，包覆混合处理50min，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇350g、催化剂25g、泡沫稳定剂25g、增韧剂55g、分散剂35g和复合阻燃剂110g进行搅拌混合90s，搅拌转速为1100r/min，温度为120℃，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂，所述催化剂为三乙醇胺,所述增韧剂为苯二甲酸酯，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯450g搅拌混合18s，然后输入模具中，冷却成型后，即可得到产品。
实施例5
制备复合阻燃剂：首先将100g蒙脱石与120g的质量浓度为70％的盐酸溶液进行搅拌混合，进行活化处理20min，过滤，然后用水进行清洗，得到活化蒙脱石，将70g阻燃剂主体与120g水进行进行混合，得到混合浆料，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4：1，然后将活化蒙脱石放入混合浆料中，进行超声混合，采用30KHz的超声波，进行混合处理60min，然后进行脱水，在80℃下进行烘干，研磨粉碎过200目筛，得到蜂窝式阻燃剂，所述蜂窝式阻燃剂的含水量为15％；然后将蜂窝式阻燃剂浸没在110g丙烯酸树脂成膜剂中进行包覆混合处理，包覆混合处理60min，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇400g、催化剂30g、泡沫稳定剂30g、增韧剂60g、分散剂40g和复合阻燃剂120g进行搅拌混合100s，搅拌转速为1200r/min，温度为120℃，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂，所述催化剂为三乙醇胺,所述增韧剂为苯二甲酸酯，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯500g搅拌混合20s，然后输入模具中，冷却成型后，即可得到产品。
实施例6
制备复合阻燃剂：首先将90g蒙脱石与110g的质量浓度为65％的盐酸溶液进行搅拌混合，进行活化处理15min，过滤，然后用水进行清洗，得到活化蒙脱石，将60g阻燃剂主体与110g水进行进行混合，得到混合浆料，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4：1，然后将活化蒙脱石放入混合浆料中，进行超声混合，采用28KHz的超声波，进行混合处理50min，然后进行脱水，在70℃下进行烘干，研磨粉碎过180目筛，得到蜂窝式阻燃剂，所述蜂窝式阻燃剂的含水量为15％；然后将蜂窝式阻燃剂浸没在100g丙烯酸树脂成膜剂中进行包覆混合处理，包覆混合处理50min，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇300g、催化剂20g、泡沫稳定剂20g、增韧剂50g、分散剂30g和复合阻燃剂100g进行搅拌混合90s，搅拌转速为1100r/min，温度为120℃，所述聚醚多元醇的牌号为4110，羟值为410～460mgKOH/g，黏度为2500～4500mPa·s，所述泡沫稳定剂为德国赢创德固萨公司的牌号为B 8125的泡沫稳定剂，所述催化剂为N,N-二甲基乙醇胺,所述增韧剂为苯二甲酸酯，然后加入多亚甲基多苯基异氰酸酯400g搅拌混合18s，然后输入模具中，冷却成型后，即可得到产品。
实施例7
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分数据不同，其不同之处在于，所述阻燃剂主体中氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.45：1。
实施例8
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分数据不同，其不同之处在于，所述阻燃剂主体中氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.5：1。
实施例9
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分数据不同，其不同之处在于，所述阻燃剂主体中氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.55：1。
实施例10
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分数据不同，其不同之处在于，所述阻燃剂主体中氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.6：1。
实施例11
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述催化剂为N,N-二甲基苄胺。
实施例12
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述催化剂为N-乙基吗啡啉。
实施例13
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述增韧剂为纳米碳酸钙。
实施例14
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述增韧剂为聚苯醚酮。
实施例15
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述载体为蜂窝陶瓷。
实施例16
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述成膜剂为丁二烯树脂成膜剂。
实施例17
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述成膜剂为聚氨酯成膜剂。
实施例18
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述成膜剂为丁二烯树脂成膜剂和聚氨酯成膜剂之间的混合物，且丁二烯树脂成膜剂和聚氨酯成膜剂之间的质量比为1：1。
实施例19
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述多元醇为商品牌号为PHL-1600的聚酯多元醇。
实施例20
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
实施例21
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述增韧剂为纳米碳酸钙。
实施例22
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述增韧剂为聚苯醚酮。
实施例23
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述增韧剂为苯二甲酸酯和纳米碳酸钙之间的混合物，且苯二甲酸酯和纳米碳酸钙之间的质量比为1：1。
对比例1
本对比例与实施例6的制备方法部分相同，其不同之处在于，本对比例的复合阻燃剂未采用蒙脱石负载阻燃剂主体，而是直接采用成膜剂对阻燃剂主体进行包覆得到的。
对比例2
本对比例与实施例6的制备方法部分相同，其不同之处在于，本对比例的复合阻燃剂直接采用蒙脱石负载阻燃剂主体，而未采用成膜剂对阻燃剂主体进行包覆。
对比例3
本对比例与实施例6的制备方法部分相同，其不同之处在于，本对比例的复合阻燃剂为阻燃剂主体，未采用蒙脱石负载阻燃剂主体，也未采用成膜剂对阻燃剂主体进行包覆。
对比例4
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述阻燃剂主体为红磷。
对比例5
本实施例与实施例6的制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，所述阻燃剂主体为氢氧化铝。
实验验证
测定了本发明实施例1-10和对比例1-3所制备的建筑材料的防火等级和导热系数，防火等级测试标准为GB 8624-2018，导热系数的测试标准为GB/T32064-2015，结果如表1所示。
样品处理：将实施例1-10和对比例1-3所制备得到的防火隔热的纳米建筑材料进行切块处理，切成0.5cm×0.5cm×0.5cm的小块，置于离心管中，然后加入30ml的水，在50℃下浸泡5天，然后进行超声处理80min，使得超声频率为20KHz，离心转速为400r/min，离心20min，取上清液过0.22μ水系滤膜，检测上清液中复合阻燃剂的迁移率，所述迁移率＝上清液中的阻燃剂的量/样品中的阻燃剂的量，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003117276540000101
Figure BDA0003117276540000111
由表1可知，本发明实施例1-10制备的建筑材料具有良好的防火性能，多元醇和异氰酸酯反应生成聚氨酯，聚氨酯本身的导热系数小，具有良好的保温隔热性能。由对比例1-3的数据可知，通过载体负载阻燃剂主体，可阻止阻燃剂主体的迁移，形成蜂窝式阻燃剂，通过成膜剂对蜂窝式阻燃剂进行包覆处理，可进一步阻止阻燃剂主体的迁移。
综上所述：本发明提供了一种防火隔热的纳米建筑材料及其制备方法，本发明实施例中的复合阻燃剂通过载体吸附运载阻燃剂主体，形成蜂窝式阻燃剂，通过载体的吸附运载可阻断阻燃剂主体的迁移，由于又将蜂窝式阻燃剂的外层通过成膜剂进行包覆处理，可进一步阻止阻燃剂主体的迁移，从而利于长久阻燃，保证了产品质量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
多元醇20-40份、异氰酸酯30-50份、复合阻燃剂8-12份、助剂8-16份
通过载体吸附运载阻燃剂主体，形成蜂窝式阻燃剂，然后将蜂窝式阻燃剂通过成膜剂进行包覆处理得到的上述复合阻燃剂。
2.如权利要求1所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述载体为蒙脱石、蜂窝陶瓷中的一种。
3.如权利要求1所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述成膜剂为丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述助剂包括催化剂、增韧剂、泡沫稳定剂、分散剂。
5.如权利要求4所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述助剂包括催化剂1-3份、增韧剂4-6份、泡沫稳定剂1-3份、分散剂2-4份。
6.如权利要求4所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述催化剂为三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啡啉中的一种。
7.如权利要求4所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述增韧剂为苯二甲酸酯、纳米碳酸钙、聚苯醚酮中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种防火隔热的纳米建筑材料，其特征在于，所述阻燃剂主体为氢氧化铝和红磷之间的混合物，所述氢氧化铝和红磷之间的质量比为1.4-1.6：1。
9.一种如权利要求1-8任一所述的一种防火隔热的纳米建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备复合阻燃剂：首先将载体进行酸活化处理，然后进行水洗，得到活化载体，将阻燃剂主体与水进行进行混合，得到混合浆料，然后将活化载体放入混合浆料中，进行混合，然后进行脱水，烘干，研磨，得到蜂窝式阻燃剂，然后将蜂窝式阻燃剂浸没在成膜剂中进行包覆处理，即可得到复合阻燃剂；
将聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、助剂和复合阻燃剂进行搅拌混合，冷却成型后，即可得到产品。
10.一种基于权利要求9所述的一种防火隔热的纳米建筑材料的制备方法制备而成的防火隔热的纳米建筑材料产品。
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