CN114133727B - 一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工方法 - Google Patents

一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工方法，属于复合阻燃抗爆技术领域，该阻燃抗爆复合材料具有优异的阻燃性能和抗爆性能，对砖、水泥等墙体结构具有良好的附着力。该阻燃抗爆复合材料，包括抗爆金属骨架和阻燃抗爆材料，阻燃抗爆材料包括甲组分和乙组分；其中，甲组分包括按质量份计的如下组分：多元醇45～90份，异氰酸酯40～60份；乙组分包括按质量份计的如下组分：多元醇60～100份，胺扩链剂30～40份，DOPO衍生物阻燃剂10～15份，有机异辛酸铋催化剂2～5份，纳米填料5～15份，助剂10份，色浆2～5份；甲组分的异氰酸酯基团(NCO)质量含量为12％～18％，甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为(1～1.1):1。

Description

一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工 方法
技术领域
本发明属于复合阻燃抗爆技术领域，尤其涉及一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工方法。
背景技术
目前，适用于砖、水泥等墙体结构的抗爆材料较少，大部分现有抗爆材料，要么拉伸强度高但伸长率小，要么伸长率大但拉伸强度小。应用最多的抗爆材料是弹性体或玻璃钢，其中，弹性体材料中应用最多的是聚脲材料。对于墙体结构(立面、顶面)施工，聚脲材料具有不可比拟的优点，然而，聚脲材料的拉伸强度一般在20Mpa，拉伸强度仍然较小，无法满足抗爆要求。而且，聚脲等弹性体都属于易燃材料，当添加大量阻燃剂时，虽然阻燃性能会有提高，但其力学性能会严重下降。此外，玻璃钢、聚氨酯/聚脲材料等现有防爆材料与砖、水泥等墙体结构的附着力较差，在爆炸冲击波作用下，瞬间就会出现分层脱落等现象，从而失去抗爆防护效果。因而，如何提供一种兼具抗爆性能和阻燃性能、且与墙体结构附着力好的墙体专用阻燃抗爆材料，是当前急需解决的一项技术问题。
发明内容
本发明针对上述现有抗爆材料无法满足墙体阻燃抗爆性能要求的问题，提出一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工方法，该墙体专用结构阻燃抗爆复合材料具有优异的阻燃性能和抗爆性能，其与砖、水泥等墙体结构之间的附着力好，在爆炸冲击波作用下，其与墙体结构之间的附着力也无明显变化，能够满足墙体阻燃抗爆性能要求。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，包括抗爆金属骨架和附着于所述抗爆金属骨架上的阻燃抗爆材料；所述阻燃抗爆材料包括甲组分和乙组分；其中，甲组分包括按质量份计的如下组分：多元醇45～90份，异氰酸酯40～60份；乙组分包括按质量份计的如下组分：多元醇60～100份，胺扩链剂30～40份，DOPO衍生物阻燃剂10～15份，有机异辛酸铋催化剂2～5份，纳米填料5～15份，助剂10份，色浆2～5份；所述甲组分的异氰酸酯基团(NCO)质量含量为12％～18％，所述甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为(1～1.1):1。
在其中一些实施例中，所述抗爆金属骨架为铝制骨架。
在其中一些实施例中，甲组分和乙组分中的多元醇均选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的任意一种或多种。
在其中一些实施例中，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、TEP-330N和聚四氢呋喃醚二醇中的任意一种或多种，所述聚酯多元醇为聚酯二醇。
在其中一些实施例中，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。
在其中一些实施例中，所述胺扩链剂为芳香族二胺或脂肪族二胺。
在其中一些实施例中，所述DOPO衍生物阻燃剂为DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂或DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂。
在其中一些实施例中，所述纳米填料选自铝粉、中空微珠和纳米陶瓷中的任意一种或多种。
在其中一些实施例中，所述甲组分的制备方法为：于惰性气氛中，将多元醇加热至90～110℃，真空脱水1.5～2h，解除真空，降温至40～60℃以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应1.5～2h，得到甲组分；所述乙组分的制备方法为：将多元醇、胺扩链剂、DOPO衍生物阻燃剂、有机异辛酸铋催化剂、纳米填料、助剂和色浆研磨搅拌均匀，得到乙组分。
本发明进一步还提供了一种墙体阻燃抗爆施工方法，其采用上述任一项技术方案所述的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料进行施工，包括如下步骤：
将待施工的墙体表面打磨至表面粗糙度Rz为30～50μm，并用高压气体对打磨完的墙体表面进行吹扫；
将所述阻燃抗爆材料的甲组分与乙组分按照体积比为1:1.2混合并加热至60～80℃，用喷涂设备喷涂至经吹扫处理后的墙体表面上以形成涂层，当喷涂的所述涂层达0.5～1mm后，将所述抗爆金属骨架贴至所述涂层上，继续喷涂直至达到阻燃抗爆材料的设计厚度。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料中，以抗爆金属骨架作为骨架材料，提高抗爆性能；抗爆金属骨架上附着的阻燃抗爆材料中，甲组分中的多元醇和异氰酸酯，与乙组分中的多元醇，在胺扩链剂和有机异辛酸铋催化剂的作用下可反应获得聚脲聚氨酯杂合体，其对砖、水泥等墙体结构具有良好的附着力，即使在爆炸冲击波作用下，其附着力也无明显变化，同时，聚脲聚氨酯杂合体与乙组分中的DOPO衍生物阻燃剂及纳米填料协同作用，能够有效提升阻燃抗爆材料的阻燃性能；
2、本发明提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料中，聚脲聚氨酯杂合体是一种高弹性聚合物，在冲击载荷下具有较好的弹性和粘性，既能在大变形下保持良好的弹性，又能够在高应变率下吸收能量减少爆炸时的碎片发散，而且其对砖、水泥等墙体结构具有良好的附着力，在立面、顶面施工时不流挂；
3、本发明提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料中，添加的DOPO衍生物阻燃剂，在聚合物材料燃烧时，可形成聚磷酸、亚磷酸、磷酸使材料表面脱水形成碳层，隔绝氧气和燃烧时产生的热量向材料内部传递，实现凝聚相阻燃，同时在其燃烧时产生难燃气体以稀释可燃气体浓度，产生的P·和PO·自由基能够猝灭热解产生的高活性的H·和HO·自由基，中断燃烧的自由基反应，从而实现气相阻燃，因而，添加的DOPO衍生物阻燃剂，能够提高聚脲聚氨酯杂合体的阻燃性、热稳定性和溶解性，同时，其对阻燃抗爆材料机械性能及其它性能无不利影响；
4、本发明提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料中，添加的纳米填料，能有效提高阻燃抗爆材料的硬度、机械强度、柔韧性和延展性，同时，其对基材具有较强的粘合力，具备优良的抗冲击、抗撕裂、抗摩擦磨损性能；
5、本发明提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，具有优异的阻燃性能和抗爆性能，其与砖、水泥等墙体结构之间的附着力好，在爆炸冲击波作用下，其与墙体结构之间的附着力也无明显变化，能够满足墙体阻燃抗爆性能要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，包括抗爆金属骨架和附着于所述抗爆金属骨架上的阻燃抗爆材料；所述阻燃抗爆材料包括甲组分和乙组分；其中，甲组分包括按质量份计的如下组分：多元醇45～90份，异氰酸酯40～60份；乙组分包括按质量份计的如下组分：多元醇60～100份，胺扩链剂30～40份，DOPO衍生物阻燃剂10～15份，有机异辛酸铋催化剂2～5份，纳米填料5～15份，助剂10份，色浆2～5份；所述甲组分的异氰酸酯基团(NCO)质量含量为12％～18％，所述甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为(1～1.1):1。
该墙体专用结构阻燃抗爆复合材料中，以抗爆金属骨架作为骨架材料，提高抗爆性能；抗爆金属骨架上附着的阻燃抗爆材料中，甲组分中的多元醇和异氰酸酯，与乙组分中的多元醇，在胺扩链剂和有机异辛酸铋催化剂的作用下可反应获得聚脲聚氨酯杂合体，其对砖、水泥等墙体结构具有良好的附着力，即使在爆炸冲击波作用下，其附着力也无明显变化，同时，聚脲聚氨酯杂合体与乙组分中的DOPO衍生物阻燃剂及纳米填料协同作用，能够有效提升阻燃抗爆材料的阻燃性能。其中，聚脲聚氨酯杂合体是一种高弹性聚合物，在冲击载荷下具有较好的弹性和粘性，既能在大变形下保持良好的弹性，又能够在高应变率下吸收能量减少爆炸时的碎片发散，而且其对砖、水泥等墙体结构具有良好的附着力，在立面、顶面施工时不流挂；添加的DOPO衍生物阻燃剂，在聚合物材料燃烧时，可形成聚磷酸、亚磷酸、磷酸使材料表面脱水形成碳层，隔绝氧气和燃烧时产生的热量向材料内部传递，实现凝聚相阻燃，同时在其燃烧时产生难燃气体以稀释可燃气体浓度，产生的P·和PO·自由基能够猝灭热解产生的高活性的H·和HO·自由基，中断燃烧的自由基反应，从而实现气相阻燃，因而，添加的DOPO衍生物阻燃剂，能够提高聚脲聚氨酯杂合体的阻燃性、热稳定性和溶解性，同时，其对阻燃抗爆材料机械性能及其它性能无不利影响；添加的纳米填料，能有效提高阻燃抗爆材料的硬度、机械强度、柔韧性和延展性，同时，其对基材具有较强的粘合力，具备优良的抗冲击、抗撕裂、抗摩擦磨损性能。总之，该墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，具有优异的阻燃性能和抗爆性能，其与砖、水泥等墙体结构之间的附着力好，在爆炸冲击波作用下，其与墙体结构之间的附着力也无明显变化，能够满足墙体阻燃抗爆性能要求。
在一优选实施例中，所述抗爆金属骨架为铝制骨架，其具有优良的延展性，有利于提高抗爆性能。铝制骨架优选为铝制冲击网、铝板网和菱形铝网中的任意一种。
在一优选实施例中，甲组分和乙组分中的多元醇均选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的任意一种或多种。其中，所述聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、TEP-330N(羟值为33.5～36.5mgKOH)和聚四氢呋喃醚二醇中的任意一种或多种，所述聚酯多元醇优选为聚酯二醇。其中，聚氧化丙烯二醇具体可以为voranol2120(相对分子质量为2000，羟值为54.5～57.5mgKOH/g)或voranol 2110(相对分子质量为1000，羟值为110±5mgKOH/g)，聚四氢呋喃醚二醇具体可以为PTMG1000(相对分子质量为1000±50，羟值为107～118mgKOH/g)或PTMG2000(相对分子质量为2000±50，羟值为54.7～57.5mgKOH/g)或PTMG3000(相对分子质量为3000±50，羟值为36.2～38.7mgKOH/g)；聚酯二醇具体可以为PCL1000(相对分子质量为1000，羟值为111～113mgKOH/g)或PCL2000(相对分子质量为2000±40，羟值为54.5～58mgKOH/g)。本优选实施例列举了多元醇的具体种类，但本发明所采用的多元醇并不局限于上述所列举的几种，采用上述种类的多元醇，更有利于获得弹性和粘性均衡的聚脲聚氨酯杂合体。
在一优选实施例中，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的任意一种或多种。其中，MDI具体可以为MDI-50(纯度≥99.6％，凝固点≤15℃，NCO质量分数为33.5％)或MDI-100(纯度≥99.6％，凝固点≥38℃，NCO质量分数为33.5％)或液化MDI(凝固点<15℃，NCO质量分数为28％～30％)，TDI具体可以为纯度≥99.5％的TDI-100或TDI-65或TDI-80，IPDI的纯度≥99.5％、凝固点为-60℃、NCO质量分数为37.5％～37.8％，HMDI的纯度≥99.5％、凝固点为10～15℃、NCO质量分数为31.8％～32.1％。本优选实施例列举了异氰酸酯的具体种类，但本发明所采用的异氰酸酯并不局限于上述所列举的几种，采用上述种类的异氰酸酯，更有利于获得弹性和粘性均衡的聚脲聚氨酯杂合体。
在一优选实施例中，所述胺扩链剂为芳香族二胺或脂肪族二胺。其中，芳香族二胺选自3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷(H-256)、3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯(TX-2)、双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink 4200)和N,N’-二烷基苯二胺中的任意一种或多种；脂肪族二胺选自异佛尔酮二胺(IPDA)、二甲基-二氨基-二环己基甲烷、4,4’-双仲丁氨基二环己基甲烷和3,3’-二甲基-4,4’-双仲丁氨基-二环己基甲烷中的任意一种或多种。本优选实施例列举了胺扩链剂的具体种类，但本发明所采用的胺扩链剂并不局限于上述所列举的几种，采用上述种类的胺扩链剂，更有利于获得弹性和粘性均衡的聚脲聚氨酯杂合体。
在一优选实施例中，所述DOPO衍生物阻燃剂为DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂或DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂。采用DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂或DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂，易与异氰酸酯聚合以键入聚氨酯链中，且与聚合物相溶、不易析出，对材料的物理性能无影响。需要说明的是，DOPO是9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的简称，本实施例中采用的DOPO衍生物阻燃剂的具体制备方法如下：
(1)DOPO的制备
2-羟基联苯和三氯化磷在120℃下进行缩合反应，反应2h后，升温至160℃，加入无水氯化锌催化剂，反应2h后，补加无水氯化锌催化剂再反应2h，升温至210℃使反应完全；冷却至40℃～50℃，在搅拌下加入水和无水乙醇进行水解反应，反应0.5h后，冷却至室温析出淡黄色颗粒，用无水乙醇溶解后静置1h过滤，向滤液中加入适量水，静置析出白色固体颗粒，过滤以收集白色固体颗粒，置于70℃真空干燥8h～9h，得到白色结晶DOPO。
(2)DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂的制备
将DOPO加入至氯仿中，加热到75℃使之完全溶解，加入偶氮二异丁腈催化剂，滴加乙烯基甲基二乙氧基硅烷反应20h，加入4％的氢氧化钠水溶液，在60℃下反应2h，用稀盐酸中和至中性，脱除水及低分子化合物，得到粘稠的DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂(DOPO-SI)。
(3)DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂的制备
将缩水甘油基二乙醇胺加入至无水乙醇中，升温至120℃，边搅拌边分批加入DOPO，反应8h，得到浅黄色透明液体；以蒸馏水为沉淀剂对获得的浅黄色透明液体进行沉淀，得到白色沉淀，过滤除去滤液，并用蒸馏水洗涤沉淀，置于80℃真空干燥12h，得到DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂(DOPO-EC)。
在一优选实施例中，所述纳米填料选自铝粉、中空微珠和纳米陶瓷中的任意一种或多种。本优选实施例列举了纳米填料的具体种类，但本发明所采用的纳米填料并不局限于上述所列举的几种，采用上述种类的纳米填料，更有利于获得硬度、机械强度、柔韧性和延展性更好的阻燃抗爆材料。
在一优选实施例中，所述甲组分的制备方法为：于惰性气氛中，将多元醇加热至90～110℃，真空脱水1.5～2h，解除真空，降温至40～60℃以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应1.5～2h，得到甲组分；所述乙组分的制备方法为：将多元醇、胺扩链剂、DOPO衍生物阻燃剂、有机异辛酸铋催化剂、纳米填料、助剂和色浆研磨搅拌均匀(优选在1200r/min高转速下研磨搅拌)，得到乙组分。
还需要说明的是，有机异辛酸铋催化剂的牌号为Bicat8118，铋含量为16％。助剂包括润湿分散剂和防沉降剂。其中，润湿分散剂能降低液/固之间的界面张力，优选为Disponer 923s(多聚羧酸铵盐与硅氧烷的混合物)或Disponer 912(聚酰胺聚酯低聚物)或Disponer 929(阴离子型界面活性剂)。防沉降剂能够在材料中引入了疏松网络，其结构是脆弱的，轻微搅拌既能破坏，静置后又能形成疏松网络结构，从而使纳米填料悬浮而不沉降，优选为BYK-410或A630-20X。色浆为聚氨酯行业通用色浆，其颜色包括红、黄、蓝、绿、白、黑色浆，其含水量≤0.5％。
本发明实施例还提供了一种墙体阻燃抗爆施工方法，其采用上述墙体专用结构阻燃抗爆复合材料进行施工，包括如下步骤：
S1：将待施工的墙体表面打磨至表面粗糙度Rz为30～50μm，并用高压气体对打磨完的墙体表面进行吹扫；
S2：将所述阻燃抗爆材料的甲组分与乙组分按照体积比为1:1.2混合并加热至60～80℃，用喷涂设备喷涂至经吹扫处理后的墙体表面上以形成涂层，当喷涂的所述涂层达0.5～1mm后，将所述抗爆金属骨架贴至所述涂层上并使其完全润湿，继续喷涂直至达到阻燃抗爆材料的设计厚度。需要说明的是，本步骤中，在贴抗爆金属骨架之前，需要对抗爆金属骨架的表面进行打磨，再涂上润湿剂。其中，润湿剂为青岛国工高新材料有限公司销售的润湿剂450，使用时按照A:B＝4:1(重量比)进行称量、混合并搅拌均匀。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料及墙体阻燃抗爆施工方法，下面将结合具体实施例进行描述。
以下各实施例中，采用的DOPO衍生物阻燃剂的具体制备方法如下：
(1)DOPO的制备
以具有搅拌器、水冷凝管、温度计和滴液漏斗的1000ml三口瓶为反应容器，加入204g 2-羟基联苯和206g三氯化磷，在120℃下进行缩合反应，反应2h后，升温至160℃，加入24g无水氯化锌催化剂，反应2h后，补加24g无水氯化锌再反应2h，升温至210℃使反应完全；冷却至45℃，在搅拌下滴加20ml水，再加入80ml水和160ml无水乙醇进行水解反应，反应0.5h后，冷却至室温析出淡黄色颗粒，过滤并水洗颗粒，将固体颗粒置于70℃下进行真空干燥，干燥后用350ml无水乙醇溶解，静置1h过滤，向滤液中加入100ml水，静置析出白色固体颗粒，过滤以收集白色固体颗粒，置于70℃真空干燥9h，得到白色结晶DOPO，测得其熔点为105℃、纯度为97％、产率为78％。
(2)DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂的制备
以具有搅拌器、水冷凝管、温度计和滴液漏斗的1000ml三口瓶为反应容器，加入108g DOPO和100ml氯仿，加热到75℃使之完全溶解，加入14g偶氮二异丁腈催化剂，滴加80g乙烯基甲基二乙氧基硅烷反应20h，加入20ml 4％的氢氧化钠水溶液，在60℃下反应2h，用稀盐酸中和至中性，脱除水及低分子化合物，得到粘稠的DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂(DOPO-SI)，测得其熔点为110℃、纯度为96％、产率为76％。
(3)DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂的制备
以具有搅拌器、水冷凝管和温度计的1000ml三口瓶为反应容器，加入80.5g缩水甘油基二乙醇胺和200ml无水乙醇，升温至120℃，边搅拌边分3批(第一批加入30g，第二批加入30g，第三批加入48g)加入DOPO，DOPO总计为108g，反应8h，得到浅黄色透明液体；以蒸馏水为沉淀剂对获得的浅黄色透明液体进行沉淀，得到白色沉淀，过滤除去滤液，并用蒸馏水洗涤沉淀，置于80℃真空(真空度为-0.1Mpa)干燥12h，得到DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂(DOPO-EC)，产率为84％。
以下各实施例中，采用的助剂为Disponer 912和BYK-410，二者重量比为1:1。
实施例1
一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，包括抗爆金属骨架和附着于所述抗爆金属骨架上的阻燃抗爆材料，所述阻燃抗爆材料包括甲组分和乙组分，该墙体专用结构阻燃抗爆复合材料的具体组成详见表1，其中，甲组分的NCO质量含量为15％，甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为1:1。其中，甲组分的制备方法为：将多元醇投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110℃，在真空度-0.1MPa下真空脱水1.5h，解除真空，降温至60℃以下加入异氰酸酯，加热至80℃反应2h，反应结束后测定异氰酸酯基团含量(即NCO值)后出料，过滤包装，得到甲组分；乙组分的制备方法为：将多元醇、胺扩链剂、DOPO衍生物阻燃剂、有机异辛酸铋催化剂、纳米填料、助剂和色浆依次投入高速分散机储料缸中，在室温下以1200r/min转速搅拌30min，200目滤网过滤包装，得到乙组分。
一种墙体阻燃抗爆施工方法，采用上述墙体专用结构阻燃抗爆复合材料进行施工，包括如下步骤：
(1)将待施工的墙体表面打磨至表面粗糙度Rz在30～50μm范围内，并用高压气体对打磨完的墙体表面进行吹扫。
(2)将上述阻燃抗爆材料的甲组分与乙组分按照体积比为1:1.2混合并加热至60℃，用GUSMER公司XM-70高压喷涂设备混合后喷涂至经吹扫处理后的墙体表面上以形成涂层，当喷涂的所述涂层达1mm后，将所述抗爆金属骨架贴至所述涂层上，继续喷涂直至达到阻燃抗爆材料的设计厚度4mm。其中，在贴抗爆金属骨架之前，需要对抗爆金属骨架的表面进行打磨，再涂上润湿剂450。
实施例2
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：抗爆金属骨架种类不同于实施例1，且阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1；甲组分的制备过程不同于实施例1，本实施例具体为：将多元醇投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至90℃，在真空度-0.1MPa下真空脱水2h，解除真空，降温至40℃以下加入异氰酸酯，加热至90℃反应1.5h，反应结束后测定异氰酸酯基团含量(即NCO值)后出料，过滤包装，得到甲组分。
本实施例提供的墙体阻燃抗爆施工方法与实施例1的区别在于：本申请中，将阻燃抗爆材料加热至80℃，当喷涂的所述涂层达0.5mm后即贴抗爆金属骨架。
实施例3
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：抗爆金属骨架种类不同于实施例1，且阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1；甲组分的制备过程不同于实施例1，本实施例具体为：将多元醇投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100℃，在真空度-0.1MPa下真空脱水1.8h，解除真空，降温至50℃以下加入异氰酸酯，加热至85℃反应1.8h，反应结束后测定异氰酸酯基团含量(即NCO值)后出料，过滤包装，得到甲组分。
本实施例提供的墙体阻燃抗爆施工方法与实施例1的区别在于：本申请中，将阻燃抗爆材料加热至70℃，当喷涂的所述涂层达0.8mm后即贴抗爆金属骨架。
实施例4
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1。
实施例5
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1；甲组分的NCO质量含量为18％，甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为1.05:1。
实施例6
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：抗爆金属骨架种类不同于实施例1，阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1；甲组分的NCO质量含量为18％。
实施例7
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：抗爆金属骨架种类不同于实施例1，阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1；甲组分的NCO质量含量为18％，甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为1.1:1。
实施例8
本实施例提供的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料与实施例1的区别在于：阻燃抗爆材料中的甲组分和乙组分的具体组成不同于实施例1，详见表1；甲组分的NCO质量含量为12％，甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为1.05:1。
对比例1
本对比例与实施例2的区别在于：本对比例未添加抗爆金属骨架、DOPO衍生物阻燃剂和纳米填料，详见表1。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于：本对比例未添加抗爆金属骨架和纳米填料，详见表1。
对比例3
本对比例与实施例2的区别在于：本对比例未添加抗爆金属骨架和DOPO衍生物阻燃剂，详见表1。
对比例4
本对比例与实施例2的区别在于：本对比例未添加DOPO衍生物阻燃剂和纳米填料，且添加的抗爆金属骨架的种类不同于实施例2详见表1。
表1实施例1-8和对比例1-4中墙体专用结构阻燃抗爆复合材料的具体组成(重量份)
Figure BDA0003400880080000131
对实施例1-8及对比例1-4的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料性能进行检测，检测结果如表2所示。需要说明的是，拉伸强度检测参照国标GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，撕裂强度检测参照GB/T529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》，耐冲击强度检测参照GB/T20624.2-2006《色漆和清漆快速变形(耐冲击性)试验第2部分：落锤试验(小面积冲头)》，硬度检测参照GB/T 531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶-压入硬度试验方法-第1部分邵氏硬度计法(邵尔硬度)》，UL-94等级检测参照美国Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices andAppliances测试，低温柔性检测参照国标GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》，耐磨性能检测参照GB/T 1768-2006《色漆和清漆-耐磨性的测定-旋转橡胶砂轮法测试》。
表2实施例1-8和对比例1-4中墙体专用结构阻燃抗爆复合材料的性能检测结果
Figure BDA0003400880080000141
/>

Claims (5)

1.一种墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，其特征在于，包括抗爆金属骨架和附着于所述抗爆金属骨架上的阻燃抗爆材料；所述阻燃抗爆材料包括甲组分和乙组分；其中，甲组分包括按质量份计的如下组分：多元醇45~90份，异氰酸酯40~60份；乙组分包括按质量份计的如下组分：多元醇60~100份，胺扩链剂30~40份，DOPO衍生物阻燃剂10~15份，有机异辛酸铋催化剂2~5份，纳米填料5~15份，助剂10份，色浆2~5份；所述甲组分的异氰酸酯基团质量含量为12%～18%，所述甲组分与乙组分的配比按照甲组分含有的异氰酸酯基团与乙组分含有的氨基基团的摩尔比为(1~1.1):1；甲组分和乙组分中的多元醇均选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的任意一种或多种，其中，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、TEP-330N和聚四氢呋喃醚二醇中的任意一种或多种，所述聚酯多元醇为聚酯二醇；所述胺扩链剂为芳香族二胺或脂肪族二胺，其中，所述芳香族二胺选自3,5-二乙基甲苯二胺、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、双仲丁氨基二苯基甲烷和N,N’-二烷基苯二胺中的任意一种或多种，所述脂肪族二胺选自异佛尔酮二胺、二甲基-二氨基-二环己基甲烷、4,4’-双仲丁氨基二环己基甲烷和3,3’-二甲基-4,4’-双仲丁氨基-二环己基甲烷中的任意一种或多种；所述DOPO衍生物阻燃剂为DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂或DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂；所述纳米填料选自铝粉、中空微珠和纳米陶瓷中的任意一种或多种；
其中，所述DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂的制备步骤为：将108g DOPO加入至100ml氯仿中，加热到75℃使之完全溶解，加入14g偶氮二异丁腈催化剂，滴加80g乙烯基甲基二乙氧基硅烷反应20h，加入20ml 4%的氢氧化钠水溶液，在60℃下反应2h，用稀盐酸中和至中性，脱除水及低分子化合物，得到粘稠的DOPO-硅氧烷衍生物阻燃剂；
所述DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂的制备步骤为：将80.5g缩水甘油基二乙醇胺加入至200ml无水乙醇中，升温至120℃，边搅拌边分3批加入DOPO，其中，第一批加入30gDOPO，第二批加入30gDOPO，第三批加入48gDOPO，DOPO总计为108g，反应8h，得到浅黄色透明液体；以蒸馏水为沉淀剂对获得的浅黄色透明液体进行沉淀，得到白色沉淀，过滤除去滤液，并用蒸馏水洗涤沉淀，置于80℃、真空度为-0.1Mpa下干燥12h，得到DOPO-缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，其特征在于，所述抗爆金属骨架为铝制骨架。
3.根据权利要求1所述的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，其特征在于，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料，其特征在于，所述甲组分的制备方法为：于惰性气氛中，将多元醇加热至90~110℃，真空脱水1.5~2h，解除真空，降温至40~60℃以下加入异氰酸酯，加热至80~90℃反应1.5~2h，得到甲组分；所述乙组分的制备方法为：将多元醇、胺扩链剂、DOPO衍生物阻燃剂、有机异辛酸铋催化剂、纳米填料、助剂和色浆研磨搅拌均匀，得到乙组分。
5.一种墙体阻燃抗爆施工方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的墙体专用结构阻燃抗爆复合材料进行施工，包括如下步骤：
将待施工的墙体表面打磨至表面粗糙度Rz为30~50mm，并用高压气体对打磨完的墙体表面进行吹扫；
将所述阻燃抗爆材料的甲组分与乙组分按照体积比为1:1.2混合并加热至60~80℃，用喷涂设备喷涂至经吹扫处理后的墙体表面上以形成涂层，当喷涂的所述涂层达0.5~1mm后，将所述抗爆金属骨架贴至所述涂层上，继续喷涂直至达到阻燃抗爆材料的设计厚度。
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