CN115745478A - 一种阻燃型隔热保温复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑保温材料领域，具体为一种阻燃型隔热保温复合材料及其制备方法，以重量份数计，由以下原料制备而成：聚苯乙烯泡沫30‑50份、水泥10‑18份、VAE乳液5‑10份、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液5‑10份、硅烷偶联剂0.5‑1份、地聚物50‑60份、水适量，本发明所制备的阻燃型隔热保温复合材料具有较低的导热系数(≤0.08W/(m·K))和良好的力学性能，而且吸水率低，阻燃性能达到A级，市场应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及建筑保温材料领域，具体为一种阻燃型隔热保温复合材料及其制备方法。
背景技术
目前的有机保温隔热材料如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫，虽然制备工艺简单，具有的导热系数低，价格低廉等特点，但是其阻燃性能很低，力学性能较差，应用场景受限，将有机保温隔热材料与无机保温隔热材料复合获得具有高力学性能和阻燃性能的保温隔热建筑材料成为目前的研究热点。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种阻燃型隔热保温复合材料及其制备方法。
所采用的技术方案如下：
一种阻燃型隔热保温复合材料，以重量份数计，由以下原料制备而成：
进一步地，以重量份数计，由以下原料制备而成：
进一步地，所述聚苯乙烯泡沫的表面包覆有甲醚化三聚氰胺树脂和复合阻燃剂。
进一步地，所述聚苯乙烯泡沫的制备方法如下：
将复合阻燃剂、甲醚化三聚氰胺树脂加入水中，混合均匀得到覆膜液，再加入聚苯乙烯泡沫，继续搅拌使覆膜液均匀包覆在聚苯乙烯泡沫的表面，滤出后，真空干燥至恒重。
进一步地，所述复合阻燃剂包括纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐；
所述纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐的质量比为5-10：1：1：3-5；
所述纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐的质量比优选为5：1：1：3。
进一步地，聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液的制备方法如下：
将苯乙烯、水和第一份数的乳化剂混合搅拌均匀，在氮气的保护下，升温到50-60℃时加入第一份数的引发剂，匀速升温至70-80℃，在“蓝光”现象出现后将第二份数的引发剂加入，保温反应2-4h，得到种子乳液，将第二份数的乳化剂、甲基丙烯酸甲酯、第三份数的引发剂混合搅拌均匀，得到预乳液，将预乳液滴加入种子乳液中，保温反应3-5h冷却至室温出料。
进一步地，所述苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的质量比为1-5：1-5，优选为1： 1。
进一步地，所述地聚物的制备方法如下：
将偏高岭土加入水中制成悬浮液，再将聚环氧琥珀酸加入后搅拌4-8h，加热蒸干与碱激发剂混合均匀，搅拌20-40min即可。
进一步地，所述碱激发剂包括硅酸钠、氢氧化钠、电石渣；
所述硅酸钠、氢氧化钠、电石渣的质量比为2-3：1-2：1。
本发明还提供了一种阻燃型隔热保温复合材料的制备方法：
先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为40-60℃，蒸汽养护的时间为4-8h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为7-28d。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种阻燃型隔热保温复合材料，其中的聚苯乙烯泡沫经过覆膜液包覆处理后，能有效解决聚苯乙烯泡沫与地聚物复合后上浮问题，而且纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐组成的复合阻燃剂，使得聚苯乙烯泡沫的阻燃性能得到极大的提高，进而改善了材料的阻燃性能，VAE乳液和聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液能够有效地分散在聚苯乙烯泡沫和地聚物基体中，改善微观结构，阻止微裂纹的产生和扩展，在增强材料的力学性能的同时改善耐水性能，地聚物具有空间网络结构，力学性能好，耐酸耐高温、低收缩、抗侵蚀性能优良，加入后在受外力时可以起到抑制“银纹”扩展的作用，对材料起到增强的作用，本发明所制备的阻燃型隔热保温复合材料具有较低的导热系数(≤0.08W/(m·K))和良好的力学性能，而且吸水率低，阻燃性能达到A级，市场应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备阻燃型隔热保温复合材料的照片。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
一种阻燃型隔热保温复合材料，以重量份数计，由以下原料制备而成：
其中，聚苯乙烯泡沫的制备方法如下：
将50g纳米硼酸镧、10g季戊四醇、10g聚磷酸铵、30g笼状磷酸酯三聚氰胺盐、1000g甲醚化三聚氰胺树脂加入2.5L水中，混合均匀得到覆膜液，再加入400g聚苯乙烯泡沫，继续搅拌使覆膜液均匀包覆在聚苯乙烯泡沫的表面，滤出后，60℃真空干燥至恒重。
聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液的制备方法如下：
将250g苯乙烯、750mL水、1g SDS、1g OP-10混合搅拌均匀，在氮气的保护下，升温到55℃时加入5mL 10wt％过硫酸铵溶液，匀速升温至80℃，在“蓝光”现象出现后将再加入5mL 10wt％过硫酸铵溶液，保温反应3h，得到种子乳液，将1g SDS、1g OP-10、250g甲基丙烯酸甲酯、5mL 10wt％过硫酸铵溶液混合搅拌均匀，得到预乳液，将预乳液滴加入种子乳液中，保温反应 5h冷却至室温出料。
地聚物的制备方法如下：
将300g硅酸钠、200g氢氧化钠、100g电石渣加入600mL水中制成碱激发剂，将600g偏高岭土加入6L水中制成悬浮液，再将45g聚环氧琥珀酸加入后搅拌8h，加热蒸干与碱激发剂混合均匀，搅拌30min即可。
上述阻燃型隔热保温复合材料的制备方法如下：
先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂KH-550、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为60℃，蒸汽养护的时间为8h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为28d。
实施例2：
一种阻燃型隔热保温复合材料，以重量份数计，由以下原料制备而成：
其中，聚苯乙烯泡沫、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液、地聚物的制备方法同实施例1。
上述阻燃型隔热保温复合材料的制备方法如下：
先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂KH-550、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为60℃，蒸汽养护的时间为8h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为28d。
实施例3：
一种阻燃型隔热保温复合材料，以重量份数计，由以下原料制备而成：
其中，聚苯乙烯泡沫、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液、地聚物的制备方法同实施例1。
上述阻燃型隔热保温复合材料的制备方法如下：
先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂KH-550、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为40℃，蒸汽养护的时间为4h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为28d。
实施例4：
一种阻燃型隔热保温复合材料，以重量份数计，由以下原料制备而成：
其中，聚苯乙烯泡沫、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液、地聚物的制备方法同实施例1。
上述阻燃型隔热保温复合材料的制备方法如下：
先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂KH-550、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为40℃，蒸汽养护的时间为8h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为28d。
实施例5：
一种阻燃型隔热保温复合材料，以重量份数计，由以下原料制备而成：
其中，聚苯乙烯泡沫、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液、地聚物的制备方法同实施例1。
上述阻燃型隔热保温复合材料的制备方法如下：
先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂KH-550、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为40℃，蒸汽养护的时间为8h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为28d。
对比例1：
与实施例1基本相同，区别在于，用市售聚苯乙烯泡沫(品牌：崇轩) 代替自制的聚苯乙烯泡沫。
对比例2：
与实施例1基本相同，区别在于，不加入VAE乳液。
对比例3：
与实施例1基本相同，区别在于，不加入聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液。
对比例4：
与实施例1基本相同，区别在于，地聚物制备时不加入聚环氧琥珀酸。
地聚物的制备方法如下：
将300g硅酸钠、200g氢氧化钠、100g电石渣加入600mL水中制成碱激发剂，将600g偏高岭土加入6L水中制成悬浮液，加热蒸干与碱激发剂混合均匀，搅拌30min即可。
对比例5：
与实施例1基本相同，区别在于，地聚物制备时不加入电石渣。
地聚物的制备方法如下：
将300g硅酸钠、200g氢氧化钠加入600mL水中制成碱激发剂，将600g 偏高岭土加入6L水中制成悬浮液，再将45g聚环氧琥珀酸加入后搅拌8h，加热蒸干与碱激发剂混合均匀，搅拌30min即可。
性能测试：
将本发明实施例1-5及对比例1-5中所制备阻燃型隔热保温复合材料作为试样进行性能测试；
按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》推荐的方法检测试样的干密度；参考国标GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》(ISO法)推荐的水泥胶砂抗压强度、抗折强度测试方法进行测试，采用控制加载速率的方式进行抗压强度实验，加载速率为2kN/s。荷载传感器记录，停止加载时，等待3s 读数；采用液压加荷的方式进行抗折强度实验，读数精度为0.1MPa。采用 YG-DRL02型导热系数测量仪，对试样进行导热系数测试，按照GB/T 11970-1997中方法进行吸水率测试；
测试结果如下表1所示：
表1：
由上表1可知，本发明所制备的阻燃型隔热保温复合材料具有较低的导热系数(≤0.08W/(m·K))和良好的力学性能，而且吸水率低，阻燃性能达到 A级，市场应用前景广泛。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制备而成：
2.如权利要求1所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制备而成：
3.如权利要求1所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫的表面包覆有甲醚化三聚氰胺树脂和复合阻燃剂。
4.如权利要求3所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫的制备方法如下：
将复合阻燃剂、甲醚化三聚氰胺树脂加入水中，混合均匀得到覆膜液，再加入聚苯乙烯泡沫，继续搅拌使覆膜液均匀包覆在聚苯乙烯泡沫的表面，滤出后，真空干燥至恒重。
5.如权利要求4所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，所述复合阻燃剂包括纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐；
所述纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐的质量比为5-10：1：1：3-5；
所述纳米硼酸镧、季戊四醇、聚磷酸铵和笼状磷酸酯三聚氰胺盐的质量比优选为5：1：1：3。
6.如权利要求1所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液的制备方法如下：
将苯乙烯、水和第一份数的乳化剂混合搅拌均匀，在氮气的保护下，升温到50-60℃时加入第一份数的引发剂，匀速升温至70-80℃，在“蓝光”现象出现后将第二份数的引发剂加入，保温反应2-4h，得到种子乳液，将第二份数的乳化剂、甲基丙烯酸甲酯、第三份数的引发剂混合搅拌均匀，得到预乳液，将预乳液滴加入种子乳液中，保温反应3-5h冷却至室温出料。
7.如权利要求6所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，所述苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的质量比为1-5：1-5，优选为1：1。
8.如权利要求1所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，所述地聚物的制备方法如下：
将偏高岭土加入水中制成悬浮液，再将聚环氧琥珀酸加入后搅拌4-8h，加热蒸干与碱激发剂混合均匀，搅拌20-40min即可。
9.如权利要求8所述的阻燃型隔热保温复合材料，其特征在于，所述碱激发剂包括硅酸钠、氢氧化钠、电石渣；
所述硅酸钠、氢氧化钠、电石渣的质量比为2-3：1-2：1。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的阻燃型隔热保温复合材料的制备方法，其特征在于，先将聚苯乙烯泡沫、水泥、VAE乳液、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯复合乳液混合均匀后，再与硅烷偶联剂、地聚物搅拌混合均匀，加水调节浆料至合适粘稠度，注模成型后脱模，再依次进行的蒸汽养护和自然养护，所述蒸汽养护的温度为40-60℃，蒸汽养护的时间为4-8h，所述自然养护在室温条件下进行，自然养护的时间为7-28d。
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