一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料制造技术

本发明专利技术公开了一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料，涉及隔热材料加工技术领域，其制备包括如下步骤：(1)丙烯酸精馏；(2)中和反应；(3)聚合反应；(4)PPHI隔热材料的制备。本申请通过水性聚合的方式，在聚丙烯酸钾聚合的过程中加入硅酸镁锂，制成聚丙烯酸钾&硅酸镁锂

【技术实现步骤摘要】
一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料


[0001]本专利技术属于隔热材料技工
，具体涉及一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料。

技术介绍

[0002]在化工领域中，存有燃爆性质化学品的储罐发生火灾爆炸是最为常见且后果严重的事故类型之一。基于储罐爆炸所具有破坏威力大，事故发展迅速，灾害形式多变，扑救难度高等特点，一旦发生火灾就可能造成重大人员伤亡和财产损失。特别的，当储存有大量危化品的储罐群发生火灾时，或会导致连锁反应(多米诺效应)，其造成的人力财力损失将难以估量。在储罐群中，如果一个储罐不可避免地发生了火灾爆炸事故，降低事故损失的较为实用的方法就是在阻止火灾蔓延的同时保护邻近储罐不受火焰加热而发生燃烧爆炸。保护方法有很多，随着储罐朝着集群化，大型化的方向发展，储罐群发生连锁火灾爆炸的可能性也随之升高。然而传统的水喷淋装置，由于其储水量和降温效果的限制，不能满足日益升高的安全需求。因此需要一种更加高效便利的防火措施来阻断火焰的传播。
[0003]生物基膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含氧化锑，也不采用卤素作为协效剂，由于该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，所以称之为膨胀型阻燃剂，它属于高效低毒绿色环保的阻燃剂。膨胀型阻燃剂有三个基本构成要素：酸源、碳源和气源。膨胀型阻燃剂材料发生燃烧时，其表面会生成具有隔氧、隔热、防滴、抑烟等功效的炭质泡沫层，整个过程少烟、没有腐蚀性的有害气体产生，比较符合人们未来对阻燃剂期待的性能和研究发展方向，目前已是最为活跃的阻燃剂研究领域。
[0004]国内外关于生物基膨胀阻燃剂的研究多集中于成碳剂的开发与复配，生物基协效剂的开发与复配等。例如白洁等将聚磷酸铵(APP)与多活性羟基壳聚糖反应制得生物基膨胀阻燃剂，再与聚丙烯(PP)混合得到阻燃PP复合材料；结果显示经制得的膨胀阻燃剂在高温下形成交联致密的炭层保护层，有效地提高的材料地阻燃性能。屈皓制备的生物基膨胀阻燃剂SPA以含有丰富生物质的马铃薯为碳源，再将SPA添加到聚醚多元醇组合料中制得阻燃聚氨酯，阻燃性能大大提高，当SPA添加量为30％时，LOI为24.1％；说明性价比高的马铃薯淀粉作为生物基中的成炭剂可以制备出阻燃效果较好的生物基膨胀阻燃剂。中国科学技术大学的邵娜利用多聚磷酸铵(APP)作为酸源，来酸酐接枝淀粉(MA
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St)作为碳源，并结合环氧大豆油基含磷增塑剂(DE)对聚乳酸/ 淀粉复合材料进行阻燃改性。
[0005]视野放到国外，Fox等在对聚磷酸铵与多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性的纳米纤维素进行复配时发现制得的产品具有优异的阻燃性能，当改性后的纳米纤维素作为成炭剂而非传统的季戊四醇时，PLA复合材料在UL94测试中达到了V
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0级。德国亚琛工业大学的布伦纳
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马库斯利用家禽羽毛废料制备成的蛋白酶解物合成阻燃纤维板，来提高材料的阻燃性能。当前研究学者对于生物基炭源的研究呈现多样化，将自然产物例如天然糖类、淀粉、纤维素等等作为生物基炭源与其他膨胀阻燃剂进行复配，得到生物基膨胀阻燃剂，这种膨胀阻燃剂不仅阻燃效果明显优于传统类型的阻燃剂，而且绿色环保属于天然可再生材
料，可以一定程度上缓解石油的短缺。
[0006]隔热材料(thermal insulation material)是能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。按材质划分，有热反射、多孔和真空材料3种。传统的绝热材料，比如有玻璃纤维、石棉、硅酸盐等，新型的绝热材料，例如有真空板、气凝胶毡等。随着节能技术的不断发展，隔热材料的发展也十分迅猛，更多新型材料相继涌现。例如：
[0007](1)气凝胶保温隔热材料
[0008]随着国内外纳米材料研究进一步升级，针对纳米气凝胶绝热材料的研究也开始进一步走向实用高效。目前，国内外对气凝胶隔热材料的研究方向主要有 SiO2气凝胶、Al2O2气凝胶、ZrO2气凝胶，其中纳米级微粒的SiO2研究最为广泛。董志军等以正硅酸乙酯为硅源制备了莫来石纤维增强SiO2气凝胶隔热材料，试验结果表明HF催化剂、H2O和乙醇的用量通过改变凝胶内部的网络交联结构和疏密程度，对正硅酸乙酯的水解缩合有着较大影响。
[0009](2)碳质保温隔热材料
[0010]光伏产业的发展使得隔热屏的需求量增加，由于其具有导热系数小、热容量低、线膨胀系数和密度小、耐高温耐腐蚀能力强等特性，广泛应用于晶体硅铸锭炉。碳质保温隔热材料与传统隔热材料相比更加节能，实验表明新型材料可节约30％左右的电耗，今后还将继续朝着半导体晶圆生产设备、太阳能电池硅铸造炉等方向发展。例如日本炭素公司开发出的一种高隔热性能的混合隔热材料，它是由碳纤维与毡复合而成的一种混合材料，相较于普通硬质隔热材料，这种混合材料能够节省约30％的耗电量，发展前景一片光明。
[0011](3)复合保温隔热材料
[0012]复合保温隔热材料，可塑性高、导热系数小、浆料干燥收缩率小、耐高温等特性以硅藻土保温隔热材料为代表，具有良好的保温隔热性能和实用性，显示出巨大的市场竞争力。例如刘洪丽等人以聚乙烯醇(PVA)、硅藻土为原料制备出防火隔热性能和力学性能俱佳的硅藻土/PVA复合气凝胶保温材料。通过 SEM、孔径分析等方法探究了其影响因素以及材料力学性能和阻燃性能的测试分析，结果表明这种气凝胶复合材料具有三维网状结构，LOI值更是高达 76.6％，阻燃性能极佳。
[0013]因此，开发一种生物基膨胀阻燃隔热材料是很有必要的。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料。
[0015]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0016]一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料，其制备包括如下步骤：
[0017](1)丙烯酸精馏：
[0018]将丙烯酸与对苯二酚混合倒入精馏塔进行提纯，得到纯丙烯酸；
[0019](2)中和反应：
[0020]将提纯后的丙烯酸与KOH溶液中和后得到丙烯酸钾溶液；
[0021](3)聚合反应：
[0022]去离子水中掺入亚硫酸氢钠、过硫酸铵以及硅酸镁锂得到混合溶液再与丙烯酸钾进行滴定，即得到PPH隔热材料；
[0023](4)PPHI隔热材料的制备：
[0024]向PPH隔热材料中加入膨胀阻燃剂制得PPHI隔热材料。
[0025]进一步地，步骤(4)中所述的膨胀阻燃剂是将聚磷酸铵：藕粉：三聚氰胺按不同比例混合制得的。
[0026]进一步地，膨胀阻燃剂中各成分的添加量为：聚磷酸铵46.1～66.7％，三聚氰胺11.5～16.7％，藕粉16.7～42.3％。
[0027]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0028]1、本申请在聚丙烯酸钾中加入硅酸镁锂制得PPH隔热材料，再向其中加入以藕粉作为碳源的膨胀阻燃剂(IFR)制得PPHI水性生物基膨胀阻燃剂。之后对PPHI隔热材料进行了温度测试、红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料，其特征在于，其制备包括如下步骤：(1)丙烯酸精馏：将丙烯酸与对苯二酚混合倒入精馏塔进行提纯，得到纯丙烯酸；(2)中和反应：将提纯后的丙烯酸与KOH溶液中和后得到丙烯酸钾溶液；(3)聚合反应：去离子水中掺入亚硫酸氢钠、过硫酸铵以及硅酸镁锂得到混合溶液再与丙烯酸钾进行滴定，即得到PPH隔热材料；(4)PPHI隔热材料的制备：向PPH隔热材料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：单俊昊，
申请(专利权)人：单俊昊，
类型：发明
国别省市：