一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料制造技术

本发明专利技术涉及材料技术领域，公开了一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，以聚醚多元醇、表面活性剂、交联淀粉膨胀阻燃剂、发泡剂A、发泡剂B、多异氰酸酯、硅酸铝纤维气凝胶、有机锡催化剂为原料，制备聚氨酯泡沫型复合保温材料，利用交联淀粉膨胀阻燃剂在燃烧时能形成致密膨胀碳层的特点，提高复合保温材料的阻燃性能，同时制备的硅酸铝纤维气凝胶具有三维立体孔隙网络结构，可增强复合保温材料的保温效果，此外，硅酸铝纤维气凝胶可在复合保温材料中起到骨架支撑作用，进而增强复合保温材料的机械力学性能等综合性能。机械力学性能等综合性能。机械力学性能等综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料


[0001]本专利技术涉及材料
，具体涉及一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料。

技术介绍

[0002]在现代建筑中，室内保温效果受到越来越多的关注，由于建筑物能耗中墙体结构的保温效果较差，导致热量损失占比较大，因此，在墙体外侧围护保温层，逐渐成为实现建筑物保温的主流做法，这就使得保温材料的研究日益增多。保温材料主要包括无机保温材料和有机保温材料，其中无机保温材料主要包括玻化微珠、岩棉等，这些无材料虽然导热系数较低，但是施工较为困难，而且存在防水效果差等缺点，不适合用作建筑外墙的保温材料。有机保温材料主要为泡沫型保温材料，在各类有机保温材料中，聚氨酯发泡保温材料具有耐热性强、耐老化性能耗，防水性能佳等优点，因此在建筑节能领域受到大力推广。但是聚氨酯保温材料阻燃性能较差，制约了其进一步的发展，因此，对聚氨酯保温材料进行阻燃改性具有重要意义。
[0003]申请号为CN201310510247.3的专利技术专利公开了一种阻燃保温硬质聚氨酯泡沫材料，通过添加改性凹凸棒土，利用其物理阻燃效果，改善聚氨酯泡沫材料的阻燃性能，但是从测试结果来看，该聚氨酯泡沫的氧指数仅为25，仍表现出易燃的性质，因此，仅利用无机材料实际上很难对聚氨酯泡沫进行有效的阻燃改性。
[0004]基于此，本专利技术提供了一种聚氨酯泡沫复合保温材料，通过同时添加交联淀粉膨胀阻燃剂和硅酸铝纤维气凝胶，使制备的聚氨酯泡沫复合保温材料具有良好的保温、阻燃效果，可直接用作建筑外墙的保温材料。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，解决了聚氨酯复合保温材料阻燃性能较差的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，按重量份数计，由以下原料制成：聚醚多元醇80
‑
90份、表面活性剂4
‑
6份、交联淀粉膨胀阻燃剂4
‑
8份、发泡剂A 1
‑
2份、发泡剂B 5
‑
10份、多异氰酸酯70
‑
85份、硅酸铝纤维气凝胶1
‑
3份、有机锡催化剂0.5
‑
1份；所述交联淀粉膨胀阻燃剂具有交联结构，且结构中含有氮
‑
磷阻燃剂。
[0007]进一步地，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110或者聚醚多元醇403中的任意一种；所述表面活性剂为AK
‑
158；所述发泡剂A为纯化水；所述发泡剂B为正己烷或者环戊烷中的任意一种；所述多异氰酸酯为异氰酸酯PM
‑
200；所述有机锡催化剂为辛酸亚锡或者二月桂酸二丁基锡中的任意一种。
[0008]进一步地，所述交联淀粉膨胀阻燃剂的制备方法包括以下步骤：步骤S1：将淀粉与N,N
‑
二甲基甲酰胺搅拌混合，形成均匀分散液，向分散液中加入5
‑
异氰酸酯异酞酰氯和催化剂，加毕，通氮气保护，室温搅拌6
‑
8h后，过滤出固体物料，获得
交联淀粉中间体；步骤S2：将交联淀粉中间体与二甲基亚砜搅拌混合，再加入含磷单体和三乙胺，混匀后，将混合物置于90
‑
100℃的温度中，搅拌8
‑
12h后，降温出料，过滤，获得交联淀粉膨胀阻燃剂。
[0009]进一步地，步骤S1中，所述催化剂为吡啶。
[0010]进一步地，步骤S2中，所述含磷单体为亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯或者亚磷酸二苄酯中的任意一种。
[0011]在上述技术方案中，淀粉结构中含有羟基，可以在室温条件下与5
‑
异氰酸酯异酞酰氯结构中的酰氯基团发生酯化缩合反应，使淀粉发生交联，制得结构中含有活性异氰酸酯基团的交联淀粉中间体，其结构中的异氰酸酯基团可以在高温条件下，与含磷单体结构中的P
‑
H发生反应，将含氮
‑
磷阻燃剂引入淀粉结构中，形成以交联淀粉为碳源、氮
‑
磷阻燃剂为气源和酸源的交联淀粉膨胀阻燃剂。
[0012]进一步地，所述硅酸铝纤维气凝胶的制备方法包括以下步骤：步骤SS1：对硅酸铝纤维进行预处理，再与体积比为3:1的乙醇和纯化水混合溶液混合，超声分散，形成均匀分散液，加入3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加毕，升高温度至60
‑
70℃，搅拌4
‑
8h后，降温出料，离心分离出固体物料，获得改性硅酸铝纤维；步骤SS2：将改性硅酸铝纤维与体积比为1:1的乙醇和纯化水混合溶液中，分散均匀后，加入甲基丙烯酸羟乙酯、N,N
‑
亚甲基丙烯酰胺和引发剂搅匀，于80
‑
85℃中保温搅拌18
‑
24h后，分离出固体物料，获得前驱体；步骤SS3：将前驱体分散在纯化水中，加入乳化剂，混合均匀后，继续加入环己烷搅匀，形成稳定乳液，于50
‑
60℃搅拌乳化20
‑
40min，再加入引发剂，加毕，将温度升高至70
‑
80℃，搅拌6
‑
8h后，分离出物料，经洗涤和冷冻干燥处理，获得硅酸铝纤维气凝胶。
[0013]进一步地，步骤SS1中，所述硅酸铝纤维的预处理方法具体为：将硅酸铝纤维浸泡在质量分数为1
‑
2%的碳酸钠溶液中，2
‑
4h后，离心出物料，经洗涤和真空干燥过程，即可。
[0014]进一步地，步骤SS2和步骤SS3中，所述引发剂为过氧化苯甲酰或者过氧化二异丙苯中的任意一种。
[0015]进一步地，步骤SS3中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
[0016]在上述技术方案中，可能的机理是，使用硅烷偶联剂对经处理的硅酸铝纤维进行改性，形成改性硅酸铝纤维，以硅烷偶联剂结构中的不饱和烯基官能团为活性引发位点，引发甲基丙烯酸羟乙酯和N,N
‑
亚甲基丙烯酰胺发生交联聚合，从而在硅酸铝纤维表面负载大分子链，以该大分子链为交联点，在Pickering乳液的作用下，硅酸铝纤维彼此之间产生相互衔接，进而将二维硅酸铝纤维构筑成具有立体网络结构的气凝胶结构，制得硅酸铝纤维气凝胶。
[0017]进一步地，所述复合保温材料的制备方法包括以下步骤：步骤一：将聚醚多元醇真空脱水后，倒入搅拌釜中，加入表面活性剂和交联淀粉膨胀阻燃剂，在500
‑
1000r/min的转速中搅拌混合10
‑
20min，再加入发泡剂A，继续搅拌5
‑
10min，形成均匀的预混料；步骤二：向预混料中加入发泡剂B，调整转速至1000
‑
1500r/min，搅拌混合1
‑
2min后，再加入多异氰酸酯、硅酸铝纤维气凝胶和有机锡催化剂，搅拌混匀，倒入模具中，静置发
泡20
‑
30min，获得发泡料；步骤三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，其特征在于，按重量份数计，由以下原料制成：聚醚多元醇80
‑
90份、表面活性剂4
‑
6份、交联淀粉膨胀阻燃剂4
‑
8份、发泡剂A 1
‑
2份、发泡剂B 5
‑
10份、多异氰酸酯70
‑
85份、硅酸铝纤维气凝胶1
‑
3份、有机锡催化剂0.5
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1份；所述交联淀粉膨胀阻燃剂具有交联结构，且结构中含有氮
‑
磷阻燃剂；所述交联淀粉膨胀阻燃剂的制备方法包括以下步骤：步骤S1：将淀粉与N,N
‑
二甲基甲酰胺搅拌混合，形成均匀分散液，向分散液中加入5
‑
异氰酸酯异酞酰氯和催化剂，加毕，通氮气保护，室温搅拌6
‑
8h后，过滤出固体物料，获得交联淀粉中间体；步骤S2：将交联淀粉中间体与二甲基亚砜搅拌混合，再加入含磷单体和三乙胺，混匀后，将混合物置于90
‑
100℃的温度中，搅拌8
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12h后，降温出料，过滤，获得交联淀粉膨胀阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110或者聚醚多元醇403中的任意一种；所述表面活性剂为AK
‑
158；所述发泡剂A为纯化水；所述发泡剂B为正己烷或者环戊烷中的任意一种；所述多异氰酸酯为异氰酸酯PM
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200；所述有机锡催化剂为辛酸亚锡或者二月桂酸二丁基锡中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，其特征在于，步骤S1中，所述催化剂为吡啶。4.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，其特征在于，步骤S2中，所述含磷单体为亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯或者亚磷酸二苄酯中的任意一种。5.根据权利要求1所述的一种基于硅酸铝纤维的复合保温材料，其特征在于，所述硅酸铝纤维气凝胶的制备方法包括以下步骤：步骤SS1：对硅酸铝纤维进行预处理，再与体积比为3:1的乙醇和纯化水混合溶液混合，超声分散，形成均匀分散液，加入3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加毕，升高温度至60
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70℃，搅拌4
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【专利技术属性】
技术研发人员：秦伯军，谢存剑，张君，秦天德，吉娇，
申请(专利权)人：赢胜节能集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：