一种隔热阻燃材料及其制备方法与流程

文档序号:11259191阅读:174来源:国知局
本发明涉及建筑材料
技术领域
,尤其涉及一种隔热阻燃材料及其制备方法。
背景技术
:随着我国人口数量的逐年增长,人均土地占有率逐渐降低,本土可利用的能源资源匮乏,所以近年来国家提倡节能减排、开发新能源。据统计在每年的总能耗中,建筑能耗约占有11%~25%。尤其是对于我国北方地区,冬季气温低,室外温度甚至可以达到-30℃,屋内有取暖措施可以保证屋内的温度在人体舒适范围内,但由于屋内和屋外的温差较大,屋内的高温常常向屋外的低温传导,为了保证屋内的温度一定,一种方法是加大供暖力度,但这就需要消耗更多的能源来转化成热能,进一步加重我国能源匮乏的问题,同时这样操作也会提高供暖成本。另一种保证屋内温度的方法是在建筑物外表面包覆一层保温层,以减少屋内能量的散失,然而现有的保温层使用的保温材料与墙体的结合能力较弱,随着使用时间的增加结合力逐渐减弱,致使许多墙体保温材料会从墙体上脱落,近年来墙体材料脱落造成的人员伤亡事故也频频发生,既不利于墙体的保温,也会给楼下行走的居民带来安全隐患,而且现有的保温材料长时间暴露在户外,经风吹、日晒和雨淋,会加速保温材料的腐烂、老化速度,减弱其保温性能和稳定性,还有可能会引起火灾,所以常需要定时更换保温层,这又给高层建筑的维修带来一定的困难。中国专利号cn201510216071.x,
专利名称::一种纳米阻燃隔热材料,公开了一种纳米阻燃隔热材料,其以无纺布或编织布层为中间基础层,无纺布或编织布材料层的上表面上附结着第一阻燃气泡层,在所述第一阻燃气泡层的上表面上附结着第一铝膜层;在所述无纺布或编织布材料层的下表面上附结着第二阻燃气泡层,在所述第二阻燃气泡层的下表面上附结着第二铝膜层所述中间基础层、第一阻燃气泡层、第二阻燃气泡层、第一铝膜层、第二铝膜层相邻之间均采用胶水粘接;其特征在于:所述胶水中加入纳米五氧化二锑阻燃剂;所述第一阻燃发泡层、第二阻燃发泡层中加入纳米五氧化二锑阻燃剂。此专利提出的材料具有一定的阻燃效果,但其制备过程复杂,施工周期较长,对于高层的外部墙体的施工难度较大,而且保温性能和抗老化能力还有待提高。基于上述陈述,本发明提出了一种隔热阻燃材料及其制备方法。技术实现要素:本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种隔热阻燃材料及其制备方法,其解决了现有技术中材料的隔热和阻燃效果差、易腐烂老化、施工周期长以及适用范围窄的问题。一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂50~70份,萜烯树脂20~35份,酯化松香树脂10~18份,聚氨酯粉末3~6份,聚酰亚胺8~14份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯4~7份,岩棉15~30份,石棉5~12份,高硅氧玻璃纤维8~16份,复合纳米颗粒12~18份,紫外线吸收剂1~3份,抗氧剂0.5~1.5份,光稳定剂0.2~0.8份,有机溶剂混合物30~60份。优选的,所述的一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂52~68份,萜烯树脂22~30份,酯化松香树脂12~18份,聚氨酯粉末4~6份,聚酰亚胺8~12份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯5~7份,岩棉18~28份,石棉6~12份,高硅氧玻璃纤维10~16份,复合纳米颗粒12~18份,紫外线吸收剂1~3份,抗氧剂0.5~1.5份,光稳定剂0.2~0.8份,有机溶剂混合物30~60份。优选的,所述的一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂60份,萜烯树脂26份,酯化松香树脂15份,聚氨酯粉末5份,聚酰亚胺10份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯6份,岩棉20份,石棉8份,高硅氧玻璃纤维13份,复合纳米颗粒16份,紫外线吸收剂2份,抗氧剂1份,光稳定剂0.5份,有机溶剂混合物40份。优选的,所述酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂的重量份比为3~7:1~3:1。优选的,所述岩棉、石棉和高硅氧玻璃纤维的重量份比为1.5~3:1:1~3。优选的,所述复合纳米颗粒为球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的组合物,且球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的重量份比为0.5~2:1。优选的,所述球型纳米二氧化硅的粒径为10~30nm,所述球型纳米三氧化二铝的粒径为30~60nm。优选的,所述有机溶剂混合物为乙醇、丙酮与乙酸乙酯组成的混合物,其中乙醇、丙酮和乙酸乙酯的体积比为50:20~30:10~30。本发明还提出了一种隔热阻燃材料的制备方法,包括以下步骤:s1:将相应重量份的酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂依次加入到粉碎机中进行粉碎,即得树脂混合粉,将带有控温装置和搅拌装置的反应器的温度升至80~100℃,待反应达到后,将树脂混合粉投入到上述反应器中,并以1000~1300r/min的转速进行混合,待树脂混合粉全部熔化后即得树脂混合液;s2:保持反应器的温度,并向s1步骤中制备的树脂混合液中加入相应重量份的聚酰亚胺、烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯、紫外线吸收剂、抗氧剂、光稳定剂和有机溶剂混合物,继续搅拌10~30min,待反应温度降至室温即为原料混合液a;s3:向s2步骤中制备的原料混合液a中加入岩棉、石棉、高硅氧玻璃纤维、复合纳米颗粒和聚氨酯粉末,并将反应器转移至超声仪中超声30~60min,即得隔热阻燃材料成品。优选的,所述s1步骤中树脂混合粉的粒度为20目以下,采用网筛的方式获得,不符合粒度要求的树脂混合粉需要再次投入到粉碎机中进行研磨,直至所有原料的粒度均符合要求。本发明提出的材料具有高隔热和阻燃性能,且材料的粘合力强、稳定性好、抗氧化能力强、老化速度慢、使用寿命长;本发明提出的材料以酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂为主要基材,使材料具有优异的隔热能力、强粘结能力、高稳定性和强抗腐蚀能力,材料中分散岩棉、石棉和高硅氧玻璃纤维可以进一步提高材料的耐磨能力、抗冲击能力以及隔热能力,同时在材料中添加纳米级别的球型二氧化硅和球型三氧化二铝可以增大原料中岩棉、石棉和高硅氧玻璃纤维相互之间以及与原料中液体物料之间的接触面积,降低材料的传导系数,进而达到高隔热的效果;在材料中增加聚酰亚胺和烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯,两者进行配伍使用,协同酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂可以使材料具有高强度的阻燃能力;而原料中有机溶剂混合物的使用可以加强材料的粘合能力,同时促进原料中其他组分与树脂混合液的混合,缩短混合时间,保证原料混合液a的成分均匀一致;本发明还提出了一种操作方法简单、耗时短、成本低的隔热阻燃材料的制备方法,且在使用时仅需一次涂覆即可,操作方便,施工周期短,无需定期修复,同时适用范围广,可以进行工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。实施例一本发明提出的一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂60份,萜烯树脂25份,酯化松香树脂16份,聚氨酯粉末4份,聚酰亚胺10份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯6份,岩棉24份,石棉8份,高硅氧玻璃纤维12份,复合纳米颗粒16份,紫外线吸收剂2份,抗氧剂1份,光稳定剂0.5份,有机溶剂混合物45份;所述复合纳米颗粒为球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的组合物,且球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的重量份比为1:1;所述球型纳米二氧化硅的粒径为10~30nm,所述球型纳米三氧化二铝的粒径为30~60nm;所述有机溶剂混合物为乙醇、丙酮与乙酸乙酯组成的混合物,其中乙醇、丙酮和乙酸乙酯的体积比为50:25:20。其制备方法,包括以下步骤:s1:将相应重量份的酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂依次加入到粉碎机中进行粉碎,并保证全部树脂粉碎成粒度在20目以下,即为树脂混合粉,将带有控温装置和搅拌装置的反应器的温度升至90℃,待反应达到后,将树脂混合粉投入到上述反应器中,并以1000r/min的转速进行混合,待树脂混合粉全部熔化后即得树脂混合液;s2:保持反应器的温度,并向s1步骤中制备的树脂混合液中加入相应重量份的聚酰亚胺、烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯、紫外线吸收剂、抗氧剂、光稳定剂和有机溶剂混合物,继续搅拌20min,待反应温度降至室温即为原料混合液a;s3:向s2步骤中制备的原料混合液a中加入岩棉、石棉、高硅氧玻璃纤维、复合纳米颗粒和聚氨酯粉末,并将反应器转移至超声仪中超声40min,即得隔热阻燃材料成品。实施例二本发明提出的一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂70份,萜烯树脂35份,酯化松香树脂15份,聚氨酯粉末6份,聚酰亚胺14份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯7份,岩棉30份,石棉10份,高硅氧玻璃纤维10份,复合纳米颗粒12份,紫外线吸收剂3份,抗氧剂0.5份,光稳定剂0.6份,有机溶剂混合物50份;所述复合纳米颗粒为球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的组合物,且球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的重量份比为2:1;所述球型纳米二氧化硅的粒径为10~30nm,所述球型纳米三氧化二铝的粒径为30~60nm;所述有机溶剂混合物为乙醇、丙酮与乙酸乙酯组成的混合物,其中乙醇、丙酮和乙酸乙酯的体积比为50:30:30。其制备方法,包括以下步骤:s1:将相应重量份的酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂依次加入到粉碎机中进行粉碎,并保证全部树脂粉碎成粒度在20目以下,即为树脂混合粉,将带有控温装置和搅拌装置的反应器的温度升至100℃,待反应达到后,将树脂混合粉投入到上述反应器中,并以1300r/min的转速进行混合,待树脂混合粉全部熔化后即得树脂混合液;s2:保持反应器的温度,并向s1步骤中制备的树脂混合液中加入相应重量份的聚酰亚胺、烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯、紫外线吸收剂、抗氧剂、光稳定剂和有机溶剂混合物,继续搅拌30min,待反应温度降至室温即为原料混合液a;s3:向s2步骤中制备的原料混合液a中加入岩棉、石棉、高硅氧玻璃纤维、复合纳米颗粒和聚氨酯粉末,并将反应器转移至超声仪中超声60min,即得隔热阻燃材料成品。实施例三本发明提出的一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂60份,萜烯树脂35份,酯化松香树脂18份,聚氨酯粉末6份,聚酰亚胺14份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯7份,岩棉15份,石棉10份,高硅氧玻璃纤维12份,复合纳米颗粒18份,紫外线吸收剂1份,抗氧剂1.5份,光稳定剂0.8份,有机溶剂混合物40份;所述复合纳米颗粒为球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的组合物,且球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的重量份比为0.5:1;所述球型纳米二氧化硅的粒径为10~30nm,所述球型纳米三氧化二铝的粒径为30~60nm;所述有机溶剂混合物为乙醇、丙酮与乙酸乙酯组成的混合物,其中乙醇、丙酮和乙酸乙酯的体积比为50:25:25。其制备方法,包括以下步骤:s1:将相应重量份的酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂依次加入到粉碎机中进行粉碎,并保证全部树脂粉碎成粒度在20目以下,即为树脂混合粉,将带有控温装置和搅拌装置的反应器的温度升至80℃,待反应达到后,将树脂混合粉投入到上述反应器中,并以1200r/min的转速进行混合,待树脂混合粉全部熔化后即得树脂混合液;s2:保持反应器的温度,并向s1步骤中制备的树脂混合液中加入相应重量份的聚酰亚胺、烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯、紫外线吸收剂、抗氧剂、光稳定剂和有机溶剂混合物,继续搅拌20min,待反应温度降至室温即为原料混合液a;s3:向s2步骤中制备的原料混合液a中加入岩棉、石棉、高硅氧玻璃纤维、复合纳米颗粒和聚氨酯粉末,并将反应器转移至超声仪中超声50min,即得隔热阻燃材料成品。实施例四本发明提出的一种隔热阻燃材料,包括以下重量份的原料:酚醛树脂50份,萜烯树脂20份,酯化松香树脂10份,聚氨酯粉末6份,聚酰亚胺8份,烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯7份,岩棉15份,石棉5份,高硅氧玻璃纤维8份,复合纳米颗粒18份,紫外线吸收剂3份,抗氧剂1份,光稳定剂0.4份,有机溶剂混合物60份;所述复合纳米颗粒为球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的组合物,且球型纳米二氧化硅和球型纳米三氧化二铝的重量份比为1:1;所述球型纳米二氧化硅的粒径为10~30nm,所述球型纳米三氧化二铝的粒径为30~60nm;所述有机溶剂混合物为乙醇、丙酮与乙酸乙酯组成的混合物,其中乙醇、丙酮和乙酸乙酯的体积比为50:30:10。其制备方法,包括以下步骤:s1:将相应重量份的酚醛树脂、萜烯树脂和酯化松香树脂依次加入到粉碎机中进行粉碎,并保证全部树脂粉碎成粒度在20目以下,即为树脂混合粉,将带有控温装置和搅拌装置的反应器的温度升至100℃,待反应达到后,将树脂混合粉投入到上述反应器中,并以1000r/min的转速进行混合,待树脂混合粉全部熔化后即得树脂混合液;s2:保持反应器的温度,并向s1步骤中制备的树脂混合液中加入相应重量份的聚酰亚胺、烷氧基对甲硫苯氧基磷酰胺酯、紫外线吸收剂、抗氧剂、光稳定剂和有机溶剂混合物,继续搅拌20min,待反应温度降至室温即为原料混合液a;s3:向s2步骤中制备的原料混合液a中加入岩棉、石棉、高硅氧玻璃纤维、复合纳米颗粒和聚氨酯粉末,并将反应器转移至超声仪中超声30min,即得隔热阻燃材料成品。对上述实施例一~四制备的隔热阻燃材料的阻燃等级、导热系数和粘结强度进行检测,其中阻燃等级检测参照标准gb/t5464-1999,导热系数检测参照标准gb/t10294-2008,粘结强度检测参照标准gb/t23445-2009,检测结果如下:检测项目实施例一实施例二实施例三实施例四阻燃等级a1a1a1a1导热系数w/(m·k)0.0150.0180.0170.013粘结强度(mpa)3.13.02.93.2上述实验结果表明,实施例一~四制备的材料的阻燃等级均能达到a1级别,表明根据本发明提出的材料配方以及制备方法制备出的材料具有优异的阻燃能力,而且实施例一~四制备的材料的导热系数均在0.02w/(m·k)以下,表明材料的热传导少,保温性能好,隔热效果显著,粘结强度结果显示实施例一~四制备的材料的粘结强度在3.0mpa左右,表明其可以在建筑物表面牢固结合,不易脱落。对上述实施例一~四制备的材料进行人工气候老化试验,试验结果显示实施例一~四制备的材料在人工模拟的恶劣气候条件下均能保持良好的性能,且表层不开裂、与工件不脱落,表明本发明提出的隔热阻燃材料还具有较强抗老化能力。以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本
技术领域
的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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