一种高阻燃橡塑保温材料及其制备方法与流程

本发明涉及保温材料，具体涉及一种高阻燃橡塑保温材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着建筑业的发展，保温材料受到了越来越多的关注，传统泡沫型保温材料主要有聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料，由于泡沫石棉保温材料不耐水，易受潮，而且易燃烧，因此逐渐被市场淘汰，而聚合物发泡型保温材料导热系数低，保温效果好，易于施工，逐渐占据大量市场。目前，聚合物发泡材料主要有聚氨酯、酚醛树脂和脲醛树脂发泡保温材料，但是这些聚合物发泡材料在实际应用中往往会产生环境危害或者释放有害气体等缺陷，不利于长期使用，而橡塑保温材料作为弹性闭孔发泡材料，不仅导热系数低，还能够防潮阻湿、减振降噪，同时具有较长的使用寿命和环保等优点，目前已广泛应用于中央空调、建筑、化工、汽车和电器等领域，逐渐成为高品质的新一代保温材料。

2、丁腈橡胶是一种由丁二烯和丙烯腈经乳液或溶液共聚制得的一种高分子弹性体，具有良好的耐油性、物理机械性能和加工性能，但是丁腈橡胶易燃，应用在橡塑保温材料中需要添加大量的阻燃剂，例如申请号为cn201310268942.3的中国发明专利，公开了一种阻燃型nbr/cpvc橡塑发泡保温材料组合物，通过在nbr/cpvc橡塑发泡保温材料基料中添加20-50份的阻燃增塑剂和40-50份的阻燃剂，实现橡塑保温材料的阻燃效果，但是大量添加阻燃剂难免会影响橡塑保温材料的机械性能，进而影响橡塑保温材料的应用范围，基于此，本发明提供了一种高阻燃橡塑保温材料，通过添加少量的阻燃剂，使其具有优异的阻燃抑烟性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高阻燃橡塑保温材料及其制备方法，解决了以下技术问题：

2、（1）解决了橡塑保温材料阻燃性能差的问题。

3、（2）解决了橡塑保温材料中需要添加大量阻燃剂才能实现阻燃改性的问题。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、一种高阻燃橡塑保温材料，包括以下重量份的原料：丁腈橡胶50-60份、改性聚氯乙烯20-30份、发泡剂5-10份、发泡助剂2-5份、硫化剂1-2份、复合功能填充剂4-8份、防老剂2-4份、增塑剂10-15份；

6、所述改性聚氯乙烯为聚氯乙烯与氮-磷阻燃剂的接枝复合物；

7、所述复合功能填充剂具有壳核结构，其中壳层材料为金属复合材料，核层材料为纳米黏土。

8、进一步地，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺或者二亚硝基五亚甲基四胺中的任意一种；所述发泡助剂为硬脂酸；所述硫化剂为硫磺；所述防老剂为防老剂264、防老剂rd或者防老剂4020中的任意一种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂。

9、进一步地，所述改性聚氯乙烯的制备方法包括以下步骤：

10、s1：将聚氯乙烯、2-氨基-1,3-丙二醇和n,n-二甲基甲酰胺混合，搅匀后，通氮气保护，将体系置于70-80℃的环境温度中，搅拌12-24h，物料自然冷却后，使用甲醇沉淀，分离出固体物料，使用甲醇洗涤，真空干燥，获得聚氯乙烯中间体；

11、s2：将聚氯乙烯中间体、氯磷酸二苯酯和四氢呋喃混匀，投入缚酸剂，通氮气保护，在室温条件下搅拌2-6h，减压蒸馏，出料，洗涤，真空干燥，获得改性聚氯乙烯。

12、进一步地，步骤s1中，所述聚氯乙烯和2-氨基-1,3-丙二醇的质量比为1:0.2-0.5；步骤s2中，所述聚氯乙烯中间体和氯磷酸二苯酯的质量比为1:0.1-0.2。

13、进一步地，步骤s2中，所述缚酸剂为三乙胺，且三乙胺的加入量为聚氯乙烯中间体和氯磷酸二苯酯总质量的40-50%。

14、通过上述技术方案，聚氯乙烯结构中含有卤素官能团，可以与2-氨基-1,3-丙二醇结构中的氨基发生亲核取代反应，由于1当量2-氨基-1,3-丙二醇结构中含有2当量羟基，因此在聚氯乙烯分子链中引入大量的羟基官能团，可提高进一步反应的接枝率，获得聚氯乙烯中间体。在缚酸剂的作用下，聚氯乙烯中间体结构中的活性羟基可以与氯磷酸二苯酯结构中的p-cl键发生反应，从而将含磷阻燃剂引入聚氯乙烯结构中，获得接枝与氮-磷阻燃剂的改性聚氯乙烯。

15、进一步地，所述复合功能填充剂的制备方法包括以下步骤：

16、a：将十六烷基三甲基溴化铵溶于纯水中，投入钠基蒙脱土混合，于室温条件下搅拌6-18h，离心分离出固体颗粒，洗涤，真空干燥，研磨过筛，获得阳离子蒙脱土；

17、b：将阳离子蒙脱土分散在纯水中，形成分散液，向分散液中投入锡酸钠，设置搅拌速率为800-1000r/min，在氮气保护下搅拌1-2h，继续投入氯化锌混匀，升高体系温度至80-90℃，保温搅拌2-4h，撤去氮气，将体系于自然环境中静置1-2h后，过滤出料，经洗涤和真空干燥过程，获得复合功能填充剂。

18、进一步地，步骤a中，所述过筛的目数为1000-2000目。

19、进一步地，步骤b中，所述阳离子蒙脱土、锡酸钠和氯化锌的质量比为1:0.4-0.5:0.5-0.65。

20、通过上述技术方案，钠基蒙脱土经十六烷基三甲基溴化铵改性后获得的阳离子蒙脱土表面呈正电性，锡酸钠在水溶液中会电离出带负电的sno32-，在静电作用下，带负电的sno32-会被吸附在阳离子蒙脱土表面，形成sno32--蒙脱土复合物，而氯化锌在水溶液中电离产生的zn2+也会通过静电作用吸附在sno32-表面，在高温条件下反应形成羟基锡酸锌，形成羟基锡酸锌-蒙脱土复合物，在自然环境中，锌会被进一步氧化，转化成羟基锡酸氧化锌，最终获得具有壳核结构的羟基锡酸氧化锌-蒙脱土复合功能填充剂。

21、一种高阻燃橡塑保温材料的制备方法，包括以下步骤：

22、步骤一：向密炼机中加入重量份的丁腈橡胶、改性聚氯乙烯、复合功能填充剂、防老剂和增塑剂，密炼10-15min，待炼胶温度达165-175℃开始排胶，经开练、切片过程，获得预处理料；

23、步骤二：向预处理料中加入重量份的硫化剂、发泡剂和发泡助剂，混炼4-10min，出料，获得混炼胶；

24、步骤三：将混炼胶转移至橡胶挤出机中，设置挤出机喂料段温度为15-20℃、塑化段温度为20-25℃、机头段温度为25-30℃，进行挤出，形成成型胶料，将成型胶料通过导轮输送至发泡炉内，进行自由发泡，冷却后出料，获得高阻燃橡塑保温材料。

25、进一步地，步骤三中，所述发泡炉中分为7个温度控制区，其中第一区温度为100-120℃、二区为120-125℃、三区为125-135℃、四区为135-140℃、五区为140-150℃、六区为150-160℃、七区为160-170℃。

26、本发明的有益效果：

27、（1）本发明通过在聚氯乙烯分子链中引入氮-磷阻燃剂，获得接枝氮-磷阻燃剂的改性聚氯乙烯，并以其作为橡塑保温材料的基料，这种化学接枝的方式能够使氮-磷阻燃剂牢固的连接在橡塑保温材料基体中，可避免物理添加阻燃剂导致阻燃剂析出，难以保障橡塑保温材料保持长期阻燃效果的问题。氮-磷阻燃剂在橡塑保温材料基体发生燃烧时，可快速形成膨胀碳层，覆盖在橡塑保温材料基体表面，不仅能够隔绝燃烧热量向保温材料内部渗入，同时还能防止保温材料的降解产物逸散，进而阻止燃烧进一步进行，从而使保温材料具有良好的阻燃效果。

28、（2）本发明通过制备具有壳核结构的羟基锡酸氧化锌-蒙脱土作为复合功能填充剂，由于壳层材料羟基锡酸氧化锌本身具有良好的抑烟性能，而且氧化锌可以促进燃烧产生的有毒气体一氧化碳转化成二氧化碳，降低烟气的毒性。同时，壳层材料羟基锡酸氧化锌可在橡塑保温材料硫化过程中与硫化剂协同，促进橡塑保温材料硫化，进而将复合功能填充剂包裹在橡塑材料分子链中，使复合功能填充剂与橡塑材料基料之间产生良好的界面性能，有利于复合功能填充剂的均匀分散，提高橡塑保温材料的阻燃抑烟效果，同时也能有效防止因界面问题产生相分离，导致橡塑保温材料机械性能下降的问题。此外，复合功能填充剂的核层材料蒙脱土具有特殊的片层结构，在橡塑保温材料燃烧时，可沉积在膨胀碳层表面，对碳层起到支撑作用，提高碳层的强度，从而产生有机-无机双重协效阻燃效果，达到添加少量阻燃剂，即可有效增强橡塑保温材料的阻燃抑烟性能。

29、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。