一种氧化锌耐火材料的制备方法与流程

本发明涉及氧化锌耐火材料，具体为一种氧化锌耐火材料的制备方法。

背景技术：

1、氧化锌是一种无机化合物，是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐阻燃剂、粘合剂等产品制作中，氧化锌本身不具备阻燃作用，可以作为填充剂，能降低材料的燃烧性能，提高其耐火性能，如何提高氧化锌耐火材料的耐火性能，是解决问题的关键。

2、酚醛树脂是一种合成树脂，具有热硬性、干燥强度大、高温强度高等优点，被广泛应用于碳复合耐火材料的制备；聚苯并咪唑其热分解温度在600℃以上，热变形温度在435℃，是一种耐热性能较好的工程树脂，有非常高的压缩强度和抗张强度。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种氧化锌耐火材料的制备方法，具有较好的耐火效果。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种氧化锌耐火材料的制备方法，包括以下步骤：将20-30重量份的氧化石墨烯改性环氧树脂、10-15重量份的咪唑化酚醛树脂、10-20重量份的氨基氧化锌、50-80重量份的混合粉料加入到双螺杆挤出机中，在200-240℃中熔融共混并挤出，然后用注塑机注塑成型，得到氧化锌耐火材料。

5、优选的，所述氧化石墨烯改性环氧树脂的制备方法为：

6、s1.将30-40重量份的水性环氧树脂和1-3重量份的乙二胺固化剂加入到反应器中，进行高速搅拌，再向其加入20-40重量份的氧化石墨烯，超声处理30-60min，得到氧化石墨烯改性环氧树脂。

7、优选的，所述咪唑化酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：

8、（1）将酚醛树脂和环氧氯丙烷混合均匀，在70-90℃中反应8-16h，结束后，减压浓缩、洗涤，得到环氧化酚醛树脂；

9、（2）向n,n-二甲基甲酰胺溶剂中加入环氧化酚醛树脂和六亚甲基二异氰酸酯，然后加入四甲基氯化铵催化剂，在40-80℃下反应12-20h；再向其加入羟基化聚苯并咪唑，在80-120℃下反应8-20h，结束后减压蒸馏、过滤并干燥，得到咪唑化酚醛树脂。

10、优选的，所述（1）中酚醛树脂、环氧氯丙烷的质量比为1.2-1.5:1.3-2.1。

11、优选的，所述（2）中环氧化酚醛树脂、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基氯化铵催化剂、羟基化聚苯并咪唑的质量比为1.4-1.7:1:0.1-0.3:1.1-1.5。

12、优选的，所述（2）中羟基化聚苯并咪唑的制备方法为：

13、s2.将4-羟基-5-甲基-1,3-苯二甲酸和3,3-二氨基联苯胺加入反应器中，然后继续加入多聚磷酸，通入氮气进行保护，机械搅拌，在180-220℃下反应18-26h，结束后冷却、去离子水洗涤、过滤，用10-12%的氨水中和，过滤、水洗涤至中性，干燥得到羟基化聚苯并咪唑；

14、优选的，所述s2中4-羟基-5-甲基-1,3-苯二甲酸、3,3-二氨基联苯胺、多聚磷酸的质量比为2.1-2.3:1.8-2.5:0.1-0.2。

15、优选的，所述混合粉料按重量百分比计包括以下组分：zno99.8-99.9%、fe2o30.01-0.1%、mno20.02-0.1%。

16、（三）有益的技术效果

17、本发明通过将氧化石墨烯改性环氧树脂、咪唑化酚醛树脂、氨基氧化锌、混合粉料加入到双螺杆挤出机中，混合粉料按重量百分比计包括以下组分：zno99.8-99.9%、fe2o30.01-0.1%、mno20.02-0.1%，熔融共混并挤出，然后用注塑机注塑成型，得到氧化锌耐火材料。

18、氧化石墨烯中的羟基和水性环氧树脂的羧基结合形成氢键，石墨烯和环氧树脂的交联点使得交联网状结构平面化，在高温碳化下形成网状碳骨架结构，在燃烧时抑制降解产物、有毒气体的产生，有效提高氧化锌耐火材料的耐火性。

19、本发明通过将酚醛树脂和环氧氯丙烷反应，得到环氧化酚醛树脂，然后环氧化酚醛树脂中的环氧基团和聚苯并咪唑中的羟基基团，进一步和六亚甲基二异氰酸酯中的异氰酸酯基团反应，生成噁唑烷酮和氨基甲酸酯，得到咪唑化酚醛树脂；在熔融共混的过程中氨基氧化锌中氨基基团会和咪唑化酚醛树脂中的羟基反应形成氢键，和氧化石墨烯改性环氧树脂中的环氧基团发生开环反应，三者之间形成分子联络网，使氧化锌在高分子键的孔隙中快速流动分散更均匀，对酚醛树脂起到增韧、高热稳定的作用，进一步提高氧化锌耐火材料的耐火性能；酚醛树脂本身具有热硬性好，高温内部碳化形成碳素网路使混合粉料在网络中高速流动，协同耐火；聚苯并咪唑和噁唑烷酮是耐热性很高的杂环，也起到协同耐火的作用。

技术特征：

1.一种氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将20-30重量份的氧化石墨烯改性环氧树脂、10-15重量份的咪唑化酚醛树脂、10-20重量份的氨基氧化锌、50-80重量份的混合粉料加入到双螺杆挤出机中，在200-240℃中熔融共混并挤出，然后用注塑机注塑成型，得到氧化锌耐火材料。

2.根据权利要求1所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯改性环氧树脂的制备方法为：

3.根据权利要求1所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述咪唑化酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述（1）中酚醛树脂、环氧氯丙烷的质量比为1.2-1.5:1.3-2.1。

5.根据权利要求3所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述（2）中环氧化酚醛树脂、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基氯化铵催化剂、羟基化聚苯并咪唑的质量比为1.4-1.7:1:0.1-0.3:1.1-1.5。

6.根据权利要求3所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述（2）中羟基化聚苯并咪唑的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述s2中4-羟基-5-甲基-1,3-苯二甲酸、3,3-二氨基联苯胺、多聚磷酸的质量比为2.1-2.3:1.8-2.5:0.1-0.2。

8.根据权利要求1所述的氧化锌耐火材料的制备方法，其特征在于，所述混合粉料按重量百分比计包括以下组分：zno99.8-99.9%、fe2o30.01-0.1%、mno20.02-0.1%。

技术总结
本发明涉及氧化锌耐火材料技术领域，且公开了一种氧化锌耐火材料的制备方法，本发明通过将氧化石墨烯改性环氧树脂、咪唑化酚醛树脂、氨基氧化锌、混合粉料加入到双螺杆挤出机中，混合粉料按重量百分比计包括以下组分：ZnO99.8‑99.9%、Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;0.01‑0.1%、MnO<subgt;2</subgt;0.02‑0.1%，熔融共混并挤出，然后用注塑机注塑成型，得到氧化锌耐火材料；在熔融共混的过程中氨基氧化锌中氨基基团会和咪唑化酚醛树脂中的羟基反应形成氢键，和氧化石墨烯改性环氧树脂中的环氧基团发生开环反应，三者之间形成分子联络网，使氧化锌在高分子键的孔隙中快速流动分散更均匀，对酚醛树脂起到增韧、高热稳定的作用，进一步提高氧化锌耐火材料的耐火性能。

技术研发人员：胡济民
受保护的技术使用者：三秀新材料（山东）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29