[发明专利]一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料

说明书

本发明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‑PPH隔热材料，并向其中添加藕粉，聚磷酸铵和季戊四醇复合而成的膨胀阻燃体系，制成聚丙烯酸钾硅酸镁锂膨胀阻燃添加剂‑PPHI隔热材料。通过等隔热性能测试，实验结果表明，藕粉有效地提升膨胀阻燃体系的隔热性能，其中当作为炭源的藕粉占比为31.8％时，水性生物基隔热材料的隔热性能最佳。充分证明了藕粉材料可以用作隔热改性材料。

技术领域

本发明属于隔热材料技工技术领域，具体涉及一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料。

背景技术

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。

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。

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-g-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。

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-0级。德国亚琛工业大学的布伦纳·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。

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：

(1)气凝胶保温隔热材料