技术领域
[0001] 本
发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种高强度耐热阻燃保温材料。
背景技术
[0002] 聚酰亚胺
泡沫作为最优秀的保温隔声材料,应用于各国航天航空领域以及美国军用舰船上、高端建筑的基本配置。该材料的特性是具有本质阻燃、环保无毒、耐受
温度范围宽、导热系数低、耐辐照、质轻、易加工安装等优异的综合性能,可以在超高温、超低温、高盐雾、强噪声、强
腐蚀、强
辐射等极端条件下长期服役,具有极高的可靠性和
质量保证。
[0003] 舰船目前使用的基本是岩
棉作为保温
隔热降噪材料,其重量是聚酰亚胺泡沫的10-30倍,重量高、易吸
水失效、使用周期短等等缺点。之所以使用
岩棉,原因就是没有国产化且价格太过昂贵。随着中国航天和航海事业的发展,国内对聚酰亚胺泡沫产品需求量增长迅速,一些先进军事装备、建筑保温等领域,急需大量高端聚酰亚胺泡沫产品,。
[0004] 另一方面我国民用建筑的外墙保温材料行业随着几个特大火灾的发生,开始重视外墙保温材料的消防的安全性,也迫切需要防火性能好且价格适中的保温泡沫材料。高性能的聚酰亚胺泡沫正是适逢其会的一种选择,但其韧性较差,发泡工艺较为复杂。本领域技术人员亟待开发一种新型的高轻度耐热阻燃保温材料。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种高强度耐热阻燃保温材料。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现:一种高强度耐热阻燃保温材料,由下列重量份数的原料制成:聚芳醚腈23 45份、
酮酐~
33 54份、氟化磷腈
橡胶11 17份、邻苯二甲腈7 13份、铬英石粉3 7份、堇青石粉2 5份、4,~ ~ ~ ~ ~
4'-二
氨基二苯基甲烷3 6份、蓝晶石粉4 7份、
固化剂0.5 1份、聚
碳硅烷5 8份、镁
铝尖晶石~ ~ ~ ~
粉3 6份、六
硼化镧1 2份、发泡剂1 1.5份、甲醇45 68份。
~ ~ ~ ~
[0007] 进一步的,所述氟醚橡胶为二元共聚型氟醚橡胶,其氟的含量为24~37%。
[0008] 进一步的,所述固化剂为双-[γ-(三乙
氧基硅)丙基] 四硫化物、双氰胺、癸二酸二酰肼的混合物,所占比例为1 2∶2 4∶3 5。~ ~ ~
[0009] 进一步的,所述发泡剂为三肼基三嗪、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、偶氮二
甲酸钡的一种或多种。
[0010] 进一步的,所述聚碳硅烷为烯丙基氢化聚碳硅烷。
[0011] 一种高强度耐热阻燃保温材料,其制备方法包括以下步骤:(1)配置原料,按照重量百分比配置原料;(2)合成聚酰胺酯前聚体,先将总量一半酮酐与总量一半甲醇混合,50℃下搅拌反应进行酯化,再加入4,4'-二氨基二苯基甲烷得到聚酰胺酯前聚体溶液,干燥,得到聚酰胺酯前聚体粉末;在室温下,将剩余酮酐加入到剩余甲醇中,加热冷凝回流,直至透明,溶液倒入不锈
钢容器中,搅拌一定时间便得到聚酰胺酯预聚体溶液,冷却至室温,聚酰胺酯前聚体混合溶液倒入反应釜中,放入
真空干燥箱,抽真空至-
0.1MPa,在50 60℃下下保持24h,取出,硏磨,得到浅黄色聚酰胺酯前聚体粉末;(3)将聚酰~
胺酯前聚体粉末、聚芳醚腈、氟化磷腈橡胶、邻苯二甲腈、铬英石粉、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂、聚碳硅烷、
镁铝尖晶石粉、六硼化镧混合均匀,加入模具中,将模具放入2450 2500MHZ~
微波炉中保持0.5 1min,然后将模具放入280℃的
马弗炉中,通入氮气作为保护气体,保持~
10 30min,再将马弗炉温度升至310℃,保持20 40min;(4)再将模具内黏性混合物倒出,在~ ~
双螺杆
挤出机内310 350℃熔融塑化,期间混入固化剂、发泡剂,并以氮气作为保护气,并淬~
冷至50℃以下,通入超临界二氧化碳,进行饱和
吸附,饱和吸附压
力为42 50MPa,饱和吸附~
时间为28 30h,饱和吸附温度为-5 25℃,从超临界二氧化碳中泄压取出后,迅速置于温度~ ~
为240 350℃的油浴中发泡,发泡时间为1-2min,发泡结束后在室温的蒸馏水中淬火,然后~
清洗洗净定型,再进行真空干燥,即得高强度耐热阻燃保温材料。
[0012] 本发明的有益效果:本发明采用两步法发泡剂和超临界二氧化碳发泡源,不仅可以合理控制发泡速率和泡孔大小,还进一步提高材料的强度,以聚酰亚胺和聚芳醚腈和氟醚橡胶共混改性,所得泡沫材料泡孔均匀,强度高,
阻燃性好,耐高温且在0 2000Hz的
声波频率范围内有良好的隔声、~
吸声性。
树脂的固化、发泡速度可良好控制,固化后的树脂硬度以及对聚芳醚腈的匹配都较好,形成压缩强度和压缩模量增大的IPN泡沫材料,冲击强度下降,IPN泡沫材料中聚芳醚腈和聚酰亚胺的相容性很好,阻尼性也较高,表现出良好的阻尼行为。互穿网络
聚合物(IPN)是一种由两种或多种交联聚合物组成的新型聚合物
合金。聚合物间少量共价键的连接形成了网络的永久缠接,因此IPN表现出一些特殊的大分子拓扑异构现象。聚酰亚胺和聚芳醚腈等组分的连接得到很好性能的协同效应发挥,因含有聚芳醚腈分子的主链结构,又含有氟醚橡胶结构。因此,既具有聚酰亚胺、聚芳醚腈的耐热性性和机械强度,又具有氟醚橡胶的韧性和抗冲击性。邻苯二甲腈、六硼化镧的引入进一步提高交联
密度,使交联键接更紧密,进一步提高材料强度。铬英石粉、堇青石粉、蓝晶石粉、镁铝尖晶石粉的加入不仅降低了材料的成本还提升了材料的耐腐蚀和防火耐热性,不用添加额外的阻燃剂就有很好的阻燃效果。氟醚橡胶的引入进一步提高材料组分间的相容性,提高材料的抗冲击性能和
耐腐蚀性。
合理的发泡体系和固化体系,不仅提高材料的保温性能,也提供了多种交联键接的方式,进一步提高交联密度,进一步提高材料的强度和耐热性能。
[0013] 本发明相比
现有技术具有以下优点:本发明公开的一种高强度耐热阻燃保温材料,具有开孔率高,质轻、表面能高,杂相吸附力强,抗热震性能优越、降噪和绝缘,高强度,不掉渣、耐磨、耐冲击、吸水率低、防火、耐热、耐辐射、耐摔、无毒环保,可以在超高温、超低温、高盐雾、强噪声、强腐蚀、强辐射等极端条件下长使用,具有极高的可靠性和质量保证。
具体实施方式
[0014] 下面用具体
实施例说明本发明,但并不是对本发明的限制。
[0015] 实施例1一种高强度耐热阻燃保温材料,由下列重量份数的原料制成:聚芳醚腈45份、酮酐54份、氟化磷腈橡胶17份、邻苯二甲腈13份、铬英石粉7份、堇青石粉5份、4,4'-二氨基二苯基甲烷6份、蓝晶石粉7份、固化剂1份、聚碳硅烷8份、镁铝尖晶石粉6、六硼化镧2份、发泡剂1份、甲醇68份。
[0016] 进一步的,所述氟醚橡胶为二元共聚型氟醚橡胶,其氟的含量为24~37%。
[0017] 进一步的,所述固化剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物、双氰胺、癸二酸二酰肼的混合物,所占比例为1∶2∶3。
[0018] 进一步的,所述发泡剂为三肼基三嗪、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、偶氮二甲酸钡。
[0019] 进一步的,所述聚碳硅烷为烯丙基氢化聚碳硅烷。
[0020] 一种高强度耐热阻燃保温材料,其制备方法包括以下步骤:(1)配置原料,按照重量百分比配置原料;(2)合成聚酰胺酯前聚体,先将总量一半酮酐与总量一半甲醇混合,50℃下搅拌反应进行酯化,再加入4,4'-二氨基二苯基甲烷得到聚酰胺酯前聚体溶液,干燥,得到聚酰胺酯前聚体粉末;在室温下,将剩余酮酐加入到剩余甲醇中,加热冷凝回流,直至透明,溶液倒入
不锈钢容器中,搅拌一定时间便得到聚酰胺酯预聚体溶液,冷却至室温,聚酰胺酯前聚体混合溶液倒入反应釜中,放入真空干燥箱,抽真空至-
0.1MPa,在60℃下下保持24h,取出,硏磨,得到浅黄色聚酰胺酯前聚体粉末;(3)将聚酰胺酯前聚体粉末、聚芳醚腈、氟化磷腈橡胶、邻苯二甲腈、铬英石粉、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂、聚碳硅烷、镁铝尖晶石粉、六硼化镧混合均匀,加入模具中,将模具放入2450MHZ
微波炉中保持1min,然后将模具放入280℃的马弗炉中,通入氮气作为保护气体,保持30min,再将马弗炉温度升至310℃,保持40min;(4)再将模具内黏性混合物倒出,在双
螺杆挤出机内310
350℃熔融塑化,期间混入固化剂、发泡剂,并以氮气作为保护气,并淬冷至50℃以下,通入~
超临界二氧化碳,进行饱和吸附,饱和吸附压力为50MPa,饱和吸附时间为30h,饱和吸附温度为25℃,从超临界二氧化碳中泄压取出后,迅速置于温度为350℃的油浴中发泡,发泡时间为2min,发泡结束后在室温的蒸馏水中淬火,然后清洗洗净定型,再进行真空干燥,即得高强度耐热阻燃保温材料。
[0021] 实施例2一种高强度耐热阻燃保温材料,由下列重量份数的原料制成:聚芳醚腈23份、酮酐33份、氟化磷腈橡胶11份、邻苯二甲腈7份、铬英石粉3份、堇青石粉2份、4,4'-二氨基二苯基甲烷3份、蓝晶石粉4份、固化剂0.5份、聚碳硅烷5份、镁铝尖晶石粉3、六硼化镧1份、发泡剂1.5份、甲醇45份。
[0022] 进一步的,所述氟醚橡胶为二元共聚型氟醚橡胶,其氟的含量为24~37%。
[0023] 进一步的,所述固化剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物、双氰胺、癸二酸二酰肼的混合物,所占比例为2∶2∶5。
[0024] 进一步的,所述发泡剂为三肼基三嗪、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、偶氮二甲酸钡。
[0025] 进一步的,所述聚碳硅烷为烯丙基氢化聚碳硅烷。
[0026] 一种高强度耐热阻燃保温材料,其制备方法包括以下步骤:(1)配置原料,按照重量百分比配置原料;(2)合成聚酰胺酯前聚体,先将总量一半酮酐与总量一半甲醇混合,50℃下搅拌反应进行酯化,再加入4,4'-二氨基二苯基甲烷得到聚酰胺酯前聚体溶液,干燥,得到聚酰胺酯前聚体粉末;在室温下,将剩余酮酐加入到剩余甲醇中,加热冷凝回流,直至透明,溶液倒入不锈钢容器中,搅拌一定时间便得到聚酰胺酯预聚体溶液,冷却至室温,聚酰胺酯前聚体混合溶液倒入反应釜中,放入真空干燥箱,抽真空至-
0.1MPa,在50 60℃下下保持24h,取出,硏磨,得到浅黄色聚酰胺酯前聚体粉末;(3)将聚酰~
胺酯前聚体粉末、聚芳醚腈、氟化磷腈橡胶、邻苯二甲腈、铬英石粉、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂、聚碳硅烷、镁铝尖晶石粉、六硼化镧混合均匀,加入模具中,将模具放入2450 2500MHZ~
微波炉中保持1min,然后将模具放入280℃的马弗炉中,通入氮气作为保护气体,保持
30min,再将马弗炉温度升至310℃,保持20min;(4)再将模具内黏性混合物倒出,在
双螺杆挤出机内340℃熔融塑化,期间混入固化剂、发泡剂,并以氮气作为保护气,并淬冷至50℃以下,通入超临界二氧化碳,进行饱和吸附,饱和吸附压力为50MPa,饱和吸附时间为28h,饱和吸附温度为10℃,从超临界二氧化碳中泄压取出后,迅速置于温度为350℃的油浴中发泡,发泡时间为2min,发泡结束后在室温的蒸馏水中淬火,然后清洗洗净定型,再进行真空干燥,即得高强度耐热阻燃保温材料。
[0027] 表1各实施例高强度耐热阻燃保温材料的性能测试结果表1:
注:参考GB/T2406.2塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分:室温试验GB/T2408塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验标准环境GB/T6342泡沫塑料与橡胶线性尺寸的测定GB/T6343泡沫塑料及橡胶表观密度的测定。
[0028] GB/T6669软质泡沫塑料聚合材料压缩永久
变形的测定GB/T9640软质和硬质泡沫聚合材料
加速老化试验方法。
[0029] GB/T10295
绝热材料稳态热阻及有关性的测定热流计法;GB/T11547塑料耐液体化学
试剂性能的测定;GB/T18696.1声学阻抗管中吸声系数
和声阻抗的测量第1部分:
驻波比法GB/T20312
建筑材料及制品的湿热性能吸湿性能的测定。