[发明专利]二氧化钛-聚偏氟乙烯-膨胀石墨阻燃保温复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨胀石墨基阻燃保温材料的制备方法，尤其是二氧化钛-聚偏氟乙烯-膨胀石墨复合材料的制备方法。

背景技术

随着节能环保工作的不断推进，欧美各发达国家自20世纪70年代起，在保温阻燃材料方面相继开展了卓有成效的工作，颁布了一系列隔热保温标准和节能法规，制定了建筑保温材料的技术规范，限定了建筑保温材料的防火要求。与欧美发达国家的保温阻燃材料相比，中国保温材料的节能保温性能差、防火阻燃的性能较低，继而致使单位建筑面积传热量高，建筑能耗大。

目前，阻燃保温材料正朝着节能高效、高强低质、防水防潮和隔热阻燃的方向发展，大力发展新型保温阻燃材料，优化其成型制备工艺，降低生产成本，提高其保温阻燃效能，使其符合建筑节能保温要求日益受到关注。目前，中国无机类的墙体保温材料主要有石膏板、石膏空心条板、纸面石膏板、加气混凝土、空心空心砖和砌块，近年来又发展了彩钢泡沫夹芯板、岩棉及玻璃夹芯板等多种轻质大板结构材料，但这些材料价格高、防潮防水性能差，并且其工程处置性能欠佳，较难在工程建设中推广应用。此外，水泥膨胀珍珠岩、加气混凝土块、炉渣等无机保温材料也存在韧性小、耐化学试剂腐蚀性差的缺陷。工程应用的墙体有机保温材料主要有聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等，这些有机保温材料重量轻、可加工性好、保温隔热效果好，但其存在受压变形大、耐高温性能差的缺点。专利CN 101831168A提及了一种喷涂型、高阻燃性能的聚氨酯硬泡外墙保温材料的制备技术，应用该技术制备的聚氨酯材料能有效起到保温阻燃的作用，但其喷涂工序存在对大气环境危害大的缺陷，而且生产过程中存在较大的火灾安全隐患。专利CN 103011690A提及以聚苯乙烯粒子、膨胀珍珠岩、玻璃微珠、无机纤维、阻燃剂热固化树脂为主要原料制备一种复合外墙保温材料，该复合材料虽然具有良好的保温性能，但其阻燃性能欠佳，将其用作墙体保温阻燃材料依然存在较大的火灾安全隐患。专利CN 103373833A和CN 103373834A分别提及了以聚偏氟乙烯、聚醚砜与三氧化二铝和硅酸铝陶瓷纤维为主要原料，制备了新型无机-有机复合保温阻燃材料，其保温和阻燃性能优良，但采用该技术制备的阻燃材料机械加工性能欠佳。此外，也有研究报道应用膨胀石墨和聚苯乙烯制备石墨聚苯板阻燃材料，该材料的保温阻燃性能优良，但该技术的制备成本较高，并且膨胀石墨和聚苯乙烯亲和力较小，继而其工程处置性能较差。因而，积极研发高温阻燃性能优良、高强轻质、防水防潮、物理化学性能稳定、生产工序环境危害小的新型无机-有机复合材料，是积极拓展绿色、节能、环保建筑材料应用、继而大力推进新型城镇化建设的重要举措。

膨胀石墨是一种新型的碳素材料，其由天然鳞片石墨与插层剂反应生成石墨层间化合物然后经高温膨化而成。膨胀石墨硬度低、可切割性好、并可任意卷绕、弯折，并且其热传导性能差。膨胀石墨不燃烧、热稳定性好，可在-200℃~1650℃温度范围内长期使用，其高温下不氧化、不蠕变、不软化，低温条件下时不发脆、不断裂，而且不因压力、温度交变或振动而产生大的形变。此外，由于膨胀石墨为蠕虫状，其结构松散、多孔柔软、表面积和表面能大，在高温受热过程中，能有效吸附有害的气态污染物。由此可见，膨胀石墨是一种性能优异的保温阻燃材料，其用作建筑类阻燃保温材料已受到广泛关注，但其松散结构使其成型加工性能差。二氧化钛是一种综合性能优良的陶瓷材料，其热稳定性好，耐化学试剂侵蚀。聚偏氟乙烯是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，其力学性能优良，韧性高、抗拉伸和弯曲，并且其耐热性能较佳。若采用涂覆和共混技术，将二氧化钛和聚偏氟乙烯聚合物同膨胀石墨相复合，并添加适量磷酸酯类阻燃剂和硅烷类增韧剂，制备膨胀石墨基的无机-有机复合材料，该复合材料将兼有二氧化钛、聚偏氟乙烯和膨胀石墨的优异物理化学特性，继而将表现出优良的阻燃保温性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种二氧化钛-聚偏氟乙烯-膨胀石墨复合材料的制备方法。该发明具有简单可行、操作简便、机械强度高、可加工性能好和阻燃保温性能优良等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二氧化钛-聚偏氟乙烯-膨胀石墨复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）聚偏氟乙烯粉末和膨胀石墨粉末的预处理：

  ①聚偏氟乙烯粉末的碱化处理：