[发明专利]膨胀石墨-纳米蒙脱土-聚醚砜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材质的阻燃保温复合材料制备方法，特别是涉及一种膨胀石墨-纳米蒙脱土-聚醚砜复合材料的制备方法。

背景技术

目前，中国建筑外墙材料一般为钢筋混凝土、烧结土砖和轻质空心砖，墙体的隔热性能较差，导致建筑能耗约占社会总能耗的30%。中国已有的建筑也基本上都是高耗能建筑，单位面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2~3倍，发展建筑用保温材料势在必行。另外，同发达国家相比，中国建筑用保温材料的防火性能较差，一旦发生火灾，人民的财产和生命安全都无法得到必要的保障。因此，阻燃保温性能优良的新型复合材料在建筑保温材料领域有着广泛的应用前景。

专利CN 103467807A公开了一种无卤阻燃PE给水管的制备技术，其原料主要为聚乙烯，所用添加剂中含有可膨胀石墨，此PE给水管具有很好的耐热性和较低的导热系数，但聚乙烯的耐热性和机械强度皆不如聚醚砜。专利CN 102936327A公开了以聚氨酯泡沫为主体，添加剂中含膨胀石墨的保温阻燃材料，但聚氨酯材料的强度和耐热性均不如聚醚砜材料，且聚氨酯的使用温度一般不超过80 ^oC，100 ^oC以上聚氨酯材料会软化变形，继而降低了其工程处置性能。另外，聚氨酯易被点燃和燃烧，其燃烧过程猛烈，不易扑灭，且会产生有毒烟雾。此外，专利CN 102492232A公开了以聚苯乙烯为主体，添加剂中含膨胀石墨的保温阻燃材料，但聚苯乙烯材料的强度和耐热性均不及聚醚砜材料，聚苯乙烯的玻璃转化温度仅为80~100 ^oC；同时，聚苯乙烯没有自熄性，一旦与火焰接触即被点燃，且离开火源后仍能燃烧，燃烧中放热量大、发烟量大，还会释放有毒气体。因此，开发一种新型阻燃、保温、质量轻、耐热性好、力学强度高的复合材料，对推进建筑用阻燃保温材料的发展具有积极意义。

聚醚砜是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，具有优异的机械性能、绝缘性能和高温抗蠕变性，在150 ^oC和20MPa下的应变只有2.55%，基模量在100℃以上比其它热塑性塑料都要好；聚醚砜还具有优异的耐热性，在高温和温度急剧变化的环境中仍能保持稳定的性能；同时聚醚砜可耐150~160 ^oC的水蒸气，在高温下也不受酸、碱的腐蚀。此外，聚醚砜的密度小、耐老化性能优异，耐燃性好，即使燃烧也不发烟，具有自熄性，不添加任何阻燃剂即有优异的难燃性，耐燃性能可达UL94V-0级。纳米蒙脱土在聚合物中具有良好的分散性，非常适合于做聚合物添加剂；同时，纳米蒙脱土也是一种有效的阻燃添加剂，在聚合物中只需加入少量的蒙脱土，就能明显提高聚合物的成炭性，显著提高聚合物的阻燃性能。膨胀石墨是一种结构松散、多孔的新型碳素材料，它不仅保持了天然石墨优良的物理、化学性能，而且增加了许多独特的性能。膨胀石墨的密度非常低，其堆积密度仅为0.002~0.005g/cm³；膨胀石墨的表面能大，呈疏水性，对气体和液体具有良好的不渗透性，表面可形成一层极薄的气膜或液膜，阻止介质渗透，不会因为吸水而增加重量。膨胀石墨制品在微观上仍有许多封闭的可压缩的小空隙，这些小空隙中仍留有空气，所以具有良好的保温性能。最后，膨胀石墨具有优异的耐热性，一般使用温度为-200~1650℃，在高温条件下不氧化、不蠕变、不软化；低温条件下不发脆、不断裂。若应用聚醚砜、纳米蒙脱土、膨胀石墨为原料，制备一种新型的阻燃保温复合材料，并将其应用到建筑阻燃保温领域，将是促进建筑阻燃保温复合材料发展的重要举措。

发明内容

 为克服现有技术的不足，本发明提供一种阻燃保温性能优良的膨胀石墨-纳米蒙脱土-聚醚砜复合材料的制备方法。该发明制备的膨胀石墨-纳米蒙脱土-聚醚砜复合材料阻燃、保温和疏水性好，并且质量轻、机械强度高、使用寿命长，且具有操作简便、工艺简单、成本低廉等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种膨胀石墨-纳米蒙脱土-聚醚砜复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）膨胀石墨的制备过程：

将1.6~2.2g 可膨胀石墨置于微波设备中，打开微波发射器，通过微波加热将其膨化成膨胀容积为280~360ml/g的膨胀石墨，膨化过程中，微波功率和膨胀时间分别控制为400~600 W和10~20s；

（2）膨胀石墨的氧化处理过程：

①所用原料：