[发明专利]一种陶瓷化耐火功能性填充料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷化有机硅耐火材料技术领域，具体涉及一种陶瓷化耐火功能性填充料及其制备方法和用途。

背景技术

陶瓷化聚合物是近年来出现的一种新型防火材料，它是在聚合物基体中添加一定比例的成瓷填料和助熔剂制得的复合材料，其在常温下能够保持高分子材料良好的柔性、物理机械性能及电绝缘性能，当遇到明火或处于高温环境时，这种复合材料能转变为具有自支撑性的陶瓷体，从而阻止火焰向材料内部蔓延，隔火隔热，达到防火目的。陶瓷化聚合物具有广阔的应用前景，特别是用作电线电缆的绝缘耐火材料时，可在火灾发生过程中保持电路的畅通，避免电线短路，防止人员触电，尽可能减少人身伤害和财产损失。

目前国内外关于陶瓷化聚合物的研究主要集中于陶瓷化硅橡胶复合材料。该类材料以硅橡胶为基体，添加云母、硅灰石或粘土等硅酸盐类成瓷填料，并混合部分助熔剂制备而成，并且已经有比较成熟的产品投入市场，应用在电线电缆领域。但是，此类陶瓷化硅橡胶大多依靠助溶剂在高温作用下使无机成瓷填料相互粘结形成陶瓷结构，存在以下问题：1）无机粉体表面改性多为物理包覆改性方式，改性效果不佳，无机成瓷填料与硅橡胶基体之间相容性差，具有明显相界面，因此，材料的基础力学性能较低，并且无机填料与硅橡胶基体之间没有化学桥键，燃烧或高温时不能相互反应，因而成瓷转换率低，不能满足国标要求；2）要获得满足国标力学性能要求的材料，成瓷填料的加入量不能过高，导致复合材料烧后不能形成连续致密的陶瓷体，影响转化后陶瓷体强度和完整性。

辐射接枝技术在材料科学领域被广泛研究和应用，利用辐射接枝技术对无机材料、有机高分子材料进行表面改性和加工是提高材料综合性能的有效方法之一，其主要特点在于：

1、辐射接枝法比一般化学接枝法更易操作和控制，在室温甚至低温下也可完成；

2、辐射接枝反应可以限制在反应物表面或在制定厚度内进行，也可以在反应物内部发生；此外，还可以根据需要控制接枝率；

3、辐射接枝反应是由射线引发的，不需要向接枝体系加入引发剂等添加物，避免杂质引入，可以得到非常纯的接枝产物；

4、采用辐射接枝法改性高效环保。

近几年，在公开的中国专利文献中，不乏新型耐火材料专利。如：中国专利CN 102618040A“采用辐射交联法制备可瓷化硅橡胶耐火材料”公开了一种采用辐射交联法制备可瓷化硅橡胶耐火材料的方法，该专利所述辐射交联可瓷化硅橡胶，是通过辐射技术使得硅橡胶发生交联反应，使硅橡胶链段形成三维交联网络结构，以提高该材料的整体力学性能，从而制备获得满足使用力学强度要求的陶瓷化硅橡胶耐火材料。此种方法存在的不足之处在于：1）辐照交联反应主要在大分子硅橡胶链段上，陶瓷化填料和硅橡胶基体之间没有化学桥键，硅橡胶的陶瓷化转化率无明显改变；2）所得陶瓷化硅橡胶耐火材料仅用于电线电缆领域。而通过辐射接枝对无机成瓷粉体进行表面改性处理，以获得硅橡胶用的陶瓷化耐火功能性填充料，在相同成瓷填料填充量的情况下，用于提高陶瓷化转化率和陶瓷体强度，目前却未见相关报道。

发明内容

本发明旨在克服现有陶瓷化硅橡胶的缺陷，提供一种陶瓷化耐火功能性填充料及其制备方法和用途。本发明通过辐射接枝对无机成瓷粉体进行表面改性处理，在粉体表面引入有机聚硅氧烷基团，无机粉体与有机聚硅氧烷之间形成牢固的化学键，使其在燃烧过程中产生的裂解产物可以直接固定在无机粉体上，形成坚硬的壳体，从而提高陶瓷转化率和陶瓷体强度，使材料的防火耐火性能得以有效提升；同时，辐照接枝改性使无机粉体与有机硅材料相容性改善，使得复合材料力学性能提高。该填充料可用于不同的有机硅材料为基体的陶瓷化耐火材料的制备，所得材料不但加工性能好，成本较低，生产便捷，而且粉体的分散性优异，极大促进了所制成材料在火焰燃烧过程中的成瓷效果，形成的瓷体坚硬，有良好的隔火隔热功能，极具应用价值。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种陶瓷化耐火功能性填充料，其特征在于：原料按重量份的组成为：

成瓷粉体80～120份；

硅烷偶联剂1～5份；

稀释剂10～20份；

pH调节剂0.01～0.03份；

乙烯基聚硅氧烷2～6份；

陶瓷化助剂2～10份。

优选的，原料按重量份的组成为：

成瓷粉体90～110份；

硅烷偶联剂2～4份；

稀释剂12～18份；

pH调节剂0.015～0.025份；

乙烯基聚硅氧烷3～5份；

陶瓷化助剂4～8份。