[发明专利]一种复合阻燃保温板及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种复合阻燃保温板及其制备方法和应用，其特征在于，该复合阻燃保温板的组分以及质量占比为：钠基蒙脱土60～80份、ZIF‑67/石墨烯基复合填料1～5份、有机硅阻燃剂5～10份、氮磷系阻燃剂5～10份、粘结剂5～15份。本发明提供的复合阻燃保温板具有导热系数低、容重轻、吸水率低、抗渗透性强、阻燃性能好、孔隙结构稳定的优点。

技术领域

本发明涉及一种复合阻燃保温板，具体涉及一种复合阻燃保温板的制备方法及应用。

背景技术

我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高能耗建筑；既有建筑近400亿平方米，95％以上是高能耗建筑。目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍以上，因此推行节能减排的力度在逐步加大。全国各省市陆续制定公共建筑节能65％的标准规划，在严格执行国家节能标准的情况下，建筑墙体保温显得更为重要。建筑墙体散失的热量，约为建筑总散热量的20％，夏季通过外墙体吸收的热量约为建筑总吸热的30％。因此外墙的保温设计相当重要。建筑外墙外保温的主要作用是降低结构温差，改善其热工环境，从而减少通过建筑物外墙的热损耗。

建筑领域目采用的传统保温板材，虽然质轻、保温隔热性好，但最大的缺陷是防火安全性能差，传统保温板阻燃级别甚至达不到B1级。传统保温板材遇火蔓延速度极快、隐匿燃烧，一旦发生火灾很难控制。传统保温板材遇火燃烧会产生大量烟尘和CO、HCN等有毒气体，火灾中80％的死亡事故是由于烟尘和有毒气体造成的。

蒙脱土又名胶岭石、微晶高岭石，是一种硅酸盐的天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。其中Al₂O₃含量约16.54％，MgO含量约4.65％，SiO₂含量约50.95％。其结构式为(Al，Mg)2〔SiO₁₀〕(OH)₂·nH₂O，属于单斜晶系，多位微晶，集合体呈土状、球粒等状。白色微带浅灰色，含杂质时呈浅黄、浅绿、浅蓝色，土状光泽或无光泽，有滑感。加水后其体积可膨胀数倍，并变成糊状物。受热脱水后体积收缩。具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，主要产于火山凝灰岩的风化壳中。蒙脱土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合，平均晶片厚度小于25nm，可做漂白剂、吸附剂填充剂，被称为“万能材料”。钠基蒙脱土与钙基蒙脱土相比较，前者工艺性能明显优于后者，钠基土的吸水率和膨胀倍数更大、阳离子交换容量更高、水分散性更好，其胶体悬浮液的触变性、粘度、润滑性、热稳定性等都更好。

石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。将石墨烯应用在阻燃保温板中的案例还十分罕见，其原因主要为1)石墨烯的阻燃性能达不到A级，2)石墨烯不具备价格优势。中国专利“石墨烯EPS防火保温板以及其制备方法(授权公告号CN107344844B)”在阻燃保温板中掺入低量的石墨烯，实现致密碳层和反射辐射的机理。石墨烯与聚合物之间形成的共价键提高了EPS的致密性，使阻燃保温板在掺入石墨烯后机械强度提高了160～200％；而碳化物在膨胀剂分解气体的作用下，形成了一层致密的碳层，阻止了聚合物与热源之间的传导，达到阻燃的目的。但是目前石墨烯EPS的阻燃等级也仅仅只能达到B级，达不到A级，依然不够。

金属有机骨架(MOF)是一种通过金属离子和有机配体自组装产生的有序晶体框架物。由于其具有大的比表面积、规则的孔隙结构和表面化学性质可调等特点，被广泛应用于气体储存、催化、分离和药物输送等领域。近年来，由于MOF材料具有很高的热稳定性而被广泛用作各种聚合物(MOF/聚合物)的新型阻燃剂。MOF具有丰富的过渡金属种类，阻燃元素和潜在的碳源，并且结构和性能易于调节。

本发明提供一种以钠基蒙脱土为主要骨料，以多种改性助剂及有机硅阻燃剂和氮磷系阻燃剂复配材料为胶凝材料，采用搅拌、模压成型、养护、切割等工艺制成的具有优异的耐候、保温隔热和A级防火性能的轻质保温板材。