[发明专利]一种轻质耐热防火材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质耐热防火材料，它是由下述重量份的原料组成的:过硫酸铵0.4‑0.5、己内酰胺280‑300、过氧化二异丙苯3‑4、甲基纤维素20‑30、葡萄糖10‑16、氧化石墨烯30‑40、聚磷酸铵1‑4、丙烯酸钠15‑20、季戊四醇10‑13、三氯化磷10‑15、氯化石蜡5‑7、催化剂0.01‑0.02，本发明在燃烧时可以形成均匀稳定的碳层，从而起到隔热防火性能，而磷酸酯则能够起到协同的防火性能，从而进一步提高了成品想阻燃性，本发明是石墨烯可以在聚己内酰胺中稳定分散，从而能够提高成品的力学和防火性能。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种轻质耐热防火材料及其制备方法。

背景技术

尼龙作为工程塑料中最大最重要的品种，具有很强的生命力，主要在于它改性后实现高性能化，其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈；

但是，尼龙也存在缺点，它的化学结构主要是碳和氢组成，尼龙是高度可燃的，在燃烧时会在短时间内迅速释放大量热，燃烧伴随着浓烟，并释放CO，CO2，HCN，NH3，CH4，C2H6等有毒或易燃气体；且由于尼龙熔体强度较低，因而在燃烧过程中极易产生大量有焰溶滴致使火势迅速蔓延；同时，材料点燃后会在短时间内释放大量热，易引起二次燃烧。从微观结构来看，其燃烧过程解释为：首先尼龙在火焰作用下受热，当温度达到220℃左右尼龙晶格被彻底破坏，材料逐渐软化熔融，随着温度的进一步升高，材料开始热氧化分解，高分子链的弱键处最先断裂，其分子链上与氮原子上α位相连的亚甲基上的氢首先被自由基攻击氧化，产生氢过氧化物，随之使尼龙主链断裂，分子量降低，热稳定性下降。并且主链断裂后形成的低分子量的链段上的亚甲基也会被游离的自由基攻击，使其彻底分解。产生己内酰胺、苯等可燃气体并向周围扩散，为燃烧继续提供原料，在人们的日常生活和生产中存在潜在的火灾隐患。尼龙在燃烧过程中会产生大量有毒、有腐蚀性的烟气，在火灾中造成严重的后果；因此，如何提高尼龙材料的防火性能，就显得十分必要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种轻质耐热防火材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轻质耐热防火材料，它是由下述重量份的原料组成的:

过硫酸铵0.4-0.5、己内酰胺280-300、过氧化二异丙苯3-4、甲基纤维素20-30、葡萄糖10-16、氧化石墨烯30-40、聚磷酸铵1-4、丙烯酸钠15-20、季戊四醇10-13、三氯化磷10-15、氯化石蜡5-7、催化剂0.01-0.02。

所述的催化剂为对甲基苯磺酸。

所述的甲基纤维素的取代度DS为1.5-2。

一种轻质耐热防火材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取葡萄糖、甲基纤维素混合，加入到混合料重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入氧化石墨烯，超声1-2小时，在200-250℃下脱水，然后送入炭化炉中，真空煅烧：真空度为8-10Pa，升温速率为70-90℃/min，升温到1050-1200℃后保温焙烧10-12h，自然冷却，得碳化改性石墨烯；

(2)取上述碳化改性石墨烯，与三氯化磷混合，加入到混合料重量30-40倍的去离子水中，升高温度为50-55℃，保温搅拌1-2小时，得磷化石墨烯分散液；

(3)取过硫酸铵，加入到其重量10-18倍的去离子水中，搅拌均匀；

(4)取丙烯酸钠，加入到上述磷化石墨烯分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-5小时，加入季戊四醇，升高温度为90-96℃，加入催化剂，保温搅拌1-2小时，出料冷却，得磷酯掺杂石墨烯分散液；