[发明专利]一种阻燃隔热各向异性复合多孔材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种阻燃隔热各向异性复合多孔材料及其制备方法和应用，涉及多孔聚合物材料技术领域。本发明提供的制备方法包括以下步骤：将聚氨酯丙烯酸酯水分散液、聚磷腈纳米粒子和电解质混合，得到水相；将油相滴加到所述水相中进行乳化，得到双粒子皮克林高内相乳液；将所述双粒子皮克林高内相乳液依次进行定向冷冻和真空冷冻干燥，得到所述阻燃隔热各向异性复合多孔材料。本发明采用双粒子皮克林高内相乳液模板法制备阻燃隔热各向异性复合多孔材料，得到的复合多孔材料具有良好形貌，兼具极低导热系数、高阻燃性能以及高力学性能。

技术领域

本发明涉及多孔聚合物材料技术领域，特别涉及一种阻燃隔热各向异性复合多孔材料及其制备方法和应用。

背景技术

隔热材料在降低能耗和提高建筑物的能效中起着至关重要的作用。传统的石油衍生的聚合物材料，包括聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和聚乙烯泡沫，可以有效地减少建筑物内部和外部之间的热传递，但极易燃烧。因此开发兼具低导热系数和高阻燃性的阻燃隔热多孔材料对于基础研究和实际应用都具有重要意义。

皮克林高内相乳液(Pickering HIPE)是指通过微/纳米粒子稳定同时内相体积分数超过74％的乳液，与用表面活性剂稳定的高内相乳液相比，皮克林高内相乳液具有优异的稳定性和更环保的特性，较低的颗粒添加可以通过在油/水界面形成刚性的阻隔层来防止液滴聚结和奥斯特瓦尔德熟化。近年来，皮克林高内相乳液受到了广泛关注，已广泛用于例如食品、药品和化妆品等不同领域。同时从皮克林高内相乳液中除去液体后，在水-油界面处吸收或在连续相中聚集的粒子形成模板或支架，能够生成多孔材料，由皮克林高内相乳液所开发得到的多孔材料已成功用于组织工程、水油分离、催化载体等各个应用。目前还未出现由皮克林高内相乳液模板法制备用于阻燃隔热方面的多孔材料的研究或报道。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种阻燃隔热各向异性复合多孔材料及其制备方法和应用。本发明采用双粒子皮克林高内相乳液模板法制备出阻燃隔热各向异性复合多孔材料，该复合多孔材料兼具极低导热系数、高阻燃性能以及高力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种阻燃隔热各向异性复合多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚氨酯丙烯酸酯水分散液、聚磷腈纳米粒子和电解质混合，得到水相；

将油相滴加到所述水相中进行乳化，得到双粒子皮克林高内相乳液；所述油相为不溶于水的有机相，所述水相与油相的体积比为1:30～1:3；

将所述双粒子皮克林高内相乳液依次进行定向冷冻和真空冷冻干燥，得到所述阻燃隔热各向异性复合多孔材料。

优选地，所述聚氨酯丙烯酸酯水分散液的固含量为10～35wt％。

优选地，所述电解质为氯化钠、氯化钙和硫酸钠中的一种或几种；所述电解质与聚氨酯丙烯酸酯水分散液的用量比为0.01～0.40mol:1L。

优选地，所述聚磷腈纳米粒子在水相中的质量含量大于0小于等于20％。

优选地，所述油相为环己烷、石蜡油、十六烷、十四烷、苯、甲苯、葵花油和大豆油中的一种或几种。

优选地，所述乳化的方式包括搅拌、剪切乳化、振荡和超声中的一种或几种。

优选地，所述乳化的方式包括依次进行的搅拌和剪切乳化；所述搅拌的速度为300～800rpm，时间为5～30min；所述剪切乳化的速度为8000～16000rpm，时间为1～10min。

优选地，所述乳化的温度为20～40℃。

本发明提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的阻燃隔热各向异性复合多孔材料。