[发明专利]一种气凝胶和包覆有气凝胶的阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种气凝胶和包覆有气凝胶的阻燃剂及其制备方法。本方案的气凝胶用于对阻燃剂形成表面包覆；其原料成分包括体积比为2‑6：1‑5的A组分和B组分；所述A组分包括体积比为1‑4：1‑6的硅前驱体和第一溶剂；所述B组分包括体积比为2‑5：1‑3：1‑4的水、第二溶剂和碱液。本方案的气凝胶可以解决现有的阻燃剂的疏水性能不能满足应用需求的技术问题。本发明通过溶胶凝胶法制备表面气凝胶包覆的阻燃剂，实现了阻燃剂的疏水改性，大大简化了制备气凝胶的步骤，且成本低廉，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种气凝胶和包覆有气凝胶的阻燃剂及其制备方法。

背景技术

传统膨胀型阻燃剂对水和潮湿的环境比较敏感，某些成分遇水极易发生水解；某些成分特别容易吸湿，导致聚合物的耐水性能差；另外，此类型的阻燃剂易从材料内部迁移至表面析出，引起表面“返霜”现象，从而造成材料阻燃性能逐渐下降。

为了克服上述问题，现有技术中采用了对阻燃剂进行表面有机化改性或者表面包覆的手段，以期改变阻燃剂的疏水性能。但是，现目前尚无对本公司生产的以焦磷酸哌嗪和三聚氰胺聚磷酸盐为主要成分的1420阻燃剂的有效疏水化处理的方法。如何在保证阻燃剂的阻燃性能不被影响的前提下，改善该种阻燃剂的疏水性能，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明意在提供一种气凝胶，以解决现有的阻燃剂的疏水性能不能满足应用需求的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气凝胶，其用于对阻燃剂形成表面包覆；其原料成分包括体积比为2-6：1-5的A组分和B组分；所述A组分包括体积比为1-4：1-6的硅前驱体和第一溶剂；所述B组分包括体积比为2-5：1-3：1-4的水、第二溶剂和碱液。

本方案还提供了一种包覆有气凝胶的阻燃剂，气凝胶包覆在阻燃剂表面，所述阻燃剂的成分包括焦磷酸哌嗪和三聚氰胺聚磷酸盐。

本方案还提供了一种包覆有气凝胶的阻燃剂的制备方法，包括如下依次进行的步骤：

S1混合液制备：将硅前驱体和第一溶剂混合，获得第一混合液；将水、第二溶剂和碱液混合，获得第二混合液；将第一混合液和第二混合液混合，获得第三混合液；

S2湿凝胶的表面包覆：在空气氛围中以及80℃的条件下，将阻燃剂加入第三混合液中，经搅拌获得表面包覆有湿凝胶的阻燃剂；

S3溶剂交换：将表面包覆有湿凝胶的阻燃剂置于乙醇中浸泡，获得溶剂交换后的阻燃剂；

S4:表面改性：将溶剂交换后的阻燃剂放入羟基聚二甲基硅氧烷溶液中浸泡，获得表面改性后的阻燃剂；

S5干燥处理：将表面改性后的阻燃剂加热干燥处理之后，经粉碎处理，获得包覆有气凝胶的阻燃剂。

采用上述技术方案的原理以及有益效果：

本方案使用了气凝胶包裹阻燃材料的方案，增加了阻燃材料的疏水性，进而防止了膨胀型的阻燃剂遇水分解、吸潮以及从材料内部迁移至表面析出等现象的发生。本方案的气凝胶材料是一种由聚合物分子链组成的具备三维纳米结构的多孔材料,具有低密度、高孔隙率、髙孔体积和高比表面积等结构特点，显现岀优异的光、热、声、电和力学等特性，在航空航天、石油化工、环境保护、建筑保温、能量储存与转化等领域具有广泛的应用价值。本方案的阻燃剂的表面包覆方法，所需设备简单，操作过程简单，生产过程中不会产生有害气体污染环境，得到的表面包覆的阻燃剂疏水性优良，具备大规模工业生产前景。