本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種的耐膨脹石墨烯纖維納米建筑材料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

納米材料自20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)問(wèn)世之后,引起了世界各國(guó)的極大關(guān)注,而研究表明納米阻燃劑在低添加量下就可以使系統(tǒng)的熱釋放速率(HRR)和熱釋放速率峰值(PHRR)有明顯的降低。由于鹵系阻燃刻對(duì)環(huán)境的危害,膨脹阻燃劑與納米阻燃劑受到越來(lái)越多的關(guān)注,而膨脹阻燃與納米技術(shù)的結(jié)合,添加MMT、LDH、CNT、POSS等,在提高阻燃效率的同時(shí),又能不同程度地改善阻燃聚合物材料的熱穩(wěn)定性、物理機(jī)械性能等。所以,對(duì)這兩者之間的協(xié)同研究也最為集中。

在聚合物納米復(fù)合物材料與膨脹阻燃結(jié)合的研究中,應(yīng)用最多的是甲基環(huán)戊二烯三羰基錳(即MMT)。這與MMT來(lái)源豐富、納米片層結(jié)構(gòu)較易在聚合物鏈中插層等有關(guān),也與層狀桂酸鹽對(duì)膨脹阻燃體系熱降解成炭過(guò)程中的催化作用有關(guān)。數(shù)據(jù)表明,MMT納米復(fù)合物體系的加入導(dǎo)致膨脹阻燃PP的HRR普遍下降。研究指出MMT與IFR之間的協(xié)同作用機(jī)理是降解反應(yīng)產(chǎn)生的酸性點(diǎn)具有強(qiáng)烈的催化作用,有利于膨脹阻燃體系氧化脫氫交聯(lián)成炭過(guò)程的進(jìn)行;在燃燒過(guò)程中,納米復(fù)合物表面重組形成耐熱的硅酸鹽炭層,加強(qiáng)了炭層對(duì)氧及揮發(fā)產(chǎn)物的阻隔作用。

鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，有必要將其進(jìn)一步改進(jìn)，使其更具備實(shí)用性，才能符合實(shí)際使用情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述不足，本發(fā)明提供一種的耐膨脹石墨烯纖維納米建筑材料及其制備工藝。

本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種的耐高溫防火石墨烯纖維納米基材，它包括的組成為：丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂8-10份、烏洛托品15-20份、減壓渣油5-10份、聚乳酸殼聚糖15-20重量份、納米石墨烯10-15重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80-90重量份、高聚乙烯40-50重量份、煤矸石30-35重量份、導(dǎo)電云母粉0.3-0.5重量份、納米導(dǎo)電石墨粉0.2-0.4重量份、多異氰酸酯的三聚體0.8-1重量份、瀝青基碳纖維粉末30-35份、非鹵化有機(jī)次膦酸酯5-7份、六次甲基四胺8-10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2-4份納米活性劑20-30重量份、增塑劑2-8重量份、防老劑1-5重量份、自制改性水滑石2-6重量份、凹凸棒石粘土10-18重量份、納米二氧化鈦8-12重量份、納米氧化鈰6-14重量份、促進(jìn)劑2-6重量份；

所述納米活性劑為MgO、Al2O3 、Si3N4、BN的組合物；

所述自制改性水滑石的制備方法為：將一定量的鎂鋁水滑石分散于脫 CO2的去離子水中制成漿液后將過(guò)量的NaH2PO4?2H2O 溶于水所配成溶液緩慢倒入漿液中，加熱攪拌并用醋酸調(diào)節(jié) PH 至3.7左右，回流溫度下反應(yīng)3小時(shí)，待自然冷卻后，用脫 CO2的去離子水洗滌產(chǎn)物并過(guò)濾直至濾液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。

進(jìn)一步地，所述的組成原料按照重量份為：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80-88重量份、高聚乙烯42-48重量份、納米活性劑22-28重量份、增塑劑4-6重量份、防老劑2-4重量份、自制改性水滑石3-5重量份、凹凸棒石粘土12-16重量份、納米二氧化鈦9-11重量份、納米氧化鈰8-12重量份、促進(jìn)劑3-5重量份。

進(jìn)一步地，所述納米活性劑為MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的組合物。

本發(fā)明還提供一種的耐高溫防火石墨烯纖維納米基材的制備方法，由以下步驟組成：

1） 將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥2-4h后備用；

2）將烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與高聚乙烯粉碎后過(guò)100-200目篩過(guò)濾后得基材A備用；

3）將基材倒入混煉機(jī)中混煉3-4min；調(diào)節(jié)混煉機(jī)溫度至140-160℃，向混煉機(jī)中加入丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂、減壓渣油；

4）降低混煉機(jī)的轉(zhuǎn)速，將其余組分粉碎混合后，過(guò)100-200目篩過(guò)濾后備用；在高溫90-100℃攪拌均勻制得基材B；

使基材B溫降至70℃以下,然后進(jìn)行卸砂、冷卻，冷卻后進(jìn)行破碎處理，篩分后即可得到耐高溫低膨脹材料。

綜上所述本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明添加的丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂與原料混合，加熱時(shí)固化，在烏洛托品分解出的亞甲基的作用下，熔融的樹(shù)脂由線(xiàn)性結(jié)構(gòu)迅速轉(zhuǎn)變成不熔融的體型結(jié)構(gòu);改善機(jī)械性能，使其具有耐高溫、低膨脹的性能。提供一種的耐膨脹石墨烯纖維納米建筑材料及其制備工藝，本發(fā)明以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高聚乙烯、納米活性劑為主料，配合使用增塑劑、防老劑、自制改性水滑石、凹凸棒石粘土、納米二氧化鈦、納米氧化鈰、促進(jìn)劑等為輔料，組分原料配制合理科學(xué)，添加的成分不僅可有有效的保障其保護(hù)的材料不易燃燒，而且溫度過(guò)高燃燒也不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體；其中，自制改性水滑石是將一定量的鎂鋁水滑石分散于脫 CO2的去離子水中制成漿液后將過(guò)量的NaH2PO4?2H2O 溶于水所配成溶液緩慢倒入漿液中，加熱攪拌并用醋酸調(diào)節(jié) PH 至3.7左右，回流溫度下反應(yīng)3小時(shí)，待自然冷卻后，用脫 CO2的去離子水洗滌產(chǎn)物并過(guò)濾直至濾液 PH=7，然后干燥制得，與目前市場(chǎng)上使用的水滑石，具有明顯的耐高溫、防火、阻燃的優(yōu)勢(shì)；納米材料協(xié)同改性阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的力學(xué)性能、阻燃性能、耐熱性能都較好，提高了電纜護(hù)套的耐高溫、防火、阻燃性能，提高了電纜的安全性能，同時(shí)，本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單科學(xué)，適用于大范圍推廣。添加的巖煤矸石、導(dǎo)電云母粉、納米導(dǎo)電石墨粉等增強(qiáng)劑可以提高抗熱老化開(kāi)裂性能，從而提高鑄造效率，降低鑄造成本。選擇光催化劑和可降解聚乳酸殼聚糖制備過(guò)濾纖維膜，具有吸附氣溶膠以及揮發(fā)性有機(jī)物的雙重功能，具有可降解環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，采用的殼聚糖因?yàn)榉肿訋д姾桑梢晕近c(diǎn)負(fù)電荷的細(xì)菌，使其具有殺菌功能；在結(jié)構(gòu)上，制備了不同直徑和孔隙的纖維膜層，結(jié)合層與層之間的納米石墨烯，改善了復(fù)合吸附膜的孔隙和比表面積在，增強(qiáng)了功效。本發(fā)明采用瀝青基碳纖維增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能可以極大的吸附和清除尾氣中的有害氣體以及粉塵物質(zhì)

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1一種的耐膨脹石墨烯纖維納米建筑材料及其制備工藝

一種的耐高溫防火石墨烯纖維納米基材，它包括的組成原料為：它包括的組成為：丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂8份、烏洛托品15份、減壓渣油5份、聚乳酸殼聚糖15重量份、納米石墨烯10重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80重量份、高聚乙烯40重量份、瀝青基碳纖維粉末6份、非鹵化有機(jī)次膦酸酯5份、六次甲基四胺8份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2份、導(dǎo)電云母粉0.3重量份、納米導(dǎo)電石墨粉0.2重量份、多異氰酸酯的三聚體0.8重量份、聚四氟乙烯纖維1重量份納米活性劑20重量份、增塑劑2重量份、防老劑1重量份、自制改性水滑石2重量份、凹凸棒石粘土10重量份、納米二氧化鈦8重量份、納米氧化鈰6重量份、促進(jìn)劑2重量份；所述納米石墨烯的制備方法為：將濃硫酸加入石墨中，經(jīng)過(guò)-20℃~-10℃低溫?cái)嚢?-12小時(shí)，再經(jīng)過(guò)0℃~5℃攪拌5-12小時(shí)后，加入高錳酸鉀進(jìn)行氧化反應(yīng)得到氧化石墨溶液；將得到氧化石墨溶液中直接加入CTAB，CTAB對(duì)氧化石墨進(jìn)行絮凝和改性反應(yīng)得到改性氧化石墨溶液；將改性氧化石墨溶液過(guò)濾、洗滌，在50℃真空干燥24小時(shí)，即得到納米石墨烯。

所述納米活性劑為MgO、Al2O3 、Si3N4、BN的組合物；

所述自制改性水滑石的制備方法為：將一定量的鎂鋁水滑石分散于脫 CO2的去離子水中制成漿液后將過(guò)量的NaH2PO4?2H2O 溶于水所配成溶液緩慢倒入漿液中，加熱攪拌并用醋酸調(diào)節(jié) PH 至3.7左右，回流溫度下反應(yīng)3小時(shí)，待自然冷卻后，用脫 CO2的去離子水洗滌產(chǎn)物并過(guò)濾直至濾液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。

所述納米活性劑為MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的組合物。

本發(fā)明還提供一種的耐高溫防火石墨烯纖維納米基材的制備方法，由以下步驟組成：

2）將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥2-4h后備用；

2）將烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與高聚乙烯粉碎后過(guò)100-200目篩過(guò)濾后得基材A備用；

3）將基材倒入混煉機(jī)中混煉3-4min；調(diào)節(jié)混煉機(jī)溫度至140-160℃，向混煉機(jī)中加入丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂、減壓渣油；

4）降低混煉機(jī)的轉(zhuǎn)速，將其余組分粉碎混合后，過(guò)100-200目篩過(guò)濾后備用；在高溫90-100℃攪拌均勻制得基材B；

使基材B溫降至70℃以下,然后進(jìn)行卸砂、冷卻，冷卻后進(jìn)行破碎處理，篩分后即可得到耐高溫低膨脹材料。

實(shí)施例2一種的耐膨脹石墨烯纖維納米建筑材料及其制備工藝

一種的耐高溫防火石墨烯纖維納米基材，它包括的組成原料為：它包括的組成為：丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂10份、烏洛托品20份、減壓渣油10份、聚乳酸殼聚糖20重量份、納米石墨烯15重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物90重量份、高聚乙烯50重量份、瀝青基碳纖維粉末8份、非鹵化有機(jī)次膦酸酯7份、六次甲基四胺10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷4份、導(dǎo)電云母粉0.5重量份、納米導(dǎo)電石墨粉0.4重量份、多異氰酸酯的三聚體1重量份、聚四氟乙烯纖維2重量份納米活性劑30重量份、增塑劑8重量份、防老劑5重量份、自制改性水滑石6重量份、凹凸棒石粘土18重量份、納米二氧化鈦12重量份、納米氧化鈰14重量份、促進(jìn)劑6重量份；所述納米石墨烯的制備方法為：將濃硫酸加入石墨中，經(jīng)過(guò)-20℃~-10℃低溫?cái)嚢?-12小時(shí)，再經(jīng)過(guò)0℃~5℃攪拌5-12小時(shí)后，加入高錳酸鉀進(jìn)行氧化反應(yīng)得到氧化石墨溶液；將得到氧化石墨溶液中直接加入CTAB，CTAB對(duì)氧化石墨進(jìn)行絮凝和改性反應(yīng)得到改性氧化石墨溶液；將改性氧化石墨溶液過(guò)濾、洗滌，在50℃真空干燥24小時(shí)，即得到納米石墨烯。

所述納米活性劑為MgO、Al2O3 、Si3N4、BN的組合物；

所述自制改性水滑石的制備方法為：將一定量的鎂鋁水滑石分散于脫 CO2的去離子水中制成漿液后將過(guò)量的NaH2PO4?2H2O 溶于水所配成溶液緩慢倒入漿液中，加熱攪拌并用醋酸調(diào)節(jié) PH 至3.7左右，回流溫度下反應(yīng)3小時(shí)，待自然冷卻后，用脫 CO2的去離子水洗滌產(chǎn)物并過(guò)濾直至濾液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。

所述納米活性劑為MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的組合物。

本發(fā)明還提供一種的耐高溫防火石墨烯纖維納米基材的制備方法，由以下步驟組成：

3） 將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥2-4h后備用；

2）將烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與高聚乙烯粉碎后過(guò)100-200目篩過(guò)濾后得基材A備用；

3）將基材倒入混煉機(jī)中混煉3-4min；調(diào)節(jié)混煉機(jī)溫度至140-160℃，向混煉機(jī)中加入丁腈橡膠改性酚醛樹(shù)脂、減壓渣油；

4）降低混煉機(jī)的轉(zhuǎn)速，將其余組分粉碎混合后，過(guò)100-200目篩過(guò)濾后備用；在高溫90-100℃攪拌均勻制得基材B；

使基材B溫降至70℃以下,然后進(jìn)行卸砂、冷卻，冷卻后進(jìn)行破碎處理，篩分后即可得到耐高溫低膨脹材料。

以上所述是本發(fā)明的實(shí)施例，故凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍內(nèi)。