[發(fā)明專利]一種陶瓷化耐火功能性填充料及其制備方法和用途

在審

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• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107501946A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉思陽;黃科;陳竹平;王靜霞;倪茂君;陳嶼恒
• 申請（專利權(quán)）人: 成都眾一高材科技有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/07;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/00;C08K3/26;C08K3/22;C08K3/34;C09J183/07;C09J183/05;C09J183/06;C09J11/04;C09K3/10
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙)51211
• 代理人: 趙麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷化有機硅耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷化耐火功能性填充料及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

陶瓷化聚合物是近年來出現(xiàn)的一種新型防火材料，它是在聚合物基體中添加一定比例的成瓷填料和助熔劑制得的復(fù)合材料，其在常溫下能夠保持高分子材料良好的柔性、物理機械性能及電絕緣性能，當遇到明火或處于高溫環(huán)境時，這種復(fù)合材料能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶灾涡缘奶沾审w，從而阻止火焰向材料內(nèi)部蔓延，隔火隔熱，達到防火目的。陶瓷化聚合物具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是用作電線電纜的絕緣耐火材料時，可在火災(zāi)發(fā)生過程中保持電路的暢通，避免電線短路，防止人員觸電，盡可能減少人身傷害和財產(chǎn)損失。

目前國內(nèi)外關(guān)于陶瓷化聚合物的研究主要集中于陶瓷化硅橡膠復(fù)合材料。該類材料以硅橡膠為基體，添加云母、硅灰石或粘土等硅酸鹽類成瓷填料，并混合部分助熔劑制備而成，并且已經(jīng)有比較成熟的產(chǎn)品投入市場，應(yīng)用在電線電纜領(lǐng)域。但是，此類陶瓷化硅橡膠大多依靠助溶劑在高溫作用下使無機成瓷填料相互粘結(jié)形成陶瓷結(jié)構(gòu)，存在以下問題：1）無機粉體表面改性多為物理包覆改性方式，改性效果不佳，無機成瓷填料與硅橡膠基體之間相容性差，具有明顯相界面，因此，材料的基礎(chǔ)力學性能較低，并且無機填料與硅橡膠基體之間沒有化學橋鍵，燃燒或高溫時不能相互反應(yīng)，因而成瓷轉(zhuǎn)換率低，不能滿足國標要求；2）要獲得滿足國標力學性能要求的材料，成瓷填料的加入量不能過高，導(dǎo)致復(fù)合材料燒后不能形成連續(xù)致密的陶瓷體，影響轉(zhuǎn)化后陶瓷體強度和完整性。

輻射接枝技術(shù)在材料科學領(lǐng)域被廣泛研究和應(yīng)用，利用輻射接枝技術(shù)對無機材料、有機高分子材料進行表面改性和加工是提高材料綜合性能的有效方法之一，其主要特點在于：

1、輻射接枝法比一般化學接枝法更易操作和控制，在室溫甚至低溫下也可完成；

2、輻射接枝反應(yīng)可以限制在反應(yīng)物表面或在制定厚度內(nèi)進行，也可以在反應(yīng)物內(nèi)部發(fā)生；此外，還可以根據(jù)需要控制接枝率；

3、輻射接枝反應(yīng)是由射線引發(fā)的，不需要向接枝體系加入引發(fā)劑等添加物，避免雜質(zhì)引入，可以得到非常純的接枝產(chǎn)物；

4、采用輻射接枝法改性高效環(huán)保。

近幾年，在公開的中國專利文獻中，不乏新型耐火材料專利。如：中國專利CN 102618040A“采用輻射交聯(lián)法制備可瓷化硅橡膠耐火材料”公開了一種采用輻射交聯(lián)法制備可瓷化硅橡膠耐火材料的方法，該專利所述輻射交聯(lián)可瓷化硅橡膠，是通過輻射技術(shù)使得硅橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使硅橡膠鏈段形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提高該材料的整體力學性能，從而制備獲得滿足使用力學強度要求的陶瓷化硅橡膠耐火材料。此種方法存在的不足之處在于：1）輻照交聯(lián)反應(yīng)主要在大分子硅橡膠鏈段上，陶瓷化填料和硅橡膠基體之間沒有化學橋鍵，硅橡膠的陶瓷化轉(zhuǎn)化率無明顯改變；2）所得陶瓷化硅橡膠耐火材料僅用于電線電纜領(lǐng)域。而通過輻射接枝對無機成瓷粉體進行表面改性處理，以獲得硅橡膠用的陶瓷化耐火功能性填充料，在相同成瓷填料填充量的情況下，用于提高陶瓷化轉(zhuǎn)化率和陶瓷體強度，目前卻未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有陶瓷化硅橡膠的缺陷，提供一種陶瓷化耐火功能性填充料及其制備方法和用途。本發(fā)明通過輻射接枝對無機成瓷粉體進行表面改性處理，在粉體表面引入有機聚硅氧烷基團，無機粉體與有機聚硅氧烷之間形成牢固的化學鍵，使其在燃燒過程中產(chǎn)生的裂解產(chǎn)物可以直接固定在無機粉體上，形成堅硬的殼體，從而提高陶瓷轉(zhuǎn)化率和陶瓷體強度，使材料的防火耐火性能得以有效提升；同時，輻照接枝改性使無機粉體與有機硅材料相容性改善，使得復(fù)合材料力學性能提高。該填充料可用于不同的有機硅材料為基體的陶瓷化耐火材料的制備，所得材料不但加工性能好，成本較低，生產(chǎn)便捷，而且粉體的分散性優(yōu)異，極大促進了所制成材料在火焰燃燒過程中的成瓷效果，形成的瓷體堅硬，有良好的隔火隔熱功能，極具應(yīng)用價值。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種陶瓷化耐火功能性填充料，其特征在于：原料按重量份的組成為：

成瓷粉體80～120份；

硅烷偶聯(lián)劑1～5份；

稀釋劑10～20份；

pH調(diào)節(jié)劑0.01～0.03份；

乙烯基聚硅氧烷2～6份；

陶瓷化助劑2～10份。

優(yōu)選的，原料按重量份的組成為：

成瓷粉體90～110份；

硅烷偶聯(lián)劑2～4份；

稀釋劑12～18份；

pH調(diào)節(jié)劑0.015～0.025份；

乙烯基聚硅氧烷3～5份；

陶瓷化助劑4～8份。