本發(fā)明涉及巖棉板，具體的，涉及一種防火阻燃巖棉板及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在建筑、交通、能源等多個領(lǐng)域中，防火阻燃材料的應(yīng)用日益廣泛，特別是在對安全性能要求極高的場所，如高層建筑、地鐵、船舶等，防火阻燃材料的使用更是不可或缺。巖棉板作為一種常見的防火阻燃材料，因其優(yōu)異的隔熱性能和防火性能而備受青睞。然而，傳統(tǒng)的巖棉板在燃燒時雖然不會產(chǎn)生明火，但其阻燃性能和熱穩(wěn)定性仍有待進一步提升，以滿足更高標準的安全需求。

2、目前，市場上的巖棉板主要通過添加無機阻燃劑來提高其防火性能，但這些阻燃劑往往會影響材料的力學(xué)性能和加工性能。同時，傳統(tǒng)的巖棉板在導(dǎo)熱系數(shù)、厚度穩(wěn)定性和抗拉強度等方面也存在一定的局限性，難以滿足特定應(yīng)用場合對材料綜合性能的高要求。

3、近年來，隨著納米技術(shù)和相變材料的發(fā)展，研究者們開始嘗試將這些新技術(shù)應(yīng)用于巖棉板的制備中，以期獲得具有更優(yōu)異性能的防火阻燃材料。例如，通過添加納米粒子可以改善材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性；利用相變材料的儲能和釋能特性，可以調(diào)節(jié)材料的溫度響應(yīng)，提高其阻燃性能。

4、然而，現(xiàn)有技術(shù)中的防火阻燃巖棉板仍存在一些問題。一方面，納米粒子的分散性和相容性較差，難以在巖棉板中均勻分布，影響了其性能的發(fā)揮；另一方面，相變材料的選擇和封裝技術(shù)也是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵因素，不當(dāng)?shù)南嘧儾牧匣蚍庋b技術(shù)可能導(dǎo)致材料在燃燒時釋放有害氣體，甚至加劇火勢?；诖?，本發(fā)明提出了一種防火阻燃巖棉板及其制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種防火阻燃巖棉板及其制備方法，具有優(yōu)異的阻燃性能、良好的力學(xué)性能和加工性能，同時還具備較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較高的厚度穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提出一種防火阻燃巖棉板，由以下重量份的原料組成：玄武巖纖維70-80份、石蠟@二氧化硅相變微膠囊10-15份、生物基聚氨酯/納米tio2粘結(jié)劑12-15份、聚酰亞胺納米纖維5-8份、硼酸鋅2-3份、氫氧化鎂1-2份、硅烷偶聯(lián)劑0.5-1份和去離子水10-15份。

4、作為進一步的技術(shù)方案，所述石蠟@二氧化硅相變微膠囊的制備方法包括：將石蠟加熱至熔融，緩慢滴加至表面活性劑水溶液中，均質(zhì)乳化得到油/水乳液；向油/水乳液中加入無水乙醇，攪拌均勻，緩慢滴加正硅酸乙酯，并逐滴加入氨水調(diào)節(jié)ph至9-10，攪拌反應(yīng)后形成二氧化硅殼層包裹石蠟液滴；離心收集、洗滌干燥后即得。

5、作為進一步的技術(shù)方案，所述油/水乳液的配置方法包括：將5-10?g石蠟加熱至熔融，將1-3?g十二烷基硫酸鈉溶于100-200?ml去離子水中，配成表面活性劑水溶液；將熔融石蠟加入表面活性劑水溶液中，在10000-20000?rpm條件下高速均質(zhì)機中乳化20-30min，形成油/水乳液。

6、作為進一步的技術(shù)方案，所述石蠟和正硅酸乙酯的重量份比值為5-10：10-20。

7、作為進一步的技術(shù)方案，所述生物基聚氨酯/納米tio2粘結(jié)劑的制備方法包括：將蓖麻油與異佛爾酮二異氰酸酯混合，在70-80℃反應(yīng)3-4h；加入1,4-丁二醇擴鏈獲得預(yù)聚體，加入納米tio2與預(yù)聚體混合，在轉(zhuǎn)速為10000-11000rpm的條件下進行高速剪切乳化30-40min后即得。

8、作為進一步的技術(shù)方案，所述蓖麻油、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-丁二醇和納米tio2的重量份比值為65-70：22-28：1.5-2.5：15-25。

9、作為進一步的技術(shù)方案，所述聚酰亞胺納米纖維的制備方法包括：將聚酰亞胺分散于nmp溶劑中，200-300rpm條件下攪拌25-35min，加入十六烷基三甲基溴化銨作為分散劑，超聲處理2-3h；在電壓25-30kv，接收距離10-15cm，紡絲速度1-1.2ml/h條件下進行靜電紡絲后于50-60℃條件下真空干燥10-12h，最終形成直徑為100-200nm的聚酰亞胺納米纖維。

10、作為進一步的技術(shù)方案，所述聚酰亞胺、nmp溶劑和十六烷基三甲基溴化銨的重量份比值為20-24：90-100：0.5-1。

11、第二方面，本發(fā)明提出一種防火阻燃巖棉板的制備方法，步驟包括：將玄武巖纖維置于100-110℃烘箱中干燥2-3小時備用，將生物基聚氨酯/納米tio2粘結(jié)劑加入去離子水中，并將硅烷偶聯(lián)劑、硼酸鋅、氫氧化鎂加入其中，高速剪切乳化，依次加入玄武巖纖維、聚酰亞胺納米纖維及石蠟@二氧化硅相變微膠囊，200-240?rpm條件下攪拌10-15min，形成均勻漿料；將漿料注入模具，在0.5-1.0?mpa壓力下預(yù)壓5分鐘，隨后在4-6mpa壓力下加壓緊實，在溫度為70-80℃條件下固化2-3h，升溫至140-150℃條件下固化40-60min后即得所述防火阻燃巖棉板。

12、作為進一步的技術(shù)方案，所述高速剪切乳化的速率為8000-9000rpm，時間為20-30min。

13、本發(fā)明的工作原理及有益效果為：

14、本發(fā)明通過結(jié)合玄武巖纖維、石蠟@二氧化硅相變微膠囊、生物基聚氨酯/納米tio2粘結(jié)劑、聚酰亞胺納米纖維、硼酸鋅、氫氧化鎂等多種組分，構(gòu)建了一種全新的防火阻燃巖棉板體系。其中玄武巖纖維作為基體材料，具有高熱穩(wěn)定性和良好的力學(xué)性能；石蠟@二氧化硅相變微膠囊通過相變吸熱，有效降低材料在火災(zāi)中的溫度；生物基聚氨酯/納米tio2粘結(jié)劑不僅提供了良好的粘結(jié)性能，還通過納米tio2的光催化作用減少孔隙堵塞；聚酰亞胺納米纖維增強了材料的力學(xué)性能和厚度穩(wěn)定性。

15、本發(fā)明中硼酸鋅和氫氧化鎂作為阻燃劑，與巖棉基體協(xié)同作用，提高了材料的阻燃性能。硼酸鋅和氫氧化鎂在受熱時分解，吸收熱量并釋放水蒸氣，形成隔熱層，阻止火焰蔓延。同時，它們與玄武巖纖維基體協(xié)同作用，提高了材料的整體阻燃性能。

16、本發(fā)明首次將石蠟@二氧化硅相變微膠囊應(yīng)用于巖棉板中，通過相變儲能和納米孔隙的雙重作用，顯著降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。石蠟在相變過程中吸收大量熱量，有效減緩了熱量的傳遞；二氧化硅殼層作為隔熱屏障，進一步阻隔熱傳導(dǎo)。同時，相變微膠囊的納米孔隙結(jié)構(gòu)也增加了材料的熱阻，從而降低了導(dǎo)熱系數(shù)。

17、本發(fā)明采用生物基聚氨酯作為粘結(jié)劑，并加入納米tio2進行改性，提高了粘結(jié)劑的剛性和界面性能。這種生物基聚氨酯具有良好的環(huán)保性能和粘結(jié)性能；納米tio2的加入增強了粘結(jié)劑的剛性，提高了材料的抗拉強度。同時，納米tio2在粘結(jié)劑中的分散，可能通過其小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)，影響粘結(jié)劑的微觀結(jié)構(gòu)，減少熱傳導(dǎo)路徑，從而間接降低導(dǎo)熱系數(shù)。此外，納米tio2的光催化作用雖然在此主要不是用于光催化降解，但其存在可能有助于改善粘結(jié)劑的耐熱性，間接增強了整體的防火性能。

18、本發(fā)明通過靜電紡絲技術(shù)制備了聚酰亞胺納米纖維，并將其應(yīng)用于巖棉板中，顯著提高了材料的力學(xué)性能和厚度穩(wěn)定性。聚酰亞胺納米纖維具有高強度和高模量，能夠形成“橋聯(lián)”作用，增強材料的抗拉強度和厚度穩(wěn)定性。同時，納米纖維的均勻分布也有助于提高材料的整體性能。