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  • 一種防火阻燃巖棉板及其制備方法與流程

    文檔序號(hào):42300174發(fā)布日期:2025-06-27 18:41閱讀:19來(lái)源:國(guó)知局

    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(gè)領(lǐng)域中,防火阻燃材料的應(yīng)用日益廣泛,特別是在對(duì)安全性能要求極高的場(chǎng)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(jiàn)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(shí)雖然不會(huì)產(chǎn)生明火,但其阻燃性能和熱穩(wěn)定性仍有待進(jìn)一步提升,以滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的安全需求。

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

    3、近年來(lái),隨著納米技術(shù)和相變材料的發(fā)展,研究者們開(kāi)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(guò)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(chǔ)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(wèn)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(shí)釋放有害氣體,甚至加劇火勢(shì)。基于此,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(shí)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(shí)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(jìn)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(wú)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(jìn)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(jī)中乳化20-30min,形成油/水乳液。

    6、作為進(jìn)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(jìn)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(kuò)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(jìn)行高速剪切乳化30-40min后即得。

    8、作為進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí),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(jìn)一步的技術(shù)方案,所述高速剪切乳化的速率為8000-9000rpm,時(shí)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(guò)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(guò)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(guò)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(qiáng)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(shí)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(shí),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(guò)相變儲(chǔ)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(guò)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(jìn)一步阻隔熱傳導(dǎo)。同時(shí),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(jìn)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(qiáng)了粘結(jié)劑的剛性,提高了材料的抗拉強(qiáng)度。同時(shí),納米tio2在粘結(jié)劑中的分散,可能通過(guò)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(qiáng)了整體的防火性能。

    18、本發(fā)明通過(guò)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(qiáng)度和高模量,能夠形成“橋聯(lián)”作用,增強(qiáng)材料的抗拉強(qiáng)度和厚度穩(wěn)定性。同時(shí),納米纖維的均勻分布也有助于提高材料的整體性能。

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