具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，包括由90-95％的中空玻璃纤维与5-10％的铁磁性纤维混合编织成的织物基体结构，所述织物基体结构上涂有阻燃防火涂层，所述阻燃防火涂层上涂有隔热降温涂层；与现有技术相比，本发明的材料集合有隔热、阻燃和防电磁辐射的功能，可以广泛地应用在民用建筑、广播通讯大厦、重要会议室、指挥系统室，军民两用壳体材料及各种电磁屏蔽、热屏蔽场合，具有良好的隔热降温、阻燃防火、防电磁辐射效果。
【专利说明】具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功能材料【技术领域】，特别是涉及一种具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]夏天时，能源消耗量大，建筑物的隔热材料可以降低夏季建筑能耗，是实现建筑节能总体目标的必要环节。冬天时，建筑物的隔热材料又能阻挡外来寒流的侵入，保持室内温暖舒适；建筑物的阻燃材料和防电磁福射材料可以帮助建筑物免遭火灾的危险；建筑物内的家用电器的大量使用，使居室的空间环境遭到严重的破坏，计算机网络家庭的普及化、电冰箱、微波炉、电视机、洗衣机等的普遍使用，使室内失去洁净的空间环境。
[0003]现今，没有发现能有一种材料既具有好的隔热、降温性(如建筑内、外围护结构、军用壳体材料等急需用材)，又具有阻燃防火的特性且重要场合使用时还能防电磁波的辐射所带来的各种困扰。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料及其制备方法。
[0005]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:一种具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于它包括织物基体结构，所述织物基体结构为中空玻璃纤维和铁磁性纤维互纺编织成的磁性玻璃纤维布；所述织物基体结构上涂有阻燃防火涂层和隔热降温涂层。
[0006]所述织物基体结构的优选含量配比是:中空玻璃纤维为90-95%，铁磁性纤维为5-10%。
[0007]所述阻燃防火涂层包括10-20%的可膨胀石墨、10-20%的可膨胀片状水云母和60-80%的硅溶胶。
[0008]所述阻燃防火涂层在织物基体结构上的涂敷厚度为100-200 μ m。
[0009]所述隔热降温涂层包括8-15%的空心玻璃微珠、8-15%的粒度为50_100nm的二氧化硅和70-84%的硅溶胶。
[0010]所述隔热降温涂层的涂敷厚度为80-150 μ m。
[0011]上述具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能材料的制备方法:
[0012](I)将90-95%的中空玻璃纤维与5-10%的铁磁性纤维混合均匀编织而成为具有初步隔热降温防电磁辐射的织物基体结构；
[0013](2)在步骤(I)制得的织物基体结构上施涂阻燃防火涂层，控制其涂敷厚度为100-200 μ m，烘干；
[0014](3)在阻燃防火涂层上再施涂隔热降温涂层，控制其涂层厚度为80-150 μ m，烘干即成。[0015]所述阻燃防火涂层包括10-20%的可膨胀石墨、10-20%的可膨胀片状水云母和60-80%硅溶胶。
[0016]所述隔热降温涂层包括8-15%的空心玻璃微珠、8-15%的粒度为50_100nm的二氧化硅和70-84%的硅溶胶。
[0017]本发明的功能原理为:
[0018](I)本发明的隔热机理
[0019]材料的隔热性能是基于本发明的材料具有比重和导热系数小，且抗烧蚀性能好等特点,在同样条件下,隔热材料的单位面积质量与材料的P.λ/Cp值成正比，其中P为材料密度，λ为材料的导热系数，Cp为材料的比热容。由于各种隔热材料的比热容Cp变化不大，因此材料的隔热性能主要取决于研发和选用的填料的导热系数λ和密度P。由此可见，导热系数越小和密度越小的材料，则隔热性能就越好。
[0020]此外，材料的隔热性能除了与组成的化学成份有关之外、还取决于材料的结构状态和空隙率，如非金属无机材料的结构状态有晶体结构、微晶结构和玻璃态结构。结构状态不同的材料，其导热系数差别很大。众所周知，空气的导热系数比一般固体物质小得多，所以研发或选用带多孔性材质的可以大大降低导热系数。由此可见，只要通过改变材料结构状态和增加材料空隙率的方法，不仅可以大大降低材料的导热系数、减少材料的热容量，而且可以明显地提高材料的隔热性能。
[0021 ] 除了上述材料的隔热性能基于基本理论外，还应考虑材料研发或选用时的光学特性，要将本发明用在建筑内外墙上，还必须使材料对太阳辐射热的吸收率尽可能低，在可见光、近红外波段上的光吸收要越小越好。为减少太阳光的透射，则材料应具备尽可能大的散射或反射。
[0022]鉴于上述材料的隔热降温基本理论和机理，本发明采用导热率低的抗烧蚀性能好的中空玻璃纤维为基体材质。
[0023](2)本发明的阻燃机理
[0024]研究表明，燃烧反应是按自由基链式反应进行的，活泼的.0H自由基、OOH自由基及氧分子参与了反应所致。因此，材料为了达到阻燃灭火的功能就要求其材料本体应当具备阻隔或隔绝活性的.0H自由基、OOH等自由基和隔绝氧分子参与燃烧反应的能力。由上述原理可知，本发明材料涂敷含有可膨胀石墨和膨胀片状水云母的涂层，可以将活性的自由基和氧分子进行隔绝而达到阻燃灭火的目的。如当有火灾发生时，可膨胀石墨、膨胀水云母会迅速发生膨胀而吸热降温以及它优越的阻隔空气特性而达到阻燃灭火的功能。
[0025]此外，本发明的织物基体结构是采用耐高温不燃物的玻璃纤维编织而成，这样的材料结构完全保证了整个材料体系能够起到阻燃防火和隔热降温的作用。
[0026](3)本发明的防电磁辐射机理
[0027]本发明引入了可膨胀石墨和金属磁性纤维。由于可膨胀石墨既能够阻燃防火又是导电性材质，而金属磁性纤维是导磁性材质，因而通过合适的化学组成进行阻抗匹配可以获得性能优良的防电磁辐射材料和电磁波吸收材料。
[0028]与现有技术相比，本发明的材料集隔热、阻燃和防电磁辐射的功能于一体，可以广泛地应用在民用建筑、广播通讯大厦、重要会议室、指挥系统室，军民两用壳体材料及各种电磁屏蔽、热屏蔽场合，具有良好的隔热降温、阻燃防火、防电磁辐射效果。【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1所示为本发明电磁波吸收效能的数据图之一；
[0030]图2所示为本发明电磁波吸收效能的数据图之二。
【具体实施方式】
[0031]以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]实施例1:
[0033]制备隔热、阻燃和防电磁辐射的材料:
[0034](I)将95%的中空玻璃纤维与5%的铁磁性纤维混合均匀编织而成为具有初步隔热降温防电磁辐射的织物基体结构；
[0035](2)在步骤(1)制得的织物基体结构上施涂阻燃防火涂层，控制其涂敷厚度为100 μ m,烘干；
[0036](3)在阻燃防火涂层上再施涂隔热降温涂层，控制其涂层厚度为80 μ m,烘干即成。
[0037]所述阻燃防火涂层包括10%的可膨胀石墨、10%的可膨胀片状水云母和80%的硅溶胶。
[0038]所述隔热降温涂层包括8%的空心玻璃微珠、10%的二氧化硅和82%的硅溶胶。
[0039]所述二氧化硅的粒度为50nm。
[0040]将该实施例1制备的材料用在民用建筑内外墙衬垫上，测其使用效果如下:
[0041]1.夏季隔热降温效果
[0042]
【权利要求】
1.一种具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于它包括织物基体结构，所述织物基体结构为中空玻璃纤维和铁磁性纤维互纺编织成的磁性玻璃纤维布；所述织物基体结构上涂有阻燃防火涂层和隔热降温涂层。
2.根据权利要求1所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于所述织物基体结构的含量配比是:中空玻璃纤维为90-95%，铁磁性纤维为5-10%。
3.根据权利要求1所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于所述阻燃防火涂层包括10-20%的可膨胀石墨、10-20%的可膨胀片状水云母和60-80%的硅溶胶。
4.根据权利要求3所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于所述阻燃防火涂层的涂敷厚度为100-200 μ m。
5.根据权利要求1所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于所述隔热降温涂层包括8-15%的空心玻璃微珠、8-15%的粒度为50-100nm的二氧化硅和70-84%的硅溶胶。
6.根据权利要求5所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，其特征在于所述隔热降温涂层的涂敷厚度为80-150 μ m。
7.上述具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将90-95%的中空玻璃纤维与5-10%的铁磁性纤维混合均匀编织而成为具有初步隔热降温防电磁辐射的织物基体结构； (2)在步骤(I)制得的织物基体结构上施涂阻燃防火涂层，控制其涂敷厚度为100-200 μ m，烘干； (3)在步骤⑵制得的阻燃防火涂层上再施涂隔热降温涂层，控制其涂层厚度为80-150 μ m，烘干即成。
8.根据权利要求7所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能材料的制备方法，其特征在于所述隔热降温涂层包括8-15%的空心玻璃微珠、8-15%的粒度为50-100nm的二氧化硅和70-84%的硅溶胶。
9.根据权利要求7所述的具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能材料的制备方法，其特征在于所述隔热降温涂层包括8-15%的空心玻璃微珠、8-15%的二氧化硅和70-84%的硅溶胶。
【文档编号】B32B19/04GK103847167SQ201210504389
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】陈利民, 陈俊声 申请人:天津宇航科技发展有限公司