本发明涉及环保材料，具体地，涉及一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料及其制备方法。
背景技术：
近年来由于建筑外墙保温材料燃烧引起的重大火灾事故不断发生造成了严重的人员伤亡和财产损失，建筑易燃可燃外墙保温材料已成为一类新的火灾隐患。而现有的无机材料虽然耐热、阻燃效果好，但存在细小的纤维，既污染空气又易滋生细菌，已成为危害人们健康的隐患。
因此，提供一种具有极佳防火性能，又对人体健康影响较小的基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料及其制备方法，解决了现有的无机材料虽然耐热、阻燃效果好，但存在细小的纤维，既污染空气又易滋生细菌，已成为危害人们健康的隐患的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）将纳米二氧化硅和钛酸酯偶联剂混合，超声分散后得到混合液m；
（2）将混合液m、酚醛树脂、甘油三酯、无机纤维、二乙烯三胺、碳材料、分散剂、粘接剂和丙酮混合，经发泡工艺得到所述环保阻燃材料；
其中，相对于100重量份的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为300-400重量份；
相对于100重量份的混合液m，酚醛树脂的用量为20-40重量份，甘油三酯的用量为5-10重量份，无机纤维的用量为5-12重量份，二乙烯三胺的用量为2-8重量份，碳材料的用量为10-20重量份，分散剂的用量为1-2重量份，粘接剂的用量为1-2重量份，丙酮的用量为40-80重量份。
本发明还提供了一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料，所述基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料由上述的制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明提供了一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料的制备方法，所述制备方法包括：将纳米二氧化硅和钛酸酯偶联剂混合，超声分散后得到混合液m；将混合液m、酚醛树脂、甘油三酯、无机纤维、二乙烯三胺、碳材料、分散剂、粘接剂和丙酮混合，经发泡工艺得到所述环保阻燃材料；通过各原料之间的协同作用，使得制得的环保阻燃材料具备优良的阻燃性能和隔热性能，同时用于制备该环保阻燃材料的方法简单，原料易得。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）将纳米二氧化硅和钛酸酯偶联剂混合，超声分散后得到混合液m；
（2）将混合液m、酚醛树脂、甘油三酯、无机纤维、二乙烯三胺、碳材料、分散剂、粘接剂和丙酮混合，经发泡工艺得到所述环保阻燃材料；
其中，相对于100重量份的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为300-400重量份；
相对于100重量份的混合液m，酚醛树脂的用量为20-40重量份，甘油三酯的用量为5-10重量份，无机纤维的用量为5-12重量份，二乙烯三胺的用量为2-8重量份，碳材料的用量为10-20重量份，分散剂的用量为1-2重量份，粘接剂的用量为1-2重量份，丙酮的用量为40-80重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，相对于100重量份的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为350-380重量份；
相对于100重量份的混合液m，酚醛树脂的用量为25-35重量份，甘油三酯的用量为7-8重量份，无机纤维的用量为8-10重量份，二乙烯三胺的用量为4-6重量份，碳材料的用量为13-17重量份，分散剂的用量为1.3-1.6重量份，粘接剂的用量为1.3-1.6重量份，丙酮的用量为50-70重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，所述无机纤维选自玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩矿棉纤维中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，所述碳材料选自石墨、活性炭和木炭粉中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，所述分散剂选自甘油三酯三乙醇胺、椰子油二乙醇酰胺和十二烷基苯聚氧乙烯醚中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，所述粘接剂选自醋酸乙烯酯乳液、硅丙乳液和苯丙乳液中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，在步骤（1）中，超声分散的条件包括：超声分散的频率为5-10khz，超声分散的时间为5-10min。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的阻燃性能和隔热性能，在步骤（2）中，发泡工艺的条件包括：发泡的温度为300-500℃，发泡的时间为1-2h。
本发明还提供了一种基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料，所述基于纳米二氧化硅改性的环保阻燃材料由上述的制备方法制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将100g纳米二氧化硅和350g钛酸酯偶联剂混合，超声分散（超声分散的频率为5khz，超声分散的时间为5min）后得到混合液m；将100g混合液m、25g酚醛树脂、7g甘油三酯、8g玻璃纤维、4g二乙烯三胺、13g石墨、1.3g甘油三酯三乙醇胺、1.3g醋酸乙烯酯乳液和50g丙酮混合，经发泡工艺（发泡的温度为300℃，发泡的时间为1h）得到所述环保阻燃材料a1。
实施例2
将100g纳米二氧化硅和380g钛酸酯偶联剂混合，超声分散（超声分散的频率为10khz，超声分散的时间为10min）后得到混合液m；将100g混合液m、35g酚醛树脂、8g甘油三酯、10g硅酸铝纤维、6g二乙烯三胺、17g活性炭、1.6g椰子油二乙醇酰胺、1.6g硅丙乳液和70g丙酮混合，经发泡工艺（发泡的温度为500℃，发泡的时间为2h）得到所述环保阻燃材料a2。
实施例3
将100g纳米二氧化硅和365g钛酸酯偶联剂混合，超声分散（超声分散的频率为8khz，超声分散的时间为7min）后得到混合液m；将100g混合液m、30g酚醛树脂、7.5g甘油三酯、9g岩矿棉纤维、5g二乙烯三胺、15g木炭粉、1.4g十二烷基苯聚氧乙烯醚、1.4g苯丙乳液和60g丙酮混合，经发泡工艺（发泡的温度为400℃，发泡的时间为1.5h）得到所述环保阻燃材料a3。
实施例4
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，相对于100g的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为350g；相对于100g的混合液m，酚醛树脂的用量为25g，甘油三酯的用量为7g，无机纤维的用量为8g，二乙烯三胺的用量为4g，碳材料的用量为13g，分散剂的用量为1.3g，粘接剂的用量为1.3g，丙酮的用量为50g，得到环保阻燃材料a4。
实施例5
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，相对于100g的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为380g；相对于100g的混合液m，酚醛树脂的用量为35g，甘油三酯的用量为8g，无机纤维的用量为10g，二乙烯三胺的用量为6g，碳材料的用量为17g，分散剂的用量为1.6g，粘接剂的用量为1.6g，丙酮的用量为70g，得到环保阻燃材料a5。
对比例1
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，相对于100g的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为320g；相对于100g的混合液m，酚醛树脂的用量为20g，甘油三酯的用量为5g，无机纤维的用量为5g，二乙烯三胺的用量为2g，碳材料的用量为10g，分散剂的用量为1.1g，粘接剂的用量为1.1g，丙酮的用量为40g，得到环保阻燃材料d1。
对比例2
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，相对于100g的纳米二氧化硅，钛酸酯偶联剂的用量为400g；相对于100g的混合液m，酚醛树脂的用量为38g，甘油三酯的用量为10g，无机纤维的用量为12g，二乙烯三胺的用量为8g，碳材料的用量为20g，分散剂的用量为1.8g，粘接剂的用量为1.8g，丙酮的用量为80g，得到环保阻燃材料d2。
测试例
将制得的环保阻燃材料a1-a5、d1和d2进行抗压强度、导热系数以及燃烧速度测定。
表1
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。