本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种消防门芯材及其制备方法。
背景技术
防火门是指在一定时间内能满足耐火稳定性、完整性和隔热性要求的门。它是设在防火分区间、疏散楼梯间、垂直竖井等具有一定耐火性的防火分隔物。防火门除具有普通门的作用外，更具有阻止火势蔓延和烟气扩散的作用，可在一定时间内阻止火势的蔓延，确保人员疏散。
防火门芯板是填充于防火门中的材料，作为钢制防火门的填芯材料，一种是硅酸铝棉板，其生产过程中需要高温烧结制棉，存在高能耗和环境污染的缺陷，特别是其板材是由添加的有机粘结剂成型，不仅不防水，其粘结剂遇火产生大量有害烟雾，已禁止使用；另一种是珍珠岩板，虽然具有不燃、轻质、隔音、隔热等优点，但是膨胀珍珠岩是一种密度很小在生产过程中很易产生粉尘的物质，粉尘污染严重会对人体的健康造成损害，同时，其强度很差，有资料显示其运输和安装过程中的破损率高达30％以上，不仅增加了使用成本，其易碎缺陷也影响该板材的防火、保温和隔音效果；还有一种是蛭石防火板，该板材不仅存在类似珍珠岩板岩的易碎缺陷，还存在工艺复杂、价格高于前述两种板材的问题；再有一种是菱镁材料与发泡剂混合成型，其为现在多数防火门企业选用的材料，但其存在易变形、返卤、硬度下降等问题。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目是提供一种消防门芯材及其制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供了一种消防门芯材，至少由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉10-15份，氢氧化铝10-15份，耐火陶瓷10-20份，含硅氮磷的膨胀型阻燃材料30-50份，凹凸棒土10-15份，磷酸三甲酚酯3-8份，羧甲基纤维素5-10份，分散剂1-2份，消泡剂1.5-2份，溶剂油30-50份，二甲基硅油5-15份，
其中，含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的结构式为：
式中，n为460-990之间的整数；r为烷基。
至少由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉13份，氢氧化铝12份，耐火陶瓷15份，含硅氮磷的膨胀型阻燃材料40份，凹凸棒土12份，磷酸三甲酚酯6份，羧甲基纤维素7份，分散剂1.5份，消泡剂1.7份，溶剂油40份，二甲基硅油10份。
n为590-800之间的整数；r选自甲基、乙基、丙基和异丙基。
本发明还提供了一种消防门芯材的制备方法，包括以下步骤：
(1)式i所示的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备：
(1.1)在惰性气体的保护、室温条件下，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；
(1.2)在惰性气体的保护、350～400℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在催化剂作用下反应，冷却至300℃；
(1.3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温1-3h，冷却，真空干燥即得；
(2)消防门芯材的制备：按配方量称量原料；将磷酸三甲酚酯、羧甲基纤维素、分散剂、消泡剂、二甲基硅油依次加入溶剂油中，混匀，得混合液中；将含硅氮磷的膨胀型阻燃材料粉碎，加入混合液中，混合；再加入轻烧镁粉、氢氧化铝、耐火陶瓷、凹凸棒土，混合，挥干，即得。
步骤(1.1)中，所述氯硅烷选自三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三丙基氯硅烷、二甲基乙基氯硅烷、二甲基丙基氯硅烷和二乙基甲基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶(3～4)；反应时间为2-4h；膦酸二甲酯与氯硅烷反应的溶剂选自二氯甲烷、氯仿和丙酮。
步骤(1.2)中，催化剂选自无水氯化镁、磷酸三苯酯、三乙胺中的一种或几种；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶(1～1.2)；反应时间为3-5h。
步骤(1.3)中，三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1-1.2倍，以摩尔数计。
有益效果：该消防门芯材制备工艺简单，能够易于规模化生产，阻燃效果好。
该消防门芯材中使用的阻燃材料分子量大、热稳定性好，与溶剂油和其它高分子材料之间有较好的相容性，与其他成分组合制备防火涂料等，不易析出；分子中含有有机硅结构，具有良好的成炭效果，燃烧时会形成硅氧或硅碳键的无机隔氧绝热保护层，既组织燃烧分解物外泄，又抑制了进一步热分解；分子结构中含氮和磷，在燃烧时会起到凝结剂的作用，在碳化物表面形成保护膜，隔绝空气；该阻燃材料合成工艺简单，原料价廉易得，能够易于规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为二氯甲烷，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应3h，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为三甲基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.5；
(2)在惰性气体的保护、370℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在无水氯化镁作用下反应4h，冷却至300℃；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1；
取样，水洗、烘干和粉碎，产品聚合度750，1％的热失重分解温度为247.6℃。
(3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温2h，冷却，真空干燥即得；三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1.1倍，以摩尔数计。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度750，1％的热失重分解温度为269.5℃。
实施例2
含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为二氯甲烷，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应3h，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为三乙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3；
(2)在惰性气体的保护、350℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在无水氯化镁作用下反应4h，冷却至300℃；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1。
取样，水洗、烘干和粉碎，产品聚合度990，1％的热失重分解温度为235.7℃。
(3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温2h，冷却，真空干燥即得；三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1.1倍，以摩尔数计。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度990，1％的热失重分解温度为258.4℃。
实施例3
含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为氯仿，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应2h，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为三丙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶4；
(2)在惰性气体的保护、350℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在磷酸三苯酯作用下反应3h，冷却至300℃；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1。
取样，水洗、烘干和粉碎，产品聚合度800，1％的热失重分解温度为237.6℃。
(3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温3h，冷却，真空干燥即得；三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1倍，以摩尔数计。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度800，1％的热失重分解温度为257.5℃。
实施例4
含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为丙酮，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应2h，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为二甲基乙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.2；
(2)在惰性气体的保护、360℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在磷酸三苯酯作用下反应3h，冷却至300℃；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1。
取样，水洗、烘干和粉碎，产品聚合度460，1％的热失重分解温度为219.1℃。
(3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温3h，冷却，真空干燥即得；三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1倍，以摩尔数计。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度460，1％的热失重分解温度为253.6℃。
实施例5
含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为丙酮，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应4h，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为二乙基甲基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.8；
(2)在惰性气体的保护、390℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在三乙胺作用下反应5h，冷却至300℃；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.2。
取样，水洗、烘干和粉碎，产品聚合度680，1％的热失重分解温度为231.2℃。
(3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温1h，冷却，真空干燥即得；三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1.2倍，以摩尔数计。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度680，1％的热失重分解温度为259.4℃。
实施例6
含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为丙酮，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应4h，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为二甲基丙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.5；
(2)在惰性气体的保护、380℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在三乙胺作用下反应5h，冷却至300℃；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1。
取样，水洗、烘干和粉碎，产品聚合度590，1％的热失重分解温度为229.0℃。
(3)以10℃/h的速度降温至250℃，同时加入三聚氰酸二酰胺；恒温1h，冷却，真空干燥即得；三聚氰酸二酰胺的用量为三聚氰胺的1.2倍，以摩尔数计。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度590，1％的热失重分解温度为260.2℃。
利用实施例1至6的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料制备消防门芯材，方法如下：按配方量称量原料；将磷酸三甲酚酯、羧甲基纤维素、分散剂、消泡剂、二甲基硅油依次加入溶剂油中，混匀，得混合液中；将含硅氮磷的膨胀型阻燃材料粉碎，加入混合液中，混合；再加入轻烧镁粉、氢氧化铝、耐火陶瓷、凹凸棒土，混合，挥干，即得。
制得一批消防门芯材，组份如下：
消防门芯材1：由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉13份，氢氧化铝12份，耐火陶瓷15份，实施例1的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料40份，凹凸棒土12份，磷酸三甲酚酯6份，羧甲基纤维素7份，分散剂1.5份，消泡剂1.7份，溶剂油40份，二甲基硅油10份。
经检验，该制品按gb8624-2006判定，燃烧性能符合a1级的规定要求。
消防门芯材2：由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉13份，氢氧化铝12份，耐火陶瓷15份，实施例1的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料40份，凹凸棒土12份，磷酸三甲酚酯6份，羧甲基纤维素7份，分散剂1.5份，消泡剂1.7份，溶剂油40份，二甲基硅油10份。
经检验，该制品按gb8624-2006判定，燃烧性能符合a1级的规定要求。
消防门芯材3：由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉10份，氢氧化铝15份，耐火陶瓷10份，实施例2的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料50份，凹凸棒土10份，磷酸三甲酚酯8份，羧甲基纤维素5份，分散剂2份，消泡剂2份，溶剂油30份，二甲基硅油15份。
经检验，该制品按gb8624-2006判定，燃烧性能符合a1级的规定要求。
消防门芯材4：由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉10份，氢氧化铝15份，耐火陶瓷10份，实施例2的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料50份，凹凸棒土10份，磷酸三甲酚酯8份，羧甲基纤维素5份，分散剂2份，消泡剂2份，溶剂油30份，二甲基硅油15份。
经检验，该制品按gb8624-2006判定，燃烧性能符合a1级的规定要求。
消防门芯材5：由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉15份，氢氧化铝10份，耐火陶瓷20份，实施例1的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料30份，凹凸棒土15份，磷酸三甲酚酯3份，羧甲基纤维素10份，分散剂1份，消泡剂1.5份，溶剂油50份，二甲基硅油5份。
经检验，该制品按gb8624-2006判定，燃烧性能符合a1级的规定要求。
消防门芯材6：由以下重量份的组份制成：轻烧镁粉15份，氢氧化铝10份，耐火陶瓷20份，实施例3的含硅氮磷的膨胀型阻燃材料30份，凹凸棒土15份，磷酸三甲酚酯3份，羧甲基纤维素10份，分散剂1份，消泡剂1.5份，溶剂油50份，二甲基硅油5份。
经检验，该制品按gb8624-2006判定，燃烧性能符合a1级的规定要求。