一种建材用复合纳米材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种建材用复合纳米材料及其制备方法。


背景技术：

2.在建筑工程中，常因为考虑建设成本和环保等因素，选用瓦楞板、彩钢瓦等建筑材料施工建设如仓库、车库、厂房、车间、养殖场、活动板房等易施工、易拆除的建筑，但是目前使用以弹性体耐候树脂为主要成分的纳米防腐瓦在使用时存在抗压性能不佳的问题，导致在施工或者长时间使用出现变形、磨损等情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种建材用复合纳米材料及其制备方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种建材用复合纳米材料，包括以下重量份数的原料：聚丙烯树脂40-70份、改性剂5-12份、聚氨酯化合物15-20份、分散剂2-5份、改性云母粉5-12份、填料5-15份；
6.改性云母粉由石墨烯和壳聚糖的复配作用改性得到；
7.改性剂包括纳米碳化硅和纳米二氧化硅。
8.所述聚氨酯化合物包括重量比为10：(5-10)的软质聚氨酯和硬质聚氨酯。
9.所述纳米碳化硅和纳米二氧化硅的的重量比为(4-8)：(1-4)。
10.所述改性云母粉的制备方法包括以下步骤：按照20：(1-6)：(1-2)：(5-8)：(5-15)的重量比依次称取云母粉、石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂、壳聚糖、有机醇；将壳聚糖倒入酸性溶液中混合得到浓度为4-10％的混合溶液a；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为2-15％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、有机醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉。
11.所述酸性溶液的ph值为6-6.5，且酸性溶液的浓度为1-9％。
12.上述建材用复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
13.按照重量份数称取各组分；
14.将聚丙烯树脂和聚氨酯化合物加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和改性剂混合后与改性云母粉、填料一同添加至熔融混合物中；
15.冷却得到复合纳米材料。
16.分散剂和改性剂混合后与改性云母粉、填料的添加分三次进行，每次添加总量的三分之一。
17.分散剂和改性剂混合后与改性云母粉、填料添加时，以280-340r/min的转速搅拌熔融混合物。
18.上述建材用复合纳米材料在建筑施工中的应用，包括应用于建造仓库、养殖场、活
动板房。
19.在复合材料中添加改性云母粉，云母粉具备良好的耐火性、耐化性腐蚀性、吸附力强等优异的物理化学特性，而且结晶构造为层状，混合在聚丙烯树脂和聚氨酯化合物中，可贴合在聚丙烯和聚氨酯大分子上，使得聚丙烯和聚氨酯大分子获得更高的冲击强度，从而有效增强聚丙烯树脂和聚氨酯化合物的力学性能；且聚氨酯化合物中的软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，有着良好的稳定性、耐化学性和力学性能，具有优良抗压性能；而硬质聚氨酯具备质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品的优良性能；聚丙烯树脂本身也具备耐化学性、耐热性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能。使得制备得到的复合纳米材料具备更加优良的阻燃性能、抗压性能等。
20.改性云母粉在制备过程中先将石墨烯和云母粉进行改性反应，再与壳聚糖酸溶液混合，并添加有机醇与溶液中的酸进一步反应，使得壳聚糖大分子能够将石墨烯一同包覆在云母粉的外部，使得石墨烯对云母进行接枝改性并增加云母的力学性能，还通过石墨烯对云母改性的方式向复合纳米材料中添加石墨烯，利用云母的高吸附性避免石墨烯与聚丙烯树脂等原料融合不充分的问题。
具体实施方式
21.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.在建筑工程中，常因为考虑建设成本和环保等因素，选用瓦楞板、彩钢瓦等建筑材料施工建设如仓库、车库、厂房、车间、养殖场、活动板房等易施工、易拆除的建筑，但是目前使用的瓦楞板、彩钢瓦等在使用时存在抗压性能不佳的问题，导致在施工或者长时间使用出现变形、磨损等情况。为了解决上述技术问题，本发明提出了一种建材用复合纳米材料及其制备方法。
23.在本发明实施例中，所述一种建材用复合纳米材料，包括以下重量份数的原料：聚丙烯树脂40-70份、改性剂5-12份、聚氨酯化合物15-20份、分散剂2-5份、改性云母粉5-12份、填料5-15份；
24.改性云母粉由石墨烯改性得到；
25.改性剂包括纳米碳化硅和纳米二氧化硅。
26.本发明中，在复合材料中添加改性云母粉，云母粉具备良好的耐火性、耐化性腐蚀性、吸附力强等优异的物理化学特性，而且结晶构造为层状，混合在聚丙烯树脂和聚氨酯化合物中，可贴合在聚丙烯和聚氨酯大分子上，使得聚丙烯和聚氨酯大分子获得更高的冲击强度，从而有效增强聚丙烯树脂和聚氨酯化合物的力学性能。
27.本发明中，聚氨酯化合物中的软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，有着良好的稳定性、耐化学性和力学性能，具有优良抗压性能；而硬质聚氨酯具备质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品的优良性能；聚丙烯树脂本身也具备耐化学性、耐热性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能。使得制备得到的复合纳米材料具备更加优良的阻燃性能、抗压性能等。
28.本发明中，改性云母粉在制备过程中先将石墨烯和云母粉进行改性反应，再与壳聚糖酸溶液混合，并添加有机醇与溶液中的酸进一步反应，使得壳聚糖大分子能够将石墨
烯一同包覆在云母粉的外部，使得石墨烯对云母进行接枝改性并增加云母的力学性能，还通过石墨烯对云母改性的方式向复合纳米材料中添加石墨烯，利用云母的高吸附性避免石墨烯与聚丙烯树脂等原料融合不充分的问题。
29.本发明中，在原料中添加由纳米碳化硅和纳米二氧化硅组成的改性剂，增加复合材料的耐磨性能和硬度；添加填料可有效增加复合材料的防火性和隔热性。
30.下面结合具体实施例对本发明的一种建材用复合纳米材料及其制备方法的技术效果做进一步的说明，但这些实施例所提及的具体实施方法只是对本发明的技术方案进行的列举解释，并非限制本发明的实施范围，凡是依据上述原理，在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
31.实施例1
32.称取云母粉20克、石墨烯粉末1克、钛酸酯偶联剂1克、壳聚糖5克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6且浓度为1％的酸性溶液中混合得到浓度为4％的混合溶液a；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为2％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、异丁醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉；
33.称取聚丙烯树脂40克、纳米碳化硅4克、纳米二氧化硅1克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯5克、分散剂2克、改性云母粉5克、空心陶瓷微珠5克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心陶瓷微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以280r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
34.实施例2
35.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为15％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、异丁醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉；
36.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
37.实施例3
38.称取云母粉20克、石墨烯粉末3.5克、钛酸酯偶联剂1.5克、壳聚糖6.5克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.2且浓度为4.5％的酸性溶液中混合得到浓度为7％的混合溶液a；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为9％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、异丁醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉；
39.称取聚丙烯树脂55克、纳米碳化硅6克、纳米二氧化硅2.5克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯7.5克、分散剂3.5克、改性云母粉8.5克、空心玻璃微珠10克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以310r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
40.实施例4
41.称取云母粉20克、石墨烯粉末5.5克、钛酸酯偶联剂1.8克、壳聚糖7克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
42.称取聚丙烯树脂65克、纳米碳化硅7克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯9克、硬质聚氨酯9克、分散剂4克、改性云母粉10克、空心玻璃微珠12克；同实施例2制备方法得到复合纳米材料。
43.实施例5
44.称取云母粉20克、石墨烯粉末2克、钛酸酯偶联剂1.2克、壳聚糖6克；同实施例1制备方法得到改性云母粉；
45.称取聚丙烯树脂45克、纳米碳化硅3克、纳米二氧化硅3克、软质聚氨酯8克、硬质聚氨酯8克、分散剂3克、改性云母粉6克、空心玻璃微珠6克；同实施例1制备方法得到复合纳米材料。
46.实施例6
47.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为15％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、异丁醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉；
48.称取聚丙烯树脂40克、纳米碳化硅4克、纳米二氧化硅1克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯5克、分散剂2克、改性云母粉5克、空心玻璃微珠5克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以280r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
49.实施例7
50.称取云母粉20克、石墨烯粉末1克、钛酸酯偶联剂1克、壳聚糖5克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6且浓度为1％的酸性溶液中混合得到浓度为4％的混合溶液a；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为2％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、异丁醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉；
51.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
52.本发明实施例1-7中选用的酸性溶液为盐酸溶液；钛酸酯偶联剂选自南京优普化工有限公司的双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物；聚丙烯树脂选自山东喜玛供应链管理有限公司；软质聚氨酯选自东莞市德继塑胶原料有限公司；硬质聚氨酯选自廊坊昌义保温材料有限公司；分散剂选自江苏省海安石油化工厂；且纳米碳化硅、纳米二氧化硅的粒径均为15-25nm。
53.实施例8
54.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳
聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
55.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、选自苏州锐锋塑胶科技有限公司的分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
56.实施例9
57.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
58.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、选自任丘市浩达机电化工有限公司的分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
59.实施例10
60.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
61.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、选自广州梵泰新材料科技有限公司的分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
62.实施例11
63.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、选自南京轩浩新材料科技有限公司的型号为nxh-4111的钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
64.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
65.实施例12
66.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、选自湖北兴恒业科技有限公司的钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
67.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
68.实施例13
69.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、选自昆山市迈吉森复合材料有限公司的钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
70.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质
聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
71.实施例14
72.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的硝酸溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
73.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
74.实施例15
75.称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的硫酸溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；同实施例2的制备方法得到改性云母粉；
76.称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；同实施例2的制备方法得到复合纳米材料。
77.对本发明实施例1-7制备所得的复合纳米材料的抗压强度、硬度和防火性能。将本发明实施例1-7制备所得的复合纳米材料放入内径为8cm
×
8cm
×
0.5cm的模具中至填满，并冲压定型得到测试样品，对测试样品进行挤压，记录测试样品发生变形时的压力值，即得抗压强度；将测试样品在25℃的室温下放在刚性试台上，垂直于测试样品施加试验力并在7秒内达到规定试验力值，保持试验力14秒，然后使用光学测量装置测量压痕直径，再根据gb/t 231.1-2018中公布的《不同材料推荐的试验力与压头球直径平方的比率》中给出的公式计算出布氏硬度值；将测试样品竖直放在与产生氮氧混合气流的装置连通的玻璃燃烧筒中，点燃测试样品的顶端，混合气流中的氧浓度会持续下降，直至火焰熄灭，并根据玻璃燃烧筒中最终氧浓度计算得出极限氧指数。选取市面常见的瓦楞板作为对照组，测试瓦楞板的抗压强度、布氏硬度和极限氧指数。且测试结果见表1所示：
78.表格1
[0079][0080]
综上，从表1可知，经本发明实施例1-7制备所得的复合纳米材料的抗压强度、硬度和阻燃性能均优于对照组的瓦楞板的抗压强度、硬度和阻燃性能。其中实施例2制备所得的复合纳米材料的性能最佳。
[0081]
进一步，本发明还对该一种建材用复合纳米材料及其制备方法中工艺条件作了系统研究，以下仅对工艺条件改变对复合纳米材料效果影响显著的试验方案进行说明，均以实施例2的工艺条件作为基础，具体见对比例1-10：
[0082]
对比例1
[0083]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0084]
称取聚丙烯树脂70克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0085]
对比例2
[0086]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0087]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0088]
对比例3
[0089]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0090]
称取聚丙烯树脂70克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0091]
对比例4
[0092]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0093]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0094]
对比例5
[0095]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0096]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0097]
对比例6
[0098]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0099]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0100]
对比例7
[0101]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克；同实施例2制备方法得到改性云母粉；
[0102]
称取纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0103]
对比例8
[0104]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0105]
对比例9
[0106]
称取云母粉20克、石墨烯粉末6克、钛酸酯偶联剂2克；将云母粉和石墨烯粉末、钛酸酯偶联剂充分混合后干燥得到改性云母粉；
[0107]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0108]
对比例10
[0109]
称取云母粉20克、钛酸酯偶联剂2克、壳聚糖8克、异丁醇5克；将壳聚糖倒入ph值为6.5且浓度为9％的酸性溶液中混合得到浓度为10％的混合溶液a；将云母粉和钛酸酯偶联剂充分混合后倒入水中混合得到浓度为15％的混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b、异丁醇充分混合后，过滤、干燥得到改性云母粉；
[0110]
称取聚丙烯树脂70克、纳米碳化硅8克、纳米二氧化硅4克、软质聚氨酯10克、硬质聚氨酯10克、分散剂5克、改性云母粉12克、空心玻璃微珠15克；将聚丙烯树脂和软质聚氨酯、硬质聚氨酯加热至熔融，混合得到熔融混合物，将分散剂和纳米碳化硅、纳米二氧化硅混合后，与改性云母粉、空心玻璃微珠一同分三次添加至熔融混合物中，且每次添加总量的三分之一，添加时以340r/min的转速搅拌熔融混合物；冷却得到复合纳米材料。
[0111]
对本发明对比例1-10制备所得的复合纳米材料的抗压强度、硬度和防火性能。将本发明对比例1-10制备所得的复合纳米材料放入内径为8cm
×
8cm
×
0.5cm的模具中至填满，并冲压定型得到测试样品，对测试样品进行挤压，记录测试样品发生变形时的压力值，即得抗压强度；将测试样品在25℃的室温下放在刚性试台上，垂直于测试样品施加试验力并在7秒内达到规定试验力值，保持试验力14秒，然后使用光学测量装置测量压痕直径，再根据gb/t 231.1-2018中公布的《不同材料推荐的试验力与压头球直径平方的比率》中给出的公式计算出布氏硬度值；将测试样品竖直放在与产生氮氧混合气流的装置连通的玻璃燃烧筒中，点燃测试样品的顶端，混合气流中的氧浓度会持续下降，直至火焰熄灭，并根据玻璃燃烧筒中最终氧浓度计算得出极限氧指数。选取市面常见的瓦楞板作为对照组，测试瓦楞板的抗压强度、布氏硬度和极限氧指数。且测试结果见表2所示：
[0112]
表2
[0113][0114]
综上，从表2中对比例1-3的数据可知，改性剂的组成对抗压强度和硬度均有着显著影响；从对比例4-7可知聚氨酯和聚丙烯的组成对抗压强度、硬度和阻燃性能均有影响；从对比例8-10可知云母粉的改性组成对抗压强度、硬度和阻燃性能均有影响，其中对阻燃性能影响最为显著。
[0115]
其中对比例1添加的改性剂中没有添加纳米碳化硅；对比例2添加的改性剂中没有添加纳米二氧化硅；对比例3在制备过程中没有添加改性剂；对比例4在制备过程中添加的聚氨酯化合物中没有软质聚氨酯；对比例5在制备过程中添加的聚氨酯化合物中没有硬质聚氨酯；对比例6在制备过程中没有添加聚氨酯化合物；对比例7在制备过程中没有添加聚丙烯树脂；对比例8在制备过程中添加的未改性的云母粉；对比例9在对云母粉进行改性时没有添加壳聚糖；对比例10在制备改性云母粉时没有添加石墨烯。
[0116]
综上，本实施例中提出的一种建材用复合纳米材料及其制备方法，在复合材料中添加改性云母粉，云母粉具备良好的耐火性、耐化性腐蚀性、吸附力强等优异的物理化学特性，而且结晶构造为层状，混合在聚丙烯树脂和聚氨酯化合物中，可贴合在聚丙烯和聚氨酯大分子上，使得聚丙烯和聚氨酯大分子获得更高的冲击强度，从而有效增强聚丙烯树脂和聚氨酯化合物的力学性能；且聚氨酯化合物中的软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，有着良好的稳定性、耐化学性和力学性能，具有优良抗压性能；而硬质聚氨酯具备质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品的优良性能；聚丙烯树脂本身也具备耐化学性、耐热性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能。使得制备得到的复合纳米材料具备更加优良的阻燃性能、抗压性能等。
[0117]
改性云母粉在制备过程中先将石墨烯和云母粉进行改性反应，再与壳聚糖酸溶液混合，壳聚糖大分子能够将石墨烯一同包覆在云母粉的外部，使得石墨烯对云母进行接枝改性并增加云母的力学性能，还通过石墨烯对云母改性的方式向复合纳米材料中添加石墨烯，利用云母的高吸附性避免石墨烯与聚丙烯树脂等原料融合不充分的问题。
[0118]
在原料中添加由纳米碳化硅和纳米二氧化硅组成的改性剂，增加复合材料的耐磨性能和硬度；添加填料可有效增加复合材料的防火性和隔热性。
[0119]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。