专利名称：：介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法。
背景技术：
：织物防火隔热较好的办法是使用涂层的方法在织物与外界形成一个隔热层，隔热层的作用是防止热量传入被除却的空间，其应具有的主要特性是导热系数小、容量小、耐高温性好。导热系数k是物质的物理性质之一。其值的大小反映物质导热能力的强弱，其值越大，导热能力越强。通常根据导热系数的数值来选择合适的导热材料，需要减小导热速率的场合选用导热系数小的材料。而原有的耐高温聚合物材料为聚芳醚砜(以下简称为PES)，其导热系数为0.086/mk或杂萘联苯聚醚砜酮(以下简称为PPESK)，其导热系数为0.076/mk，它们的隔热性能都不好，限制了它们在隔热材料上的应用。水化云母矿——蛭石能满足上述大部分的要求，具备导热系数小、隔热良好的特点，并且在化学物质的分解、脱水、产生惰性气体使材料表面含氧量减少、升华和幅射等情况下仍能显示出其防护特性。它不会给结构增重，同时又能保证机械化生产出的材料具有高效的耐火性。
发明内容本发明的目的是提供一种导热系数较低的隔热材料的制备方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法。本发明的技术原理是通过蛭石层间无机阳离子与有机阳离子化合物的离子置换作用，增加蛭石层间距，再结合物理研磨和高压微射流均质等手段制备出介观尺度的片状蛭石。再用干法和湿法将无机介观尺度片状蛭石与耐高温聚合物复合成膜，利用无机蛭石的耐高温性能、对热辐射的反射/吸收作用，提高耐高温聚合物材料膜的耐明火和隔热性能。本发明的具体步骤是步骤l、蛭石原矿进行研磨2h100h，筛选出粒径小于10um的蛭石，自然干燥；步骤2、将步骤1制备得到的蛭石浸泽在二次蒸馏水中，加入18倍阳离子交换的用量的烷基季钹盐化合物，在5CrC8(TC的温度条件下，搅拌反应6hl()0h，对筛选的蛭石进行有机膨胀改性；歩骤3、用去离子水反复洗涤歩骤2制备得到的蛭石，直到无Br—、Cr存在，随后自然干燥；歩骤4、以通过歩骤3得到的蛭石重量为100%计，浸泽在1050倍的二次蒸馏水中，再加入分散剂20%100%;所述的分散剂为十二垸基硫酸钠、或分散剂FZ、或六偏磷酸钠等；步骤5、对步骤4制备得到的蛭石水分散体系研磨2h100h，随后用高压微射流均质设备处理1次50次，离心，真空干燥24h168h，制成介观尺度片状蛭石；歩骤6、将N-甲基吡咯烷酮、N，N—二甲基甲酰胺、或N，N—二甲基乙酰胺中的一种与乙二醇丁醚和丁酮在常温常压下搅拌均匀，得到混合溶剂；歩骤7、以歩骤6制备得到的混合溶剂的重量为100%计，在常温常压下，在所述混合溶液中加入耐高温聚合物聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮10%30%，浸泽lh24h，使其充分溶解；步骤8、以歩骤7中加入的耐高温聚合物聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮的重量为100%计，在步骤7制备得到的聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮体系中加入156256歩骤5制备得到的介观尺度片状蛭石，随后利用超声波细胞粉碎机，在450w550w功率条件下，超声处理5次20次，总共时间50s200s，使之均匀混合，制得铸膜液；歩骤9、将通过步骤8得到的铸膜液涂抹在玻璃板上，使用常规的干法或湿法制备得到介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜。进一步，歩骤l以及歩骤5中所述的粉碎设备为砂磨机、或篮式研磨机、或磨粉机、或球磨机等。歩骤2中所述的垸基季铵盐化合物为十二垸基三甲基氯化铵、或十六垸基三甲基溴化铵、或二十二烷基三甲基氯化铵、或双十八垸基三甲基氯化铵等。步骤6中所述的混合溶剂的配比是，以混合溶剂的重量为100%记，N-甲基吡咯烷酮或者N，N—二甲基甲酰胺或者N,N—二甲基乙酰胺为50%90%，乙二醇丁醚为5%20%以及丁酮为5%30%。本发明的有益效果是通过本发明制得的介观尺度片状蛭石与耐高温聚合物复合膜其导热系数极低，具有很好的隔热性能。同时复合膜可以紧密包覆在芳砜纶等纤维织物表面，提高其耐明火、热隔绝性能，特别是热隔绝性能，可用于可安全出入火场的消防服或作战服的外层材料。本发明的研究成果，还可以用于提高聚己内酰胺6等普通有机纤维材料的耐热性能，提高该类材料的最高使用温度，实现普通高分子材料的高性能化。图l为本发明的工艺流程图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，等价形式改动或修改同样落于本申请的权利要求书所限定的范围。实施例1参见图l本发明可以分为以下歩骤歩骤l、用直径为23mm的氧化锆球在砂磨机中对蛭石原矿进行砂磨8h，随后筛选出粒径小于10um的蛭石，再自然干燥；步骤2、将通过步骤l得到的蛭石浸泽在二次蒸馏水中，加入4倍阳离子交换的用量的十二垸基三甲基氯化铵，在8(TC的温度条件下，搅拌反应6h，对筛选的蛭石进行有机膨胀改性；歩骤3、用去离子水反复洗涤通过步骤2得到的蛭石，直到无Bf、Cl—存在，随后自然干燥；歩骤4、以通过歩骤3得到的蛭石重量为100%计，浸泽在20倍的二次蒸馏水中，再加入十二烷基硫酸钠20%;步骤5、用直径为lmm的氧化锆球在砂磨机中对通过步骤4得到的蛭石水分散体系研磨8h，随后用高压微射流均质设备处理10次，离心，真空干燥24h，制成介观尺度片状蛭石；歩骤6、将N-甲基吡咯烷酮与乙二醇丁醚和丁酮在常温常压下搅拌均匀，得到混合溶剂；所述的混合溶剂的配比是，以混合溶剂的重量为100%记，N-甲基吡咯烷酮为78%,乙二醇丁醚为5%以及丁酮为17%;歩骤7、以通过步骤6制备得到的混合溶剂的重量为100%计，在常温常压下，将耐高温聚合物PES10。/。浸泽在通过歩骤6得到的混合溶剂中，浸泽12h，使其充分溶解在所述混合溶剂中；歩骤8、以歩骤7中加入的耐高温聚合物PES的重量为100%计，加入通过步骤5制备得到的介观尺度片状蛭石20%于PES体系中，随后利用超声波细胞粉碎机，在500w功率条件下，超声处理10次，总共时间100s，使之均匀混合，制得铸膜液；步骤9、将通过歩骤8得到的铸膜液涂抹在玻璃板上，使用常规的干法制备得到介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜。测得其导热系数为O.038W/mk。实施例2歩骤l、用篮式研磨机对蛭石原矿进行研磨l()()h，随后筛选出粒径小于10um的蛭石，再自然干燥；歩骤2、将通过歩骤l得到的蛭石浸泽在二次蒸馏水中，加入8倍阳离子交换的用量的十六烷基三甲基溴化铵，在50'C的温度条件下，搅拌反应100h，对筛选的蛭石进行有机膨胀改性；歩骤3、用去离子水反复洗涤通过歩骤2得到的蛭石，直到无Br—、Cr存在，随后自然干燥；步骤4、以通过歩骤3得到的蛭石重量为100%计，浸泽在IO倍的二次蒸馏水中，再加入分散剂FZ100%;歩骤5、用篮式研磨机对通过歩骤4得到的蛭石水分散体系研磨2h，随后用高压微射流均质设备处理50次，离心，真空千燥96h，制成介观尺度片状蛭石；步骤6、将N,N—二甲基甲酰胺与乙二醇丁醚和丁酮在常温常压下搅拌均匀，得到混合溶剂；所述的混合溶剂的配比是，以混合溶剂的重量为100%记，N，N—二甲基甲酰胺为9(Fo，乙二醇丁醚为5%以及丁酮为5%;步骤7、以通过歩骤6制备得到的混合溶剂的重量为100%计，在常温常压下，将耐高温聚合物PES20。/。浸泽在通过歩骤6得到的混合溶剂中，浸泽lh，使其充分溶解在所述混合溶剂中；歩骤8、以歩骤7中加入的耐高温聚合物PES的重量为100%计，加入通过步骤5制备得到的介观尺度片状蛭石15%于PES体系中，随后利用超声波细胞粉碎机，在450w功率条件下，超声处理20次，总共时间200s，使之均匀混合，制得铸膜液；步骤9、将通过歩骤8得到的铸膜液涂抹在玻璃板上，使用常规的湿法制备得到介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜。测得其导热系数为O.045W/mk。实施例3歩骤l、用磨粉机对蛭石原矿进行研磨2h，随后筛选出粒径小于10um的蛭石，再自然干燥；歩骤2、将通过歩骤l得到的蛭石浸泽在二次蒸馏水中，加入l倍阳离子交换的用量的二十二浣基三甲基氯化铵，在8(TC的温度条件下，搅拌反应12h，对筛选的蛭石进行有机膨胀改性；歩骤3、用去离子水反复洗涤通过歩骤2得到的蛭石，直到无Br—、Cl—存在，随后自然干燥；步骤4、以通过歩骤3得到的蛭石重量为100%计，浸泽在30倍的二次蒸馏水中，再加入六偏磷酸钠30%;步骤5、用磨粉机对通过歩骤4得到的蛭石研磨100h，随后用高压微射流均质设备处理l次，离心，真空干燥48h，制成介观尺度片状蛭石；步骤6、将N,N-二甲基乙酰胺与乙二醇丁醚和丁酮在常温常压下搅拌均匀，得到混合溶剂；所述的混合溶剂的配比是，以混合溶剂的重量为100%计，N,N—二甲基乙酰胺为5(W,乙二醇丁醚为20%以及丁酮为30%;步骤7、以通过步骤6制备得到的混合溶剂的重量为100%计，在常温常压下，将耐高温聚合物PPESK10。/。浸泽在通过歩骤6得到的混合溶剂中，浸泽12h，使其充分溶解在所述混合溶剂中；步骤8、以歩骤7中加入的耐高温聚合物PPESK的重量为100%计，加入通过歩骤5制备得到的介观尺度片状蛭石25%于PPESK体系中，随后利用超声波细胞粉碎机，在550w功率条件下，超声处理5次，总共时间50s，使之均匀混合，制得铸膜液；歩骤9、将通过歩骤8得到的铸膜液涂抹在玻璃板上，使用常规的干法制备得到介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜。测得其导热系数为O.041W/mk。实施例4歩骤l、用球磨机对蛭石原矿进行砂磨50h，随后筛选出粒径小于10um的蛭石，再自然干燥；步骤2、将通过歩骤l得到的蛭石浸泽在二次蒸馏水中，加入4倍阳离子交换的用量的双十八烷基三甲基氯化铵，在8(TC的温度条件下，搅拌反应8h，对筛选的蛭石进行有机膨胀改性；歩骤3、用去离子水反复洗涤通过步骤2得到的蛭石，直到无Br—、Cl—存在，随后自然干燥；歩骤4、以通过歩骤3得到的蛭石重量为100%计，浸泽在20倍的二次蒸馏水中，再加入十二烷基硫酸钠20%;歩骤5、用球磨机对通过歩骤4得到的蛭石研磨50h，随后用高压微射流均质设备处理20次，离心，真空干燥168h，制成介观尺度片状蛭石；步骤6、将N-甲基吡咯烷酮与乙二醇丁醚和丁酮在常温常压下搅拌均匀，得到混合溶剂；所述的混合溶剂的配比是，以混合溶剂的重量为100%记，N-甲基吡咯烷酮为78y。，乙二醇丁醚为5%以及丁酮为17%;步骤7、以通过歩骤6制备得到的混合溶剂的重量为100%计，在常温常压下，将耐高温聚合物PPESK3(m浸泽在通过歩骤6得到的混合溶剂中，浸泽24h，使其充分溶解在所述混合溶剂中；步骤8、以歩骤7中加入的耐高温聚合物PPESK的重量为100%计，加入通过歩骤5制备得到的介观尺度片状蛭石15%于PPESK体系中，随后利用超声波细胞粉碎机，在500w功率条件下，超声处理10次，总共时间100s，使之均匀混合，制得铸膜液；步骤9、将通过歩骤8得到的铸膜液涂抹在玻璃板上，使用常规的干法制备得到介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜。测得其导热系数为O.047W/mk。通过常规的热流法，可测得下表中的数据性能对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1.介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤步骤1、蛭石原矿研磨2h～100h，筛选出粒径小于10μm的蛭石，自然干燥；步骤2、将步骤1制备得到的蛭石浸泽在二次蒸馏水中，加入1～8倍阳离子交换用量的烷基季铵盐化合物，在50℃～80℃的温度条件下，搅拌反应6h以上，对筛选的蛭石进行有机膨胀改性；步骤3、用去离子水反复洗涤步骤2制备得到的蛭石，直到无Br-、Cl-存在，随后自然干燥；步骤4、以步骤3制备得到的蛭石重量为100％计，浸泽在10～50倍的二次蒸馏水中，再加入分散剂20％～100％；步骤5、对步骤4制备得到的蛭石水分散体系研磨2h～100h，随后用高压微射流均质设备处理1次～50次，离心，真空干燥24h～168h，制成介观尺度片状蛭石；步骤6、将N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、或N，N-二甲基乙酰胺中的一种与乙二醇丁醚和丁酮在常温常压下搅拌均匀，得到混合溶剂；步骤7、以步骤6制备得到的混合溶剂的重量为100％计，在常温常压下，在所述混合溶液中加入耐高温聚合物聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮10％～30％，浸泽1h～24h，使其充分溶解；步骤8、以步骤7中加入的耐高温聚合物聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮的重量为100％计，在步骤7制备得到的聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮体系中加入15％～25％步骤5制备得到的介观尺度片状蛭石，随后利用超声波细胞粉碎机，在450w～550w功率条件下，超声处理5次～20次，总共时间50s～200s，使之均匀混合，制得铸膜液；步骤9、将步骤8制备得到的铸膜液涂抹在玻璃板上，使用常规的干法或湿法制备得到介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜。2.如权利要求1所述的介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法，其特征在于，歩骤2中所述的垸基季铵盐化合物为十二烷基三甲基氯化铵、或十六垸基三甲基溴化钕、或二十二垸基三甲基氯化铵、或双十八垸基三甲基氯化铵中的一种。3.如权利要求1所述的介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法，其特征在于，歩骤4中所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、或分散剂FZ、或六偏磷酸钠。4.如权利要求1所述的介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法，其特征在于，歩骤6中所述的混合溶剂的重量配比是，N-甲基吡咯垸酮、或N,N—二甲基甲酰胺、或N，N—二甲基乙酰胺为50%90%，乙二醇丁醚为5%20%以及丁酮为5%30%。全文摘要本发明提供一种介观尺度片状蛭石和耐高温聚合物隔热复合膜的制备方法，其技术方案是对蛭石原矿研磨，选取粒径小于10μm部分。用碳链长度为12～36烷基季铵盐化合物对筛选的蛭石有机膨胀改性。选用分散剂、研磨和高压微射流均质机处理介观尺度片状蛭石。选择耐高温聚合物材料聚芳醚砜或者杂萘联苯聚醚砜酮作为连续相，通过超声波细胞粉碎等方法实现，使无机片状蛭石微晶均匀分散于有机高分子聚合物材料中。再用干法和湿法成膜。通过本发明制得的产品其导热系数极低，具有很好的隔热性能。同时复合膜可以紧密包覆在芳砜纶等纤维织物表面，提高其耐明火、热隔绝性能，特别是热隔绝性能，可用于可安全出入火场的消防服或作战服的外层材料。文档编号C08L81/00GK101307182SQ20081003965公开日2008年11月19日申请日期2008年6月26日优先权日2008年6月26日发明者吴晓侠,璇张,张琳萍,红徐,毛庆辉,毛志平,泓阚,辉马申请人:东华大学