本发明涉及一种具有吸水性能和膨胀性能的防火隔热阻燃剂及其制备方法，可用于制备防火板、非膨胀型防火涂料等，属于阻燃剂制备领域。
背景技术：
1、磷氮系膨胀型阻燃材料(ifr)以磷、氮为主要成分，不含卤素，它是在用作阻燃涂料的基础上发展起来的一种新型阻燃材料。含ifr的高聚材料受热燃烧时，表面生成一层碳质泡沫层，能隔热、隔氧、抑烟，并能防止熔滴行为，对长时间或重复暴露在火焰中具有很好的抵抗性。
2、但是，所述的ifr也与其他的阻燃材料一样，存在着与高分子材料的相容性不是很好，且存在吸湿性大等缺陷，影响了材料的使用性能和加工性能。因此，如何对所述的材料进行表面处理，如该类材料的微胶囊化、表面涂层等，是有关人员所十分关注的课题。
3、华东理工大学的发明cn1847362a专利公开了磷氮系膨胀型阻燃材料，进行微胶囊化处理，通过反应相结合，在高度分散的阻燃剂粉末上产生致密的胶囊外层，使原本易于吸潮的或水溶性的胺盐、磷氧化合物与外界隔绝。同时该专利还公开了涉及到磷氮系膨胀型阻燃材料表面处理的工艺主要有以下几类：
4、 (1)us6444315选用了含烷氧基有机硅对磷酸胺类和由草酸、邻苯二甲酸、异氰酸、硼磷酸的三聚氰氨盐阻燃剂粉末进行包裹；其包裹方式采用在加热的条件下，直接滴加、喷雾或注射；
5、(2)jp-a 3-131 508选用了含烷氧基有机硅对聚磷酸胺阻燃剂粉末进行包裹；其包裹方式采用在有机溶剂的存在下，悬浮液包裹；
6、(3)cn1379078a采用了一种不饱和聚酯树脂对氮-磷膨胀型阻燃剂进行了微胶囊化。
7、us6444315、jp-a 3-131中提及的方法仅适用于磷酸胺类、有机三聚氰氨类的材料；cn1379078a提及的方法工艺复杂，影响材料的阻燃性能。
8、对于阻燃性比磷酸胺类、有机三聚氰氨类的材料更好的、含有多羟基醇的磷酸酯及其蜜胺盐阻燃剂，如季戊四醇类磷酸酯、双季戊四醇磷酸酯及三季戊四醇磷酸酯、季戊四醇类亚磷酸酯及其相应的蜜胺盐也存在与聚烯烃的相容性不是很好，吸湿性大，影响材料的使用性能和加工性能等问题。该类阻燃剂由于多羟基醇的引入，与磷酸类化合物生成酯类化合物，这类材料的表面与上述us6444315、jp-a 3-131中提及烷基烷氧基有机硅油不能发生相互作用，不能起到有效的包裹作用。
9、发明人在实际生产中发现，上述磷氮系膨胀型阻燃剂的制备方法虽然实现了膨胀性阻燃剂的微胶囊化，明显改善了阻燃剂的防潮性能和与高分子基材的的相容性。但是，在阻燃性能中测试发现，有机硅等包覆层明显影响了ifr的成碳膨胀，导致其膨胀倍数明显不如未进行包覆的阻燃剂，但是，未进行包覆的ifr阻燃剂吸湿性较差，在含水环境中，时间较长的情况下，性能大打折扣。其次是上述材料制备工艺较为复杂，成本过高，导致市场竞争力不强，迄今为止未能在实际市场中大规模应用。
10、专利cn115975446a公开了一种高固体份高强度防火涂料，其在涂料制备过程中直接加入三聚氰胺 、季戊四醇、聚磷酸铵。cn104532588a公开了一种由重量百分比分别为50％—65％的酸源、10％—20％的气源、15％—20％的碳源和10％—20％的抑烟剂的复合膨胀型阻燃剂，其由高速混合机制备而成。可见，对于未进行微胶囊化处理的磷氮系膨胀型阻燃剂，实际生产中，要么采用预先共混制成粉末状阻燃剂或者直接上上述三种原料在涂料制备中加入。上述阻燃剂存在防潮性不佳的问题。
11、另外，市场上目前还出现了例如一种用于钢质防火门的防火隔温填料，包括组分a和组分b，组分a包括以下重量比组分：57份的轻质隔热材料、11份的可膨胀石墨、10份的膨润土、10份的无水石膏和12份的助剂，其中轻质隔热材料为膨胀蛭石，助剂包括6份的高分子保水剂和6份的再分散乳胶。该防水材料水分子被高分子保水剂保持在填料内，无水石膏水化后得到二水石膏，在门板一侧受火时，硬化后的填料吸收热量同时释放出水分子，水分子蒸发带走大量的热量，从而有效的延缓整个门板的升温速度，同时可膨胀石墨在受热后膨胀，可以填充水分析出后在填料内部的空隙，保证门板的形状完整。在该类型涂料中，保水剂的水分能够在初期吸收热量，有效延缓升温速度，但是一段时间之后，随着水分的全部消耗，并且水分挥发析出在填料内部产生空隙形成较多的导热通道，会导致其防火隔热能力呈现断崖式下降，虽然如该专利所述，可膨胀石墨在受热后膨胀，可以填充水分析出后在填料内部的空隙，但是由于可膨胀石墨的数量有限，水汽析出的导热通道较为随机，因此，形成的膨胀石墨不能够填充空隙的效果有限，防火隔热的效果还有待进一步提高。
12、同时，当某些涂料配方中磷氮系膨胀型阻燃剂与其他阻燃剂配合使用时，当用量较少，且稀疏分散在防火涂层中，成炭剂、发泡剂和脱水成碳催化剂的接触反应并不完全，因此，阻燃效果欠佳。
13、因此，市场长亟需一种制备工艺简单、成本低、具有一定防潮性的类微囊化的磷氮系膨胀型阻燃剂。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种具有吸水性能和膨胀性能的防火隔热阻燃剂，其特征在于，由如下组份制得而成：
2、a组分：弹性防水乳液a、碳源、成炭催化剂、发泡剂、钛白粉，弹性防水乳液b和适量水
3、b组分：保水剂；
4、其中，按照质量比，a组分中，弹性防水乳液a、碳源、成炭催化剂、发泡剂、钛白粉和弹性防水乳液b的重量比为（1-1.5）:（4-8）:（1-3）：（1-3）：（1-3）：（0.4-0.6）
5、碳源为季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇；
6、成炭催化剂为聚磷酸铵；
7、发泡剂为双氰胺、草酸铵、尿素或六次甲基四胺；
8、其中，聚磷酸铵聚合度大于600且小于1000；
9、乳液a为醋叔乳液或醋丙乳液，具体优选瓦克ez3066乳液或rovace661乳液；
10、乳液b为vae乳液，优选emultex fr 797；
11、其制备方法为：
12、（1）将碳源、成炭催化剂、发泡剂、钛白粉按比例加入研磨机中进行研磨分散；
13、（2）将步骤（1）混合好的粉料、弹性防水乳液a和水加入高速混合机中进行混合；
14、（3）将步骤（2）得到的混合物进行螺杆挤出造粒或喷雾干燥造粒，得到颗粒状阻燃剂半成品；
15、（4）将步骤（3）得到的颗粒状阻燃剂半成品置于分散机中边搅拌，同时喷洒弹性防水乳液b，然后进行干燥，得到防火隔热填料a。
16、（5）将步骤（4）得到的防火隔热填料a与颗粒状保水剂进行共混，得到最终产品防火隔热阻燃剂。
17、其中，步骤（1）中，研磨分散的时间为1-2小时。
18、其中，步骤（2）中高速混合机为高速捏合机或高速分散机；水的用量可根据高速混合机的类型进行调整。
19、其中，步骤（4）中，分散机搅拌速度为200-600r/min，速度过快容易将阻燃剂半成品破碎成粉末；边搅拌边喷洒弹性乳液的时间为0.5-2小时。
20、其中，步骤（5）中的防火隔热阻燃剂与颗粒状保水剂的质量比为（2-3）：1。
21、其中，保水剂为聚丙烯酸系保水剂。
22、有益效果
23、（1）当某些防火材料配方中磷氮系膨胀型阻燃剂与其他阻燃剂配合使用时，由于用量较少，且各自稀疏分散在防火涂层中，成炭剂、发泡剂和脱水成碳催化剂的接触反应并不完全，因此，阻燃效果欠佳。而本技术将磷氮系膨胀型阻燃剂通过防水弹性乳液预制成阻燃剂颗粒，使得磷氮系膨胀型阻燃剂三组分在用量较少的情况下能有效接触反应，产生良好的阻燃效果。
24、（2）本技术将同时具有防水性和弹性醋叔乳液或醋丙乳液作为阻燃剂颗粒的粘结剂，相对于一般聚合物乳液的粘合作用，其更重要的作用在于具有一定的防水性，阻燃剂颗粒内部持续连接的粘结网络能有效包覆大部分聚磷酸铵，有效延缓了聚磷酸铵的吸湿水解。
25、（3）本技术的阻燃剂同时添加有保水剂，在遇火时，水分子蒸发带走大量的热量，从而有效的延缓整个防火材料的升温速度，在高温时，相对于半膨胀蛭石、可膨胀石墨，由碳源、成炭催化剂、发泡剂组成的阻燃剂a在成碳反应前会呈现流动态，可以流动至水分析出后在防火材料内部产生的空隙，并最后形成具有一定强度的炭层，保证防火材料的形状完整和整体强度。
26、（4）步骤（3）得到的颗粒状阻燃剂表面喷洒弹性防水乳液b并进行干燥，其目的在于使得阻燃剂表面形成一种具有弹性的防水高分子薄膜，形成胶囊包覆结构，进一步提高阻燃剂的防水性，防止保水剂中大量的水分使得聚磷酸铵吸湿分解失效。
27、（5）防水弹性乳液a和防水弹性乳液b相对于一般的乳液具有综合性能较好的弹性和防水性。对于一般乳液，如丙烯酸乳液，弹性虽然尚可但防水性差，聚氨酯乳液、环氧树脂乳液，防水性好，但弹性一般，会明显限制阻燃剂的成碳膨胀，给阻燃效果产生较大的负面影响。