一种具有层状砖-墙结构的阻燃材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种具有层状砖-墙结构的阻燃材料，其特征在于，包括片层状无机纳米材料和聚合物，所述片层状无机纳米材料在所述聚合物中有序排列。2.根据权利要求1所述的阻燃材料，其特征在于，所述片层状无机纳米材料为蒙脱土、云母、锂藻石、氮化硼、石墨烯、石墨烯衍生物和层状双金属氢氧化物中的至少一种；所述聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、聚多巴胺、聚乙烯胺、聚酰胺酸盐或聚酰亚胺。3.一种如权利要求1所述的具有层状砖-墙结构的阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述阻燃材料通过真空抽滤辅助沉积方法制备，包括以下步骤：(1)制备片层状无机纳米胶体：取片层状无机纳米材料分散于纯水中，得到悬浮液后，离心收集上清液，蒸发去除部分水分，使得得到的片层状无机纳米胶体的质量浓度为1.0-3.2％；(2)将聚合物配置成一定浓度的聚合物溶液，具体为：所述聚合物为聚酰胺酸盐或聚酰亚胺时，配置为质量浓度为10％的聚合物溶液；所述聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、聚多巴胺或聚乙烯胺时，配置为质量浓度为5％的聚合物溶液；(3)将所述层状无机纳米胶体和所述聚合物溶液混合，得到复合胶液，再将所述复合胶液倒入布氏漏斗或砂芯漏斗中，利用真空抽滤得到滤饼，使所述滤饼中片层状无机纳米材料在压力作用下有序排列，随后将所述滤饼烘干，得到所述具有层状砖-墙结构的阻燃材料。4.一种如权利要求2所述的具有层状砖-墙结构的阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备片层状无机纳米胶体：取片层状无机纳米材料分散于纯水中，得到悬浮液后，离心收集上清液，蒸发去除部分水分，使得得到的片层状无机纳米胶体的质量浓度为1.0-3.2％；(2)将聚合物配置成一定浓度的聚合物溶液，具体为：所述聚合物为聚酰胺酸盐或聚酰亚胺时，配置为质量浓度为10％的聚合物溶液；所述聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、聚多巴胺或聚乙烯胺时，配置为质量浓度为5％的聚合物溶液；(3)将所述片层状无机纳米胶体和所述聚合物溶液混合，涂覆在衬底材料上得到阻燃材料湿料，再将所述阻燃材料湿料烘干，制备得到所述具有层状砖-墙结构的阻燃材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)采用重力诱导沉积的方法，具体包括以下步骤：将所述片层状无机纳米胶体和所述聚合物溶液按照片层状无机纳米材料与聚合物的质量比为1：1进行混合，得到复合胶液，随后将所述复合胶液涂覆或浸没于经过表面处理的衬底材料上得到阻燃材料湿料，随后将所述阻燃材料湿料烘干，得到所述具有层状砖-墙结构的阻燃材料。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)采用层层自组装的方法，具体包括以下步骤：将经过表面处理的衬底材料的一面或两面涂覆所述片层状无机纳米胶体，使片层状无机纳米材料沉积一层到衬底材料上，后倾倒干净所涂覆的片层状无机纳米胶体，并用清水洗净，烘干，随后涂覆所述聚合物溶液，使聚合物沉积一层，后倾倒干净涂覆的
聚合物溶液，并用清水洗净，烘干；交替重复上述操作不少于10次，随后烘干得到所述具有层状砖-墙结构的阻燃材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆为利用喷枪喷涂。8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理采用等离子体表面处理、电晕处理或碱溶液腐蚀处理。9.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述衬底材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇、聚氨酯泡沫泡沫或聚苯乙烯泡沫。10.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干为先50℃烘干2h，再70℃烘干1h，后升温至80-250℃烘干0.5-3h。

技术总结
本发明公开了一种具有层状砖-墙结构的阻燃材料及其制备方法，涉及阻燃材料技术领域，所述阻燃材料包括片层状无机纳米材料和聚合物，所述片层状无机纳米材料在所述聚合物中有序排列，本发明通过真空抽滤辅助沉积、重力诱导沉积、层层自组装或喷枪喷涂沉积工艺将片层状无机纳米材料填充入聚合物，使片层状无机纳米材料在阻燃材料中以“平躺”的方式有序的排列，获得了具有层状砖-墙结构的阻燃材料；本发明制备的阻燃材料的阻燃性能得到显著提升，能够将氧气透过率降低至7.98cm3/m2/day/0.1MPa。0.1MPa。0.1MPa。


技术研发人员：张艺 余桥溪 贝润鑫 朱龙基 蒋星 刘四委 池振国 许家瑞
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/1/14