本發(fā)明涉及防火產(chǎn)品，尤其涉及一種阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)電池在受到外部沖擊或其他原因發(fā)生短路后，溫度急劇升高，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量熱量，導(dǎo)致熱失控，往往會(huì)引發(fā)火災(zāi)，對人民群眾的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，電工設(shè)備或電子設(shè)備也同樣存在因短路誘發(fā)火災(zāi)的問題。因此，化學(xué)電源、電工設(shè)備和電子設(shè)備往往需要采用合適的阻燃隔熱材料來實(shí)現(xiàn)熱隔離?，F(xiàn)有常見的阻燃隔熱材料如不燃塑料/橡膠、氣凝膠、發(fā)泡硅膠等，往往是被動(dòng)的隔熱阻燃，遇到高溫情況時(shí)隔熱效果并不理想，同時(shí)塑料、橡膠、硅膠等材料容易被燒壞或燒穿，造成熱短路，存在更大的危險(xiǎn)。且在以鋰電池為代表的化學(xué)電池單個(gè)電芯容量越來越大的背景下，現(xiàn)有材料已經(jīng)很難滿足阻燃隔熱要求。

2、發(fā)泡陶瓷由于具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱、防水防潮、隔音降噪等優(yōu)良性能，在綠色建材方面被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的發(fā)泡陶瓷，通常是用高嶺土、陶瓷磚拋光渣、工業(yè)尾礦等硅酸鹽礦物為原料，加入一定量的發(fā)泡劑，經(jīng)過混料、噴霧干燥、壓制成型、燒結(jié)、切割等工藝制備出的多孔陶瓷，主要作為墻體保溫材料使用?，F(xiàn)有發(fā)泡陶瓷的氣泡是在陶瓷材料的燒成溫度下，利用高溫發(fā)泡劑材料如碳化硅粉末等，在發(fā)泡陶瓷基體中發(fā)生氧化反應(yīng)形成co、co2氣體；同時(shí)，陶瓷基體在高溫下形成具有高粘度的硅酸鹽熔體玻璃，將發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體封閉在熔體內(nèi)部，造成材料整體膨脹從而獲得發(fā)泡陶瓷；這種通過高溫發(fā)泡-燒結(jié)形成的發(fā)泡陶瓷，具有較好的耐熱性和不燃性，但其已經(jīng)是剛性的陶瓷，主要作為建筑材料使用，如隔斷等；而不能作為電池、電子、電工設(shè)備的阻燃隔熱材料，起到防火和滅火的作用。

3、中國專利cn106673588b《一種硫氧鎂水泥輕質(zhì)發(fā)泡磚及其制備方法》公開了一種硫氧鎂水泥輕質(zhì)發(fā)泡磚，包括：氧化鎂、硫酸鎂溶液、填充料、第一外加劑、第二外加劑、增強(qiáng)劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、有機(jī)硅憎水劑，其中，第一外加劑為無機(jī)酸或無機(jī)鹽，第二外加劑為有機(jī)酸或有機(jī)鹽，具有良好的保溫與阻燃效果，但其為固體材料，不能用于電池、電子、電工設(shè)備的阻燃隔熱材料起到防火滅火作用，且其阻燃隔熱效果仍需進(jìn)一步提高。

4、因此，開發(fā)一種可用于電池、電子、電工設(shè)備的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體及其制備方法具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)泡陶瓷不能直接作為阻燃隔熱材料使用，且其阻燃隔熱效果仍需進(jìn)一步提高的問題提供一種阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，具有優(yōu)異的阻燃隔熱效果，適用于多種化學(xué)電源、電工設(shè)備、電子設(shè)備。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供上述阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體的制備方法。

3、本發(fā)明的另一目的在于提供上述阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體的應(yīng)用。

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

5、一種阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，包括以下質(zhì)量份組分：硅酸鹽20-30份，含硼化合物10-20份，有機(jī)酸1-15份，含磷化合物1-20份，發(fā)泡劑10-40份，水20-100份。

6、進(jìn)一步的，所述硅酸鹽為鈉水玻璃、鉀水玻璃、鋰水玻璃、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀中的一種或多種。

7、進(jìn)一步的，所述含硼化合物為硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸鎂、硼酸鈣、硼酸、氧化硼的一種或多種。

8、進(jìn)一步的，所述有機(jī)酸為甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸的一種或多種。

9、進(jìn)一步的，所述含磷化合物為磷酸、次磷酸、亞磷酸、磷酸鈉、偏磷酸鈉、次磷酸鈉、亞磷酸鈉的一種或多種。

10、進(jìn)一步的，所述發(fā)泡劑為氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鋁、勃姆石、碳酸鈣、碳酸鎂、草酸鈣、白云石的一種或多種。

11、一種上述任一項(xiàng)所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體的制備方法，包括以下步驟：

12、s1.根據(jù)質(zhì)量份稱取各組分；

13、s2.將硅酸鹽與適量的水混合至硅酸鹽充分溶解，攪拌均勻后配置為漿料a；將含硼化合物與適量的水混合至含硼化合物充分溶解，攪拌均勻后配置為漿料b；將漿料a和漿料b混合，攪拌均勻后得到漿料c；

14、s3.將含磷化合物與適量的水混合至含磷化合物充分溶解配置為漿料d，保持?jǐn)嚢璧臓顟B(tài)下將漿料d加入到s2所得的漿料c中，加熱，得到漿料e；

15、s4.將有機(jī)酸與余量的水混合均勻配置為溶液f，在加熱保持?jǐn)嚢璧臓顟B(tài)下加入到s3所得的漿料e中，得到漿料g；

16、s5.保持?jǐn)嚢璧臓顟B(tài)下，將發(fā)泡劑粉末加入到s4所得的漿料g中，攪拌均勻后得到最終成品。

17、進(jìn)一步的，s3所述加熱溫度為50-100℃。

18、進(jìn)一步的，s2、s3中所述攪拌速度為30-600rpm、s4、s5中所述的攪拌速度為100-1200rpm。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

20、(1)本發(fā)明的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，通過含有發(fā)泡劑的特定組分配比制得，能夠主動(dòng)性防火，在經(jīng)受加熱、高溫或者明火的情況下受熱分解，釋放出水分和二氧化碳大量吸收熱源的熱量，能在物理隔熱的作用之外起到主動(dòng)降溫滅火的作用。

21、(2)本發(fā)明的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體組分中的硅酸鹽、含硼化合物、含磷化合物和有機(jī)酸等，在加熱到150℃以上時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的交聯(lián)反應(yīng)，形成粘稠的膠態(tài)，同時(shí)體積迅速增大；在硅酸鹽、含硼化合物、含磷化合物和有機(jī)酸自身逐漸脫水的過程中，還會(huì)與發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的含有al-o、ca-o、mg-o鍵的活性氧化物發(fā)生反應(yīng)，形成具有耐高溫性質(zhì)的陶瓷混合物，溫度越高，膨脹越明顯，并逐漸脫水形成一個(gè)內(nèi)部含有大量氣孔的陶瓷化結(jié)構(gòu)，即原位形成發(fā)泡陶瓷阻燃層。該發(fā)泡陶瓷阻燃層耐火度高，高溫隔熱效果好，可以經(jīng)受高溫而不會(huì)被燒壞，具有優(yōu)異的阻燃隔熱性能。

22、(3)本發(fā)明的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體是液態(tài)，可以采取通過滾涂、噴涂、淋膜等多種方式涂覆在需要保護(hù)的部件上，厚度和形狀都可以柔性調(diào)控，方便施工，可有效應(yīng)用于化學(xué)電源、電工設(shè)備、電子設(shè)備領(lǐng)域。

23、(4)本發(fā)明的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體發(fā)泡溫度低，發(fā)泡體積大，一方面可以有效的隔離火源，在密閉空間內(nèi)，前體陶瓷的體積增大就會(huì)使其膨脹擠壓火源的空間，能更好的阻斷火災(zāi)蔓延；另一方面，隨著阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體發(fā)泡體積和厚度增大，將增加熱量傳輸距離，提高了隔熱效果。

技術(shù)特征：

1.一種阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，其特征在于，包括以下質(zhì)量份組分：硅酸鹽20-30份，含硼化合物10-20份，有機(jī)酸1-15份，含磷化合物1-20份，發(fā)泡劑10-40份，水20-100份。

2.如權(quán)利要求1所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，其特征在于：所述硅酸鹽為鈉水玻璃、鉀水玻璃、鋰水玻璃、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀中的一種或多種。

3.如權(quán)利要求1所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，其特征在于：所述含硼化合物為硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸鎂、硼酸鈣、硼酸、氧化硼的一種或多種。

4.如權(quán)利要求1所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，其特征在于：所述有機(jī)酸為甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸的一種或多種。

5.如權(quán)利要求1所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，其特征在于：所述含磷化合物為磷酸、次磷酸、亞磷酸、磷酸鈉、偏磷酸鈉、次磷酸鈉、亞磷酸鈉的一種或多種。

6.如權(quán)利要求1所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體，其特征在于：所述發(fā)泡劑為氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鋁、勃姆石、碳酸鈣、碳酸鎂、草酸鈣、白云石的一種或多種。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.如權(quán)利要求7所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體的制備方法，其特征在于：s3所述加熱溫度為50-100℃。

9.如權(quán)利要求7所述的阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體的制備方法，其特征在于：s2、s3中所述攪拌速度為30-600rpm、s4、s5中所述的攪拌速度為100-1200rpm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體及其制備方法和應(yīng)用，該阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體包括以下質(zhì)量份組分：硅酸鹽20?30份，含硼化合物10?20份，有機(jī)酸1?15份，含磷化合物1?20份，發(fā)泡劑10?40份，水20?100份。該阻燃隔熱發(fā)泡陶瓷前體為液態(tài)，可以采取通過滾涂、噴涂、淋膜等多種方式涂覆在需要保護(hù)的部件上，通過特定組分配比在經(jīng)受加熱、高溫或者明火時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，原位形成發(fā)泡陶瓷阻燃層，能夠起到主動(dòng)防火的作用，具有優(yōu)異的阻燃隔熱效果，適用于多種化學(xué)電源、電工設(shè)備、電子設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：張力,褚佳巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山市榕順新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2