技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種納米亞微米PAL材料的無(wú)機(jī)活化工藝。

背景技術(shù)

阻燃對(duì)于人類的健康和安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展事關(guān)重大，其重要意義不言而喻。在建筑、化工、軍事及交通等領(lǐng)域的自身消防需求和具易燃性高分子材料的領(lǐng)域，阻燃材料在降低火災(zāi)危險(xiǎn)性方面的比例高達(dá)70％以上。實(shí)踐證明，阻燃材料在減少火災(zāi)人員傷亡，避免重大經(jīng)濟(jì)損失和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面，都發(fā)揮著重大作用，因而，阻燃劑及阻燃材料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展“人類和環(huán)境”的意義重大。目前，常見的阻燃劑主要有鹵系阻燃劑、硅系阻燃劑、磷系阻燃劑、三嗪系阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑。我國(guó)以溴系、氯系等含鹵阻燃劑為主，雖然含鹵阻燃材料具有良好的阻燃效果，但是一般含鹵阻燃材料發(fā)生火災(zāi)時(shí)會(huì)釋放出大量煙霧和有毒、有害腐蝕性氣體，對(duì)人員和精密儀器帶來極大損害。隨著全球環(huán)境法規(guī)的嚴(yán)格，我國(guó)對(duì)阻燃技術(shù)要求力度的加強(qiáng)，人們對(duì)防火安全及制品的阻燃要求越來越高，無(wú)鹵、低煙、低毒、高性能環(huán)保型阻燃劑已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境和諧追求的目標(biāo)。

PAL材料是性能優(yōu)異的綠色阻燃助劑，具有干擾支持燃燒要素的可插層、剝離層、鏈阻燃結(jié)構(gòu)功能，以及含多種阻燃元素(Si、P、S、B)與抑煙元素(Mo、Fe、Mg、Zn、Cn)。PAL材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)造為層、鏈、纖維狀晶體結(jié)構(gòu)和納米級(jí)孔穴通道的構(gòu)造。其為單斜晶系，晶體結(jié)構(gòu)屬2：1型非金屬礦物，即兩層硅氧四面體夾一層鎂(鋁)八面體，其四面體與八面體的排列方式為層狀結(jié)構(gòu)。在每個(gè)2.1層中，四面體邊角頂隔一定距離方向顛倒，形成層、鏈狀結(jié)合特征。在四面體條帶間形成與鏈平行，貫穿骨架的通道，通道截面約為0.37nm×0.63nm，通道為水分子填充，為平行于纖維的沸石水(H2O)和與鎂離子配位的結(jié)晶水(OH2)，具有表面吸附水(H2O)和與八面體陽(yáng)離子配位的結(jié)構(gòu)水(OH)。其晶體結(jié)構(gòu)為針狀，由細(xì)長(zhǎng)中空管組成。PAL材料表面微形貌表現(xiàn)結(jié)構(gòu)表面的不平坦起伏，尤其解理面極為粗糙，有1-2nm的臺(tái)階出現(xiàn)，呈現(xiàn)扭曲和螺旋的復(fù)雜微形貌。平行纖維隧道孔隙占纖維體積的1/2以上，內(nèi)外比表面積可觀，孔道效應(yīng)顯著。PAL材料層之間以分子鍵結(jié)合，即使有K+、Na+，K-O，Na-O鍵的結(jié)合力也遠(yuǎn)小于Si-O或Mg-O的鍵合力，水分子、金屬原子、有機(jī)分子可進(jìn)入層間，使層間距離(層間域)有可變性。PAL材料所具有獨(dú)特的層、鏈狀晶體結(jié)構(gòu)，賦予了PAL材料獨(dú)特的性能。

高純微納米PAL材料是極性“親水”材料，在聚合物基體中均勻分散，并分散為片、層狀單體，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱的阻隔，達(dá)到阻燃目的，必須實(shí)施“有機(jī)化”改性為“親油”、“疏水”，而與聚合物基體充分相容，活化是其“有機(jī)化”的前驅(qū)條件。其原理為：“有機(jī)化”是無(wú)機(jī)超分子插層裂紋化學(xué)過程，是分子與分子在一定條件下，依賴非共價(jià)分子間作用力，自發(fā)連接成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的分子裂集體的過程。發(fā)生自組裝過程，需要自組裝的動(dòng)力以及導(dǎo)向作用兩個(gè)條件。由于對(duì)材料的“活化”，產(chǎn)生了材料構(gòu)造內(nèi)外比表面積大幅度提升，界面活性中心與基團(tuán)發(fā)育，自由能提高，為自組裝的發(fā)生提供了分子重排的空間和方向，以及由界面活性、高自由能提供的分子間協(xié)同作用的動(dòng)力，所以對(duì)PAL材料的“活化”是關(guān)鍵技術(shù)，也是關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。

就無(wú)機(jī)非金屬領(lǐng)域，“活化”的技術(shù)工藝主要有介質(zhì)活化、熱、電、微波、超聲、輻射等方法，但更多采用的是工藝較為簡(jiǎn)單、成本較低的“酸活化”和“熱活化”技術(shù)工藝，但前者易產(chǎn)生“酸化”廢水的處理問題，后者有高耗能的缺陷。有關(guān)“機(jī)械力化學(xué)活化”的提出源于20世紀(jì)20年代德國(guó)學(xué)者Ostwald的“機(jī)械化學(xué)”，并沿用至今，指的是機(jī)械力誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，1990年以后的專家研究認(rèn)為：機(jī)械化學(xué)本質(zhì)是固體顆粒在機(jī)械能的作用下，由于形變、缺陷和解離等而引起物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性能及化學(xué)活性等方面的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種易于實(shí)施，能夠有效提升PAL材料性能的納米亞微米PAL材料的無(wú)機(jī)活化工藝。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：本納米亞微米PAL材料的無(wú)機(jī)活化工藝，其特征在于，本工藝包括下述步驟：

A、機(jī)械力化學(xué)活化：將納米亞微米PAL材料物料在強(qiáng)機(jī)械力作用下受到劇烈的沖擊，在晶體結(jié)構(gòu)被破壞的同時(shí)，局部還會(huì)產(chǎn)生等離子體，降低體系的反應(yīng)溫度和活化能，從而誘發(fā)物質(zhì)間的反應(yīng)；