【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及玻璃安全領域，具體涉及具有“刺梨”狀多層核殼結構且可多重交聯的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料、防火預反應液及其制備方法與應用。
技術介紹
1、隨著城市化進展的腳步越來越快，房屋的建筑窗體也變得越來越大。高雅美觀、功能安全的玻璃構件正逐步受到國內外設計師的青睞，這直接導致各類安全玻璃及特種玻璃在建筑玻璃行業中快速發展。建筑玻璃已從單純作為采光、裝飾用材料逐步發展成為具有光線控制、調節室溫、降低噪音、改善居住環境等多重功能復合的方向發展。特種涂料已從單純作為防腐、裝飾用材料逐步發展成為具有阻燃、隔熱、耐磨、阻尼、降噪等多重功能復合的方向發展。
2、阻燃型防火預反應液作為一種安全型涂料，除了具有普通涂料的某些性能外，還具有控制火勢蔓延、隔熱等性能，為發生火災時的有效救護提供了寶貴的救援時間，最大限度地降低了人員、財產、車輛的損失，將火災的破壞力降低到最小程度。涂敷在玻璃表面可以形成防火玻璃，涂層式防火玻璃除了具有普通玻璃的某些性能外，還可以使逃生和救援人員免遭熱輻射傷害。由于近期國內外某些知名的大型建筑頻發火災，人們開始逐漸關注新型阻燃型涂料的研發生產和使用效果。耐紫外線輻照性能差是制約阻燃型涂料應用的主要因素之一，因此，研發出耐紫外線輻照性能優異的高性能阻燃型防火預反應液，實現產品性能質的飛躍，擴大產品的應用區域，是特種涂料產業化發展的一個重要方向。
3、目前國內對玻璃專用阻燃型防火預反應液所做的工作處于基礎研究階段。現有的阻燃型防火預反應液的耐紫外線輻照性能差，需定期頻繁涂敷，大量使用防火
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于，提供一種具有“刺梨”狀多層核殼結構且可多重交聯的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料、防火預反應液及其制備方法與應用，克服了現有技術中防火材料無法滿足紫外線測試的弊端，避免了防火材料制成的防火層開裂、抗沖擊性與硬度不匹配、耐侯性差等缺點。
2、本專利技術的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
3、聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，包括聚丙烯酰胺基有機/無機復合乳膠粒子，聚丙烯酰胺基有機/無機復合乳膠粒子包括柔性核層、功能殼層和補強過渡層，補強過渡層設置在柔性核層和功能殼層之間；功能殼層為鑲嵌表面改性的親水性二氧化硅納米顆粒且包含有含磷聚合物和含硅聚合物的聚合物層，且功能殼層中的聚合物中至少有一種為可與纖維素形成互穿網絡結構的聚合物，并且在功能殼層中，線性聚磷酸銨的一端和線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的一端分別接枝在表面改性的親水性二氧化硅納米顆粒上，線性聚磷酸銨的另一端和線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的另一端分別處于功能殼層的殼體外側；補強過渡層為具有交聯網絡結構的含有三聚氰胺甲醛材料的聚合物層；柔性核層為聚丙烯酰胺乳膠粒子。本專利技術中，線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯和線性聚磷酸銨均可與纖維素形成互穿網絡結構。
4、上述聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，由以下組份制成：10～25重量份第四混合溶液和58～352重量份第三聚合物模板溶液；第四混合溶液由5～15重量份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.01～0.2重量份引發劑和5～10重量份去離子水混合而成；第三聚合物模板溶液由7～26重量份第三混合溶液和51～326重量份第二聚合物模板乳液制成；第三混合溶液由5～15重量份聚磷酸銨、0.5～1重量份乙醇和2～10重量份去離子水混合而成；第二聚合物模板乳液由0.3～18重量份第二混合溶液、15～40重量份去離子水、10～26重量份的表面帶有雙鍵、胺基的二氧化硅分散液、0.003～0.03重量份引發劑、26～242重量份的第一聚合物模板乳液制成；第二混合溶液由0.1～6重量份丙烯酸丁酯、0.1～6重量份甲基丙烯酸甲酯、0.1～6重量份甲基丙烯酸和0.01～0.02重量份的反應型乳化劑混合而成；第一聚合物模板乳液由0.5～80重量份第一混合溶液、6～12重量份去離子水、0.005～1重量份引發劑和20～150重量份粒徑為40nm～200nm且固含量為15wt％～55wt％的聚丙烯酰胺乳液制成；第一混合溶液由將0.1～20重量份丙烯酸丁酯、0.1～20重量份三聚氰胺、0.1～20重量份苯乙烯、0.01～0.03重量份二乙烯基砜、0.05～0.2重量份濃度為20wt％的氨水、0.1～20重量份2,4-甲基-3-環己烯甲醛和0.002～0.08重量份反應型乳化劑混合而成；表面帶有雙鍵、胺基的親水性二氧化硅分散液由10～25重量份二氧化硅種子溶液、0.1～0.5重量份烯基硅烷偶聯劑、0.1～0.5重量份胺基硅烷偶聯劑和0.001～0.02乙醇制成；二氧化硅種子溶液由2～3重量份正硅酸乙酯、0.02～0.04重量份濃度為25wt％的濃氨水和8～22去離子水制成。
5、上述聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，所述聚丙烯酰胺乳液中的聚丙烯酰胺顆粒的聚合度為10000～100000，粒徑為40nm～200nm，粒徑分布為單峰窄分布。
6、上述聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，所述烯基硅烷偶聯劑為乙烯基三過氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、異丁烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一種或多種；胺基硅烷偶聯劑為苯氨基甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種硅烷中的一種或多種；引發劑為熱引發劑和氧化還原型引發劑中的一種或兩種。
7、上述聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，所述乳化劑為反應型乳化劑。
8、上述聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料的制備方法，包括如下步驟：
9、s11)制備二氧化硅種子溶液：將正硅酸乙酯、濃度為25wt％的濃氨水和去離子水按照2～3:0.02～0.04:8～22的重量配比混合，靜置陳化36h，待正硅酸乙酯醇解后生成二氧化硅種子溶液，二氧化硅顆粒的粒徑為20nm～30nm；
10、s12)制備表面帶有雙鍵、胺基的二氧化硅分散液：將二氧化硅種子溶液、烯基硅烷偶聯劑、胺基硅烷偶聯劑和乙醇按照10～25：0.1～0.5：0.1～0.5：0.001～0.02放入高壓均質機循環分散10min后，將其放入三口燒瓶，再將三口燒瓶放入70℃～90℃的水浴鍋中，以100～150r/min的攪拌速度攪拌分散30min后冷卻到20℃，得到表面帶有雙鍵、胺基的二氧化硅分散液；其中，二氧化硅種子溶液為步驟s11)制得的二氧化硅種子溶液；
11、s13)制備第一聚合物模板乳液，具體步驟如下：
12、s13-1)將丙烯酸丁酯、三聚氰胺、苯乙烯、二乙烯基砜、濃度為20wt％的氨水、2,4本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，包括聚丙烯酰胺基有機/無機復合乳膠粒子，聚丙烯酰胺基有機/無機復合乳膠粒子包括柔性核層、功能殼層和補強過渡層，補強過渡層設置在柔性核層和功能殼層之間；功能殼層為鑲嵌表面改性的親水性二氧化硅納米顆粒且包含有含磷聚合物和含硅聚合物的聚合物層，且功能殼層中的聚合物中至少有一種為可與纖維素形成互穿網絡結構的聚合物，并且在功能殼層中，線性聚磷酸銨的一端和線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的一端分別接枝在表面改性的親水性二氧化硅納米顆粒上，線性聚磷酸銨的另一端和線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的另一端分別處于功能殼層的殼體外側；補強過渡層為具有交聯網絡結構的含有三聚氰胺甲醛材料的聚合物層；柔性核層為聚丙烯酰胺乳膠粒子。
2.根據權利要求1所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，由以下組份制成：10～25重量份第四混合溶液和58～352重量份第三聚合物模板溶液；第四混合溶液由5～15重量份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.01～0.2重量份引發劑和5～10重量份去離子水混合而成；第三聚合物模板溶液由7～26重量份第三混合溶液和51～326
3.根據權利要求1所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺乳液中的聚丙烯酰胺顆粒的聚合度為10000～100000，粒徑為40nm～200nm，粒徑分布為單峰窄分布。
4.根據權利要求1所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，所述烯基硅烷偶聯劑為乙烯基三過氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、異丁烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一種或多種；胺基硅烷偶聯劑為苯氨基甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種硅烷中的一種或多種；引發劑為熱引發劑和氧化還原型引發劑中的一種或兩種。
5.根據權利要求1所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，所述乳化劑為反應型乳化劑。
6.權利要求2所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.一種防火預反應液，其特征在于，至少包括如下組份：68～377重量份聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料、0.5～4重量份纖維素溶劑、0.5～2.5重量份催化劑和10～30重量份去離子水；其中，聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料為權利要求1所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料。
8.根據權利要求7所述的防火預反應液，其特征在于，還包括1～5重量份成炭劑、0.001～0.05重量份消泡劑和0.1～1重量份流變助劑；成炭劑由蔗糖、果糖、葡萄糖和麥芽糖中的一種或多種與季戊四醇復配而成，其中，季戊四醇在成炭劑中占比大于或等于25wt％；流變助劑為羥甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥乙基纖維素中一種或多種；纖維素溶劑為二丙二醇甲醚和N-甲基氧化嗎啉中一種或多種；催化劑由質量百分數小于或等于20％的鹽酸溶液與二乙基次磷酸鋁和無機次磷酸鋁中的一種或兩種復配而成，其中，鹽酸溶液在催化劑中占比小于或...
【技術特征摘要】
1.聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，包括聚丙烯酰胺基有機/無機復合乳膠粒子，聚丙烯酰胺基有機/無機復合乳膠粒子包括柔性核層、功能殼層和補強過渡層，補強過渡層設置在柔性核層和功能殼層之間；功能殼層為鑲嵌表面改性的親水性二氧化硅納米顆粒且包含有含磷聚合物和含硅聚合物的聚合物層，且功能殼層中的聚合物中至少有一種為可與纖維素形成互穿網絡結構的聚合物，并且在功能殼層中，線性聚磷酸銨的一端和線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的一端分別接枝在表面改性的親水性二氧化硅納米顆粒上，線性聚磷酸銨的另一端和線性聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的另一端分別處于功能殼層的殼體外側；補強過渡層為具有交聯網絡結構的含有三聚氰胺甲醛材料的聚合物層；柔性核層為聚丙烯酰胺乳膠粒子。
2.根據權利要求1所述的聚丙烯酰胺基有機/無機雜化納米材料，其特征在于，由以下組份制成：10～25重量份第四混合溶液和58～352重量份第三聚合物模板溶液；第四混合溶液由5～15重量份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.01～0.2重量份引發劑和5～10重量份去離子水混合而成；第三聚合物模板溶液由7～26重量份第三混合溶液和51～326重量份第二聚合物模板乳液制成；第三混合溶液由5～15重量份聚磷酸銨、0.5～1重量份乙醇和2～10重量份去離子水混合而成；第二聚合物模板乳液由0.3～18重量份第二混合溶液、15～40重量份去離子水、10～26重量份的表面帶有雙鍵、胺基的二氧化硅分散液、0.003～0.03重量份引發劑、26～242重量份的第一聚合物模板乳液制成；第二混合溶液由0.1～6重量份丙烯酸丁酯、0.1～6重量份甲基丙烯酸甲酯、0.1～6重量份甲基丙烯酸和0.01～0.02重量份的反應型乳化劑混合而成；第一聚合物模板乳液由0.5～80重量份第一混合溶液、6～12重量份去離子水、0.005～1重量份引發劑和20～150重量份粒徑為40nm～200nm且固含量為15wt％～55wt％的聚丙烯酰胺乳液制成；第一混合溶液由將0.1～20重量份丙烯酸丁酯、0.1～20重量份三聚氰胺、0.1～20重量份苯乙烯、0.01～0.03重量份二乙烯基砜、0.05～0.2重量份濃度為20wt％的氨水、0.1～20重量份2,4-甲基-3-環己烯甲醛和0.002～0.08重量份反應型乳化劑混合而成；表面帶有雙鍵、胺基的親水性二氧化硅分散液由10～25重量份二氧化硅種子溶液、0.1～0.5重量份烯基硅烷偶聯劑、0.1～0.5重量份胺基硅烷偶聯劑和0.001～0.02乙醇制成；二氧化硅種子溶液由2～3重量份正硅酸乙酯、0.02～0.04重量份濃度為25wt％的濃氨水和8～22去離子水制成。
3.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：穆元春，楊宗濮，喬雨然，陳偉，李躍奇，孫大勇，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：
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