【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改善阻燃性能的功能性粉体，尤其涉及一种天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、线缆是由多根电缆或电线组成的复合材料，是光缆、电缆等物品的统称，可以用于电气传输、通信传输等领域起到控制安装、连接设备、输送电力等作用。在实际应用中，大量的线缆被铺设在大型工业设施、高层建筑、地下建筑以及民用住宅中，承担着巨大的电力输送压力。同时，线缆一般都是成捆连接在一起，局部漏电或过热时，没有阻燃能力的电缆不仅是火灾隐患的源头之一，并且极有可能成为火焰蔓延的导火索，使得火灾管控失效，且烟雾会随着电缆蔓延到建筑各处，起火造成的浓烟还会造成巨大的呼吸困难。提升线缆基材的阻燃性和抑烟特性，可以有效控制火焰随着线缆电路蔓延速度，在一定时间内可以自熄，避免周围附带损失，意外发生时为人们争取更多的时间用于逃生和补救。
2、天然矿物粉体是典型的无机粉体，是最有希望替代传统卤系阻燃剂的绿色环保粉体，其合理开发和使用能够显著缓解化高碳消耗和高碳排放等问题。但是，天然矿物粉体功能单一，并且普遍存在粒径大、粒径分布宽、易团聚、表面极性大、相容性较差等缺陷。
3、在众多天然矿物粉体中，水镁石是一种具有填充、阻燃和抑烟功能的无机粉体，在自然界中广泛存在。水镁石的主要成分为氢氧化镁，为了提升水镁石的性能，目前，常采用各类硅烷在氢氧化镁表面进行改性，通过屏蔽天然水镁石表面的羟基量来降低其表面能。但是，传统表面改性剂或者硅烷偶联剂仅能够有效降低水镁石表面能，对水镁石的功能性改进较差，甚至部分表面改性剂还会降低天
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体及其制备方法和应用，所述复合粉体分散性好，可用于提升线缆基材阻燃性能。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体的制备方法，包含以下步骤：
4、1)将金丝桃素、无机盐、溶剂与硅烷溶剂混合，进行第一偶联反应，得到天然有机碳金丝桃素偶联硅基有机功能分子溶液；
5、2)将天然水镁石与所述天然有机碳金丝桃素偶联硅基有机功能分子溶液混合，进行第二偶联反应，得到所述天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体。
6、可选地，步骤1)所述无机盐包含碳酸钠、碳酸铯、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；所述无机盐与金丝桃素的摩尔比为1～50：1。
7、可选地，步骤1)所述溶剂包含乙酸乙酯、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、新戊醇、异丙醇、丙醇中的至少一种。
8、可选地，步骤1)所述硅烷中硅烷包含1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷、双-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)-二硫化物、双-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)-四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺中的至少一种；所述硅烷与金丝桃素的摩尔比为1～15：1。
9、可选地，步骤1)所述硅烷溶液的溶剂为水与醇的混合溶液；所述醇包含甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和1,3-丁二醇中的至少一种；所述水和醇的体积比为1：1～30。
10、可选地，步骤1)所述混合包含先将金丝桃素、无机盐分别与溶剂混合得到金丝桃素溶液、无机盐溶液，再将金丝桃素溶液、无机盐溶液、硅烷溶液混合；所述金丝桃素溶液的浓度为1～30mol/l；所述无机盐溶液的浓度为1～200mol/l；所述硅烷溶液的浓度为1～50mol/l。
11、可选地，步骤2)所述天然有机碳金丝桃素偶联硅基有机功能分子溶液中金丝桃素与天然水镁石的用量比为1～30mol：100kg。
12、可选地，步骤2)所述第二偶联反应的温度为40～90℃，时间为0.5～3.0h。
13、本专利技术提供了所述制备方法制得的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体。
14、本专利技术还提供了所述的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体作为功能性粉体在能源线缆基材中的应用。
15、本专利技术所述天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体由天然有机碳(植物提取物-金丝桃素)作为绿色功能助剂和天然无机水镁石粉体通过多官能硅烷偶联起来制得。其中，所述天然有机碳金丝桃素含有大共轭多环芳环结构，具有传统芳环分子的低表面极性及有机分子碳的成炭性，表面能低，能够显著降低天然水镁石的表面极性，进而降低天然矿物粉体的吸油值，从而大幅节约加工成本，提升分散性，增强粉体的综合性能。
16、本专利技术通过在传统天然无机矿物粉体表面构筑有机分子碳层，提升无机矿物粉体的价值和功能性。本专利技术制得的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体的外层含有大量芳环(金丝桃素提供)和si元素(硅烷提供)，其中，芳环在燃烧过程中能够迅速成炭形成物理阻隔层，si元素可以生产硅氧化物协效增强阻燃效能，这些结构和化学组成均可提升复合粉体的阻燃效果；复合粉体内部的天然水镁石本身具有较好的抑烟和脱水吸热性能，在燃烧过程中，大量炭化物附着在内部的氧化镁陶瓷骨架上，形成具有热稳定性优良、抗热流冲击性强阻隔层；内外协同显著提升复合材料的阻燃、成炭、抑烟等性能，同时，表面极性的降低则能够有效提升复合材料的拉伸强度和缺口冲击性能。
17、本专利技术所述天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体是一种具有核壳结构的多功能绿色环保有机-无机杂化粉体，该天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体不仅具有较好的绿色环保特性、较高的活化度、较低的吸油值、较好的相容性，还具有好的成炭和抑烟特性等，且兼具内外协同阻燃效应，可作为一种环保性功能粉体添加到能源线缆基体中，起到填充、补强、增韧、协效的多重功能。
18、本专利技术还提供了将所得天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体(hy-sca-umh)作为功能性粉体在能源线缆基材(pvc、pp、pe、tpe)中的应用。将本专利技术提供的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体(hy-sca-umh)作为多功能复合填料添加到能源线缆基体中，使得能源线缆基体的力学强度得到保持，并提升其成炭和抑烟特性，此外，在燃烧进程中可显著改善其阻燃性能。
19、在本专利技术中，所述金丝桃素在化学结构上具有较好的芳香大共轭结构，在燃烧过程中能够较好的成炭，进一步附着在mgo骨架上，形成致密连续的炭层附着在基体燃烧前沿，有效抑制热流和质流的传递，且能遏制分子链热解碎片挥发，有效抑烟烟雾。
20、本专利技术通过简单的一步法制得所述天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体(hy-sca-umh)。本专利技术所采用的水镁石为物理研磨法制得，无需大量的溶剂消耗，在制备过程中也大量采用较为绿色的醇和纯化水溶剂，整体成本可控，适合大规模工业化生产。
21、本专利技术所述天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体为白色或灰白色，不容易染色，有利于后续加工本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述无机盐包含碳酸钠、碳酸铯、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；所述无机盐与金丝桃素的摩尔比为1～50：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述溶剂包含乙酸乙酯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、新戊醇、异丙醇、丙醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述硅烷中硅烷包含1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷、双-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)-二硫化物、双-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)-四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺中的至少一种；所述硅烷与金丝桃素的摩尔比为1～15：1。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述硅烷溶液的溶剂为水与醇的混合溶液；所述醇包含甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、1,2-丙二醇
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述混合包含先将金丝桃素、无机盐分别与溶剂混合得到金丝桃素溶液、无机盐溶液，再将金丝桃素溶液、无机盐溶液、硅烷溶液混合；所述金丝桃素溶液的浓度为1～30mol/L；所述无机盐溶液的浓度为1～200mol/L；所述硅烷溶液的浓度为1～50mol/L。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述天然有机碳金丝桃素偶联硅基有机功能分子溶液中金丝桃素与天然水镁石的用量
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述第二偶联反应的温度为40～90℃，时间为0.5～3.0h。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制得的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体。
10.权利要求1～8任一项所述制备方法制得的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体或权利要求9所述的天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体作为功能性粉体在能源线缆基材中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种天然有机碳金丝桃素硅杂水镁石复合粉体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述无机盐包含碳酸钠、碳酸铯、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；所述无机盐与金丝桃素的摩尔比为1～50：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述溶剂包含乙酸乙酯、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、新戊醇、异丙醇、丙醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述硅烷中硅烷包含1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷、双-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)-二硫化物、双-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)-四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺中的至少一种；所述硅烷与金丝桃素的摩尔比为1～15：1。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述硅烷溶液的溶剂为水与醇的混合溶液；所述醇包含甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐灵峰，李裕乐，李永亮，陈超，李海滨，曾国元，刘礼祥，宋世坤，
申请(专利权)人：江西广源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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