本发明涉及建筑用材料技术领域，具体涉及一种结构用阻燃复合材料及其施工方法。
背景技术：
钢结构是把钢板、圆钢、钢管、钢索及各种型钢等钢材加工、连接、安装组成的工程结构。钢结构需要承受各种可能的自然和人为环境的作用，是具有足够可靠性和良好社会经济效益的工程结构物和构筑物，已经成是主要的建筑结构类型之一。钢材具有强度高、自重轻、刚性好、变形能力强、各向同性好等优点，因此，钢结构已被广泛应用于各种工程建筑中。钢结构表面温度在200℃以下时，其强度变化很小，但当钢结构表面温度达到300-400℃时其强度和弹性模量显著下降，当钢结构表面温度达到600℃时其强度基本为0，因此，在使用钢结构时需要对钢结构材料进行防火处理以提高其耐高温防火的性能。为了提高钢结构的防火性能，目前通常在钢结构表面喷涂防火涂料，而现有的防火涂料通常需要进行多次喷涂来达到38mm以上才能起到防火的作用，这一般需要工人对钢结构表面进行多次喷涂才能实现，每次喷涂后需要等待4-8个小时后才能进行下次的喷涂，这就造成了较高的人工成本和时间成本，且劳动效率较低。此外，现有的防火涂料容易出现开裂、空鼓等现象。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构用阻燃复合材料，所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏30-90份、聚苯乙烯颗粒0-35份、蛭石0-30份、纤维1-15份、碳酸钠50-100份、石墨1-5份、石膏缓凝剂1-10份、填料1-3份、硅酸二钙1-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5-30%。
优选地，所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏40-80份、聚苯乙烯颗粒10-25份、蛭石8-18份、纤维2-10份、碳酸钠80-100份、石墨1-3份、石膏缓凝剂3-8份、填料1-2份、硅酸二钙2-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的10-20%。
优选地，所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏70份、聚苯乙烯颗粒18份、蛭石10份、纤维8份、碳酸钠85份、石墨2份、石膏缓凝剂5份、填料2份、硅酸二钙3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的15%。
优选地，所述的改性氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。
优选地，氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1。
优选地，所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
优选地，所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
优选地，所述的填料包括煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、石棉粉、纳米二氧化硅、硅酸铝中的一种或几种的混合物，石膏缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠及硼砂中的一种或几种的混合物。
优选地，所述的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
结构用阻燃复合材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为(1.1-1.45):1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为(1.4-1.6):1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:(0.02-0.33)；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在40-45mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明中的结构用阻燃复合材料具有较好的阻燃性能、烟浓度低、隔音性能好、耐火时间长，具有良好的隔热性能，给予了火灾中受困人员充足的逃生时间，本发明中通过纳米级蒙脱石对可膨胀型石墨进行改性，一方面避免了纳米级蒙脱石的团聚，另一方面可以提高可膨胀型石墨的膨胀倍数，从而提高该阻燃复合材料的阻燃和耐火时间。本发明通过微胶囊技术用氢氧化铝做壳体将无机阻燃剂作为芯材包覆起来，一方面避免了氢氧化铝的团聚，另一方面避免了所包覆的无机阻燃剂出现的迁移等问题，同时能够提高材料的耐火稳定性，而氢氧化铝与芯材具有协同作用，能够提高材料的阻燃性能。此外，本发明中通过添加聚苯乙烯颗粒减少了防火材料出现开裂、空鼓、脱落现象的概率；而通过对高岭土进行改性减少了高岭土的团聚。本发明可以实现一次喷涂40-50mm厚度而不出现流挂现象，可以实现一次喷涂成型，减少了工人的劳动量，节约了多次喷涂中等待的时间，提高了生产效率。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容，除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义，当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含义”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其他要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但其与相关的常规杂志除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主题的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求外。
当量、浓度或者其他值或参数以范围、优选范围或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题，本发明第一个方面提供了一种结构用阻燃复合材料，所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏30-90份、聚苯乙烯颗粒0-35份、蛭石0-30份、纤维1-15份、碳酸钠50-100份、石墨1-5份、石膏缓凝剂1-10份、填料1-3份、硅酸二钙1-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5-30%。
碳酸钠，又名纯碱、苏打或碱灰，是一种重要的化工原料，主要用于玻璃制品、陶瓷釉的生产，还广泛用于生活洗涤、酸类中和食品加工等方面。碳酸钠常温下为白色无气味的粉末或颗粒，有吸水性。
本发明的碳酸钠并没有特别的限制，可为市售的任一牌号的碳酸钠。
石墨，是碳的一种同素异形体，是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。石墨由于其特殊结构而具有一些特殊性质，如耐高温性、导电、润滑性、化学稳定性。石墨可用于生产耐火材料、导电材料、耐磨材料、润滑剂、耐高温密封材料、耐腐蚀材料、隔热材料、吸附材料、摩擦材料和防辐射材料等，这些材料广泛应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产业、核工业和国防等行业中。
在本发明中石墨并没有特别的限制，可购自市售的任一种牌号的石墨。
优选地，所述的石墨为可膨胀型石墨。
优选地，所述的可膨胀型石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干即得，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。石膏缓凝剂，本发明中使用的石膏缓凝剂没有特别的限定，为市售获得的。
作为一种较优的实施方案，本发明中的石膏缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠及硼砂中的一种或几种的混合物。
填料，本发明中的填料并没有特别的限定，本发明中使用的填料为市售获得。
作为一种较优的实施方案，本发明中的填料选自煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、石棉粉、纳米二氧化硅、硅酸铝中的一种或几种的混合物。
进一步的，本发明中的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
氢氧化铝，又称铝酸，是白色非晶形的粉末，是一种两性氢氧化物。氢氧化铝是一种无机阻燃剂，不仅具有阻燃作用，还可以防止发烟，且不产生滴下物、不产生有毒气体，因此使用量在逐年增加，使用范围也涉及到热固性塑料、热塑性塑料、合成橡胶、涂料及建材行业等。
本发明中的氢氧化铝并没有特别的限定，可选自市售的任一品牌。
添加型阻燃剂中使用最多的就是卤素类阻燃剂，但是卤素类对环境和人类的健康有一定的威胁，因此卤素类阻燃剂的推广已受到限制。磷系类阻燃剂中小分子容易发生迁移现象，限制了其发展，而氢氧化铝、氢氧化镁等作为一种添加型的阻燃剂，具有诸多优点，如：热稳定性好、不产生腐蚀性气体、无毒、抑烟等，因此在阻燃领域中的应用越来越广泛，但是氢氧化铝、氢氧化镁难于在有机介质中均匀分散，与非极性材料的相容性较差，界面难以形成良好的粘接性，这就也限制了氢氧化铝的推广。
微胶囊技术是固态的、液态的或者气态的材质包裹起来，形成固态的保护壳的技术，简称微胶囊化。微胶囊化不会破坏芯材的性能，在一定条件下使芯材释放出来。
作为一种较优的实施方案，经改性的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃。
作为一种较优的实施方案，反应釜中溶液的温度始终维持在35℃，添加氨水后溶液的ph为6.8，反应时间为2.5h。
所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物。
所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
该制备方法中，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1。
本发明的第二个方面提供了一种结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为(1.1-1.45):1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为(1.4-1.6):1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:(0.02-0.33)；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在40-50mm。
下面，通过实施例对本发明进行具体的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质性的改进和调整仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏30份；
纤维10份；
碳酸钠50份；
石墨5份；
石膏缓凝剂10份；
填料1份；
硅酸二钙1份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的6%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为柠檬酸钠。
所述的填料为煅烧高岭土。
结构用阻燃复合材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.02；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在40mm。
实施例2
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏90份；
纤维15份；
聚苯乙烯颗粒7份；
碳酸钠100份；
石墨5份；
石膏缓凝剂1份；
填料3份；
硅酸二钙1.5份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的8%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为酒石酸。
所述的填料为滑石粉和云母粉的混合物，二者的重量份比例为1:1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.45:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.6:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.33；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在45mm。
实施例3
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏40份；
纤维1份；
聚苯乙烯颗粒5份；
碳酸钠80份；
石墨3份；
石膏缓凝剂3份；
填料2份；
硅酸二钙2份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的30%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为酒石酸钾和丙烯酸的混合物，二者的质量比例为2:1。
所述的填料为石棉粉和云母粉的混合物，二者的重量份比例为1:1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.2:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.3:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.30；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在47mm。
实施例4
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏75份；
纤维10份；
聚苯乙烯颗粒20份；
蛭石10份；
碳酸钠85份；
石墨2份；
石膏缓凝剂5份；
填料2份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的20%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为纳米二氧化硅和硅酸铝的混合物，二者的重量份比例为1:1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.3:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.5:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.1；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在42mm。
实施例5
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏80份；
纤维5份；
聚苯乙烯颗粒10份；
蛭石8份；
包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
碳酸钠70份；
石墨4份；
石膏缓凝剂8份；
填料2份；
硅酸二钙2份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的10%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为硼砂。
所述的填料为煅烧高岭土、石棉粉、硅酸铝的混合物，三者的重量份比例为1:1:2。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.40:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.55:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.15；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在48mm。
实施例6
一种结构用阻燃复合材料，
包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏60份；
纤维12份；
聚苯乙烯颗粒25份；
蛭石12份；
碳酸钠85份；
石墨2份；
石膏缓凝剂5份；
填料2份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的15%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨。其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为纳米二氧化硅和硅酸铝的混合物，二者的重量份比例为1:1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.1:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.02；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在40mm。
实施例7
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏80份；
纤维15份；
聚苯乙烯颗粒35份；
蛭石20份；
碳酸钠60份；
石墨1份；
石膏缓凝剂4份；
填料2.5份；
硅酸二钙2.5份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5%。所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为纳米二氧化硅和硅酸铝的混合物，二者的重量份比例为1:1。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在45℃。
该制备方法中，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.5:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.30；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在50mm。
实施例8
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏75份；
纤维2份；
聚苯乙烯颗粒18份；
蛭石30份；
碳酸钠70份；
石墨2份；
石膏缓凝剂6份；
填料1.5份；
硅酸二钙2.9份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的18%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为纳米二氧化硅和硅酸铝的混合物，二者的重量份比例为1:1。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将红磷、纳米氢氧化镁、硫酸铝以及tween20添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30℃.
其中，水、红磷、纳米氢氧化镁、硫酸铝、tween20的质量比例为：10:0.5:0.5:1:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.35:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.45:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.2；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在47mm。
实施例9
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏50份；
纤维4份；
聚苯乙烯颗粒32份；
蛭石18份；
碳酸钠85份；
石墨2.5份；
石膏缓凝剂7份；
填料1.8份；
硅酸二钙1.7份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的12%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为纳米二氧化硅和硅酸铝的混合物，二者的重量份比例为1:1。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将磷酸氢二铵、硫酸铝以及tween21添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.5，反应2.5h后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在40℃.
其中，水、磷酸氢二铵、硫酸铝、tween21的质量比例为：10:1:1:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.1:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.08；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在50mm。
实施例10
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏30份；
纤维6份；
聚苯乙烯颗粒20份；
蛭石15份；
碳酸钠90份；
石墨3.5份；
石膏缓凝剂9份；
填料2.7份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的15%。所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为纳米二氧化硅和硅酸铝的混合物，二者的重量份比例为1:1。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将聚磷酸铵、硫酸铝以及聚氧乙烯壬烷基酚醚添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.8，反应2.5h后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在35℃.
其中，水、聚磷酸铵、硫酸铝、聚氧乙烯壬烷基酚醚的质量比例为：10:1:1:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.4:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.6:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.33；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在45mm。
实施例11
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏45份；
纤维8份；
聚苯乙烯颗粒22份；
蛭石25份；
碳酸钠95份；
石墨4.5份；
石膏缓凝剂3份；
填料2份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的14%。所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝以及聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.8，反应2.5h后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在35℃.
其中，水、硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯的质量比例为：10:0.3:0.7:0.4:0.6:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.45:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.25；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在45mm。
实施例12
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏55份；
纤维19份；
聚苯乙烯颗粒20份；
蛭石22份；
碳酸钠85份；
石墨2份；
石膏缓凝剂5份；
填料2份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的12%。所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝以及聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.8，反应2.5h后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在35℃.
其中，水、硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚的质量比例为：10:0.3:0.7:0.5:0.5:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.43:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.6:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.03；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在40mm。
实施例13
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏60份；
纤维10份；
聚苯乙烯颗粒20份；
蛭石10份；
碳酸钠85份；
石墨2份；
石膏缓凝剂5份；
填料2份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的15%。
所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝以及聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.8，反应2.5h后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在35℃.
其中，水、硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚的质量比例为：10:0.3:0.7:0.6:0.4:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.1:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.33；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在50mm。
实施例14
一种结构用阻燃复合材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
石膏70份；
纤维8份；
聚苯乙烯颗粒18份；
蛭石10份；
碳酸钠85份；
石墨2份；
石膏缓凝剂5份；
填料2份；
硅酸二钙3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的15%。所述的碳酸钠为市售获得，购于河南奇峰化工有限公司。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨。其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
所述的石膏缓凝剂为丙烯酸钠和硼砂的混合物，二者的质量比例为1:1。
所述的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
所述的氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝以及聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.8，反应2.5h后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在35℃.
其中，水、硼酸锌、磷酸酯、硫酸铝、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚的质量比例为：10:0.3:0.7:0.6:0.4:0.1。
结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.3:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.45:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.03；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在44mm。
性能评价
参照国标gb14907-2018《钢结构防火涂料》，按照实施例14的配方和施工方法制备样品，所制得的样品性能如表1所示。
该结构用阻燃复合材料的其他性能测试如表2所示。
表1样品检测结果
表2其他性能测试
产烟毒性危险级别测试：通过将组分a和组分b混合后与水1:1（质量比）搅拌均匀，烘干（60—65℃）30分钟后研磨，粉状测试，均匀平铺于石英舟底部，平铺长度400mm，测试对象为小鼠，该材料的产烟浓度为50.0mg/l，材料的产烟率为21.5%，受试小鼠30min染毒期内行动无明显变化，无昏迷，无死亡，染毒后1h内小鼠行动正常，开始进食；染毒后的3天内，小鼠行动均正常，进食良好，平均体重持续增加；因此，沿其毒性的麻醉性和刺激性均合格，该试样达到产烟毒性危险级别aq2。
另外，经过对材料的隔音性能测试，该材料隔音性能达到了45db，隔音效果良好。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域在具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
1.一种结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏30-90份、聚苯乙烯颗粒0-35份、蛭石0-30份、纤维1-15份、碳酸钠50-100份、石墨1-5份、石膏缓凝剂1-10份、填料1-3份、硅酸二钙1-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5-30%。
2.根据权利要求1所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏40-80份、聚苯乙烯颗粒10-25份、蛭石8-18份、纤维2-10份、碳酸钠80-100份、石墨1-3份、石膏缓凝剂3-8份、填料1-2份、硅酸二钙2-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的10-20%。
3.根据权利要求1所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的结构用阻燃复合材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：石膏70份、聚苯乙烯颗粒18份、蛭石10份、纤维8份、碳酸钠85份、石墨2份、石膏缓凝剂5份、填料2份、硅酸二钙3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的15%。
4.根据权利要求1-3任一所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的改性氢氧化铝为包覆有无机阻燃剂的氢氧化铝微胶囊。
5.根据权利要求4所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：氢氧化铝微胶囊的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1。
6.根据权利要求5所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1-3任一所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
8.根据权利要求1-3任一所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的填料包括煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、石棉粉、纳米二氧化硅、硅酸铝中的一种或几种的混合物，石膏缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠及硼砂中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1-3任一所述的结构用阻燃复合材料，其特征在于：所述的填料为改性高岭土，改性高岭土的制备方法为：首先将重量份数比为1：5的水和高岭土加入球磨机中进行球磨处理1.5h得到浆液，其次将浆液放入离心机经离心沉淀得固体颗粒，然后将固体颗粒加入高速搅拌机中，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后搅拌40min，最后洗涤、烘干得改性高岭土。
10.根据上述权利要求所述的结构用阻燃复合材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为(1.1-1.45):1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为(1.4-1.6):1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:(0.02-0.33)；（4）向基材上喷涂一层该结构用阻燃复合材料，一次喷涂厚度在40-50mm。
技术总结