本發(fā)明涉及滅火材料，尤其是一種用于提高紫外光固化聚合物的安全性的主動(dòng)滅火微膠囊、制備方法及應(yīng)用、紫外光固化樹脂板及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紫外線固化聚合物(uv-curable?polymers)因其快速固化的特性，廣泛應(yīng)用于涂料、粘合劑、3d打印及醫(yī)療領(lǐng)域。然而，這類聚合物在高溫下容易釋放可燃性氣體，增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。因此，提升紫外線固化聚合物的安全性是一個(gè)急需解決的問題?，F(xiàn)有的阻燃添加劑雖然可以一定程度上降低材料的易燃性，但多數(shù)為被動(dòng)式防護(hù)，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)火源的直接引燃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種主動(dòng)滅火微膠囊、制備方法及應(yīng)用、紫外光固化樹脂板及其制備方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種主動(dòng)滅火微膠囊，所述主動(dòng)滅火微膠囊為核殼結(jié)構(gòu)，包括芯材以及包裹于芯材外側(cè)的殼材；所述芯材為全氟(2-甲基-3-戊酮)(pfmp)、1,4-環(huán)己基二甲酸二甲酯、三氯乙基磷酸酯、聚磷酸銨或氫氧化鋁中的一種或多種，殼材為三聚氰胺改性脲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂、密胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、明膠(ge)、二氧化鈦和蒙脫土中的一種或多種。

4、進(jìn)一步地，所述主動(dòng)滅火微膠囊的形態(tài)為球形，粒徑為40～140微米。

5、一種如上述主動(dòng)滅火微膠囊的制備方法，具體包括如下步驟：

6、步驟s1、殼材溶液制備，將殼材溶解于去離子水中，按質(zhì)量比1:4調(diào)配初品殼材溶液；使用無(wú)水碳酸鈉或氫氧化鈉作為堿性調(diào)節(jié)劑，將初品殼材溶液的ph值調(diào)節(jié)至8.0左右，將調(diào)節(jié)好的溶液置于水浴中加熱，控制水浴溫度為40℃～50℃，攪拌30分鐘，確保殼材完全溶解并形成均勻的殼材溶液；

7、步驟s2、芯材乳化溶液制備，將芯材與芯材乳化劑以1:1的體積比混合，通過高速剪切分散機(jī)，以8000rpm的速度剪切乳化5分鐘，使芯材乳化溶液形成直徑在10μm～100μm范圍內(nèi)的均勻小液滴，形成穩(wěn)定的水包油乳液；

8、步驟s3、微膠囊制備，將預(yù)先制備好的壁材溶液逐步加入芯材乳化溶液中，并將溫度控制在30℃～50℃內(nèi)；通過檸檬酸溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph至4.0～5.0，并持續(xù)攪拌200rpm～600rpm，反應(yīng)持續(xù)90分鐘后，得到微膠囊懸浮液；

9、步驟s4、微膠囊收集與干燥，將所得懸浮液稀釋后靜置沉降12小時(shí)，使用過濾器將底部沉積的微膠囊收集；最后，在40℃的環(huán)境下干燥6小時(shí)，制得主動(dòng)滅火微膠囊成品。

10、進(jìn)一步地，所述步驟s2中芯材乳化劑為全氟辛烷磺酸鉀、十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)、全氟辛酸、十二烷基硫酸鈉中的一種。

11、一種如上述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，所述主動(dòng)滅火微膠囊在防火材料中的應(yīng)用，所述微膠囊摻入到至少一種防火材料中以提高材料的防火性能。

12、一種如上述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，所述主動(dòng)滅火微膠囊在3d打印技術(shù)中的應(yīng)用，所述微膠囊作為提高3d打印材料安全性的添加劑。

13、一種如上述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，所述主動(dòng)滅火微膠囊在涂料或粘合劑中的應(yīng)用，所述微膠囊作為提高涂料或粘合劑防火性能的添加劑。

14、一種如上述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，所述主動(dòng)滅火微膠囊在鋰離子電池隔膜的應(yīng)用，所述微膠囊作為提高鋰離子電池隔膜熱抵御性能和機(jī)械性能的添加劑。

15、在鋰離子電池?zé)崾Э爻跗谘杆僖种其囯x子電池?zé)崾Э?，避免無(wú)序溫升造成熱失控，作為優(yōu)選，宜將微膠囊滅火劑或阻燃劑釋放芯材的溫度區(qū)間設(shè)置在80℃附近，通過將微膠囊滅火劑附著在鋰離子電池隔膜上或鋰離子電池隔膜與鋁塑膜夾層中，確保鋰離子電池?zé)崾Э爻跗谑┓?，避免熱積聚，從而提升鋰離子電池的本征安全。

16、一種紫外光固化樹脂板，包括如下重量份的組分：如上述主動(dòng)滅火微膠囊1份，樹脂預(yù)聚物混合物4份；所述樹脂預(yù)聚物混合物為環(huán)氧丙烯酸酯(ea)、乙二醇雙丙烯酸酯(eda)和光引發(fā)劑混合制得。

17、一種如上述的紫外光固化樹脂板的制備方法，具體包括如下步驟：

18、步驟a、混合，將微膠囊粉末與樹脂預(yù)聚物混合物混合均勻；

19、步驟b、紫外光固化，使用365nm紫外高壓汞燈對(duì)混合物進(jìn)行固化，固化時(shí)間為5分鐘。

20、檢測(cè)上述紫外光固化樹脂板防火性能的方法為：將上述紫外光固化樹脂板置于模擬火災(zāi)條件下，測(cè)量樹脂板在火災(zāi)條件下的火焰?zhèn)鞑?、有毒氣體釋放量。

21、在紫外光固化樹脂應(yīng)用中，本發(fā)明的主動(dòng)滅火微膠囊可在火源初期迅速釋放滅火芯材，有效抑制火焰蔓延，避免熱積聚造成的材料燃燒。作為優(yōu)選，宜將微膠囊釋放芯材的溫度區(qū)間設(shè)置在80℃～120℃附近，通過將微膠囊直接摻入紫外光固化樹脂中或涂覆在樹脂表面，確保在火災(zāi)發(fā)生初期能夠主動(dòng)釋放滅火劑，防止火勢(shì)擴(kuò)大，從而提升紫外光固化材料的安全性能。

22、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，制備方法簡(jiǎn)單，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

23、(1)、本發(fā)明中的主動(dòng)滅火微膠囊具備主動(dòng)滅火功能，當(dāng)遇到高溫時(shí)，微膠囊會(huì)破裂，迅速釋放內(nèi)含的芯材，從而在火災(zāi)初期直接抑制火焰蔓延；這種主動(dòng)響應(yīng)的特性大大提升了滅火效果，而傳統(tǒng)的阻燃樹脂多依賴材料耐火性，無(wú)法提供類似的即時(shí)保護(hù)；其次，主動(dòng)滅火微膠囊的熱響應(yīng)性精準(zhǔn)，可以在特定溫度下啟動(dòng)滅火，防止火勢(shì)蔓延，而傳統(tǒng)阻燃劑僅通過延緩燃燒或提高耐熱性來防火；

24、(2)、本發(fā)明中的主動(dòng)滅火微膠囊，環(huán)境友好性也顯著優(yōu)于傳統(tǒng)阻燃材料，全氟(2-甲基-3-戊酮)作為一種高效滅火劑，使用量較少，阻燃效果顯著且減少了對(duì)環(huán)境的污染，避免了傳統(tǒng)阻燃劑在高溫下分解時(shí)可能產(chǎn)生的有害物質(zhì)；

25、(3)、本發(fā)明中的主動(dòng)滅火微膠囊，在材料性能方面，主動(dòng)滅火微膠囊對(duì)樹脂的機(jī)械性能影響較小，通過優(yōu)化微膠囊的添加比例(如10wt％)，樹脂既能保持優(yōu)異的力學(xué)性能，又能實(shí)現(xiàn)高效的阻燃效果，而傳統(tǒng)的阻燃劑往往會(huì)導(dǎo)致樹脂變脆或強(qiáng)度下降，使材料的機(jī)械性能受損；

26、(4)、本發(fā)明中的主動(dòng)滅火微膠囊還保證了材料的長(zhǎng)效穩(wěn)定性，其殼材對(duì)滅火劑的物理隔離，確保了滅火劑的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性，不會(huì)因時(shí)間遷移或揮發(fā)而失效，這一點(diǎn)比傳統(tǒng)阻燃劑更具優(yōu)勢(shì)；

27、(5)、本發(fā)明中的主動(dòng)滅火微膠囊，應(yīng)用靈活性也非常突出，不僅適用于紫外光固化樹脂，還能應(yīng)用于其他樹脂系統(tǒng)，適合廣泛的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，如電子設(shè)備、汽車部件和建筑材料；總體而言，本發(fā)明中的主動(dòng)滅火微膠囊在主動(dòng)滅火、環(huán)境保護(hù)、機(jī)械性能保持和長(zhǎng)期阻燃效果等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，是一種高效、安全的創(chuàng)新型阻燃材料。

技術(shù)特征：

1.一種主動(dòng)滅火微膠囊，其特征在于：所述主動(dòng)滅火微膠囊為核殼結(jié)構(gòu)，包括芯材以及包裹于芯材外側(cè)的殼材；所述芯材為全氟(2-甲基-3-戊酮)、1,4-環(huán)己基二甲酸二甲酯、三氯乙基磷酸酯、聚磷酸銨或氫氧化鋁中的一種或多種，殼材為三聚氰胺改性脲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂、密胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、明膠、二氧化鈦和蒙脫土中的一種或多種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)滅火微膠囊，其特征在于：所述主動(dòng)滅火微膠囊的形態(tài)為球形，粒徑為40～140微米。

3.一種如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述主動(dòng)滅火微膠囊的制備方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動(dòng)滅火微膠囊的制備方法，其特征在于：所述步驟s2中芯材乳化劑為全氟辛烷磺酸鉀、十二烷基苯磺酸鈉、全氟辛酸、十二烷基硫酸鈉中的一種。

5.一種如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，其特征在于：所述主動(dòng)滅火微膠囊在防火材料中的應(yīng)用，所述微膠囊摻入到至少一種防火材料中以提高材料的防火性能。

6.一種如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，其特征在于：所述主動(dòng)滅火微膠囊在3d打印技術(shù)中的應(yīng)用，所述微膠囊作為提高3d打印材料安全性的添加劑。

7.一種如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，其特征在于：所述主動(dòng)滅火微膠囊在涂料或粘合劑中的應(yīng)用，所述微膠囊作為提高涂料或粘合劑防火性能的添加劑。

8.一種如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述主動(dòng)滅火微膠囊的應(yīng)用，其特征在于：所述主動(dòng)滅火微膠囊在鋰離子電池隔膜的應(yīng)用，所述微膠囊作為提高鋰離子電池隔膜熱抵御性能和機(jī)械性能的添加劑。

9.一種紫外光固化樹脂板，其特征在于：包括如下重量份的組分：如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述主動(dòng)滅火微膠囊1份，樹脂預(yù)聚物混合物4份；所述樹脂預(yù)聚物混合物為環(huán)氧丙烯酸酯、乙二醇雙丙烯酸酯和光引發(fā)劑混合制得。

10.一種如權(quán)利要求9所述的紫外光固化樹脂板的制備方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及滅火材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種主動(dòng)滅火微膠囊、制備方法及應(yīng)用、紫外光固化樹脂板及其制備方法。這種微膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，其中芯材為全氟(2?甲基?3?戊酮)(PFMP)，作為一種高效滅火劑，適用于紫外光固化聚合物在熱失控及火災(zāi)場(chǎng)景下的熱升速率抑制；殼層為明膠構(gòu)成的聚合物壁材，具備一定的厚度，并能在預(yù)設(shè)溫度下破裂。通過簡(jiǎn)單凝聚，將PFMP作為芯材進(jìn)行微囊化，制備出具有特定粒徑分布的微膠囊，使其在高溫條件下迅速釋放滅火劑，有效抑制火焰。

技術(shù)研發(fā)人員：邢志祥,祁龍?zhí)?劉燁鋮,彭明,李玉洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9