一种高力学性能阻燃复合材料的制备方法

文档序号:35962589发布日期:2023-11-09 01:26阅读:40来源:国知局

本发明属于复合材料,具体涉及一种阻燃复合材料的制备方法。


背景技术:

1、随着科技的发展,人们对高分子材料的阻燃性能、塑性形变性以及环保和安全的要求越来越高,高分子材料如电线电缆作为我们日常必不可少又存在较高安全隐患的产品,受到了广泛关注。如何提高高分子材料的阻燃性能减少火灾的发生和提高其力学性能是当前研究的热点。合理的材料阻燃剂处理成为减少火灾的重要手段之一。为了改善其阻燃性,可添加阻燃剂提高材料阻燃性能,如卤族阻燃剂,但含卤阻燃剂阻燃时会释放出有毒气体,因此,新型无卤阻燃剂成为复合材料阻燃的发展方向。在众多的无机阻燃剂中,氢氧化铝等无机物粉未具有价廉、不挥发、高阻燃、消烟、无毒、无二次污染等特点,被认为是一种环境友好型的绿色无机阻燃剂。但当无机物粉未用作阻燃剂时,其含量和粒径对复合材料的阻燃性能和力学性能有很大影响。为了达到一定的阻燃级别,要加入大量的无机物粉未,而无机物粉未表面亲水疏油,与非极性材料(塑料)的亲和性较差,在聚合物基体中难以均匀分散,容易团聚,用量过大会严重影响复合材料的力学性能。黄子铮等(黄子铮,谢春灼,曹碧琰.超微细水合氧化铝(ath)阻燃消烟剂在硬pvc塑料中的应用研究[j].合成材料老化与应用,1-3)按照配方将超微细水合氧化铝与pvc树脂等混合后压制厚片,测试结果表明,超微细水合氧化铝能够提高硬pvc塑料的氧指数和降低的烟密度,但一定配方用量范围内,硬pvc塑料拉伸强度略有降低。

2、如何改善无机物粉未和高分子材料的相容性,提高无机物粉未阻燃材料的阻燃性能和力学性能,是实际生产应用亟需解决的问题。表面改性处理技术就是通过各种表面改性剂与颗粒表面进行表面处理和化学反应而改变颗粒的表面状态,提高其表面活性,从而改变或改善高分子材料的相容性与粉体的分散性等的一种处理技术,已被广泛应用于各种材料的改性。现有技术对无机物表面改性通过物理相容性与高分子材料相结合,提高分散效果有限,制备复合材料性能受到一定程度限制。


技术实现思路

1、本发明目的在于通过对无机物粉未表面改性,改善阻燃剂表面的物理化学特性,使其与塑料有更好的相容性,提高高分子材料的阻燃性能、抗拉强度以及塑性变形能力。

2、为达到上述目的,采用技术方案如下:

3、一种高力学性能阻燃复合材料的制备方法,包括以下步骤:

4、(1)将无机物粉末在有机溶剂中分散,升温后加入改性剂搅拌反应,利用蒸馏技术烘干,快速冷却到室温,得到改性无机物粉末;

5、(2)将将聚乙烯(pe)和聚苯乙烯(ps)在有机溶剂中溶解,升温后加入所得改性无机物粉末超声震荡反应,利用蒸馏冷凝技术除去溶剂得到有机无机混合物;

6、(3)所得有机无机混合物在模具中热压成型,再放入平板硫化机中进行硫化,得到高力学性能阻燃复合材料。

7、按上述方案,步骤(1)中所述无机物粉末为硼酸锌粉末或三聚磷酸铝粉末中一种。

8、按上述方案,步骤(1)中所述改性剂为正硅酸乙酯、正丙醇锆、二甲基亚磷酸酯中的一种或混合;改性剂的加入量占无机物粉末质量的0.5-10%。

9、按上述方案,步骤(1)中搅拌反应温度为50-90℃时间为1h。

10、按上述方案,步骤(1)中烘干温度为80℃,时间为6h。

11、按上述方案,步骤(2)中聚乙烯、聚苯乙烯与改性无机物粉末的质量比为(10-1):(1-2):(1-5)。

12、按上述方案,步骤(2)中超声震荡反应的温度为60-90℃时间为60min。

13、按上述方案,步骤(3)热压成型厚度为1-6mm,温度为130℃,压力为6-10mpa。

14、按上述方案,步骤(3)所得阻燃复合材料的拉伸强度大于12mpa,伸长率大于230%,氧指数大于33%,吸油量小于34%。

15、相对于现有技术,本发明有益效果如下:

16、(1)通过改性剂对无机物粉未表面进行化学改性,改善其表面的物理化学特性,使其趋于高分子基体的表面特性,提高无机物在高分子基体中的浸润性,改性剂可与无机物表面作用生成氢键,然后脱水,由氢键形成强有力的共价键,将无机物与改性剂紧密联系在一起。

17、(2)根据改性的无机物与高分子基体结构特点,在一定条件下发生化学反应,生成了交联聚合物,从而将两种性质差异较大的物质牢固结合起来,使无机物与高分子基体之间建立“分子桥”(由于改性的无机物部分基团可以与有机高分子发生化学反应,将两种性质差异大的材料牢固结合起来,建立起特殊的“分子桥”,从而改善了无机物粉休的分散性能),有效使无机物在基体中均匀分散,防止团聚现象,精准控制从而提高材料的力学性能和综合性能;

18、(3)制备阻燃复合材料的拉伸强度力学性能优异,伸长率大,阻燃性能好;

19、(4)所采用的原料均为市售原料,并且工艺简洁,便于组织采购生产,成本较低。

20、(5)本发明工艺合理,效果显著,制备的高分子材料具有高阻燃,高应变材料具有耐燃烧,高的抗拉强度以及优异的塑性变形能力,具有广阔的应用前景。



技术特征:

1.一种高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

2.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述无机物粉末为硼酸锌粉末或三聚磷酸铝粉末中一种。

3.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述改性剂为正硅酸乙酯、正丙醇锆、二甲基亚磷酸酯中的一种或混合;改性剂的加入量占无机物粉末质量的0.5-10%。

4.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中搅拌反应温度为50-90℃时间为1h。

5.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中烘干温度为80℃,时间为6h。

6.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中聚乙烯、聚苯乙烯与改性无机物粉末的质量比为(10-1):(1-2):(1-5)。

7.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中超声震荡反应的温度为60-90℃时间为60min。

8.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(3)热压成型厚度为1-6mm,温度为130℃,压力为6-10mpa。

9.如权利要求1所述高力学性能阻燃复合材料的制备方法,其特征在于步骤(3)所得阻燃复合材料的拉伸强度大于12mpa,伸长率大于230%,氧指数大于33%,吸油量小于34%。


技术总结
本发明公开了一种高力学性能阻燃复合材料的制备方法,将无机物粉末在有机溶剂中分散,升温后加入改性剂搅拌反应,利用蒸馏技术烘干,快速冷却到室温,得到改性无机物粉末;将将聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)在有机溶剂中溶解,升温后加入所得改性无机物粉末超声震荡反应,利用蒸馏冷凝技术除去溶剂得到有机无机混合物;所得有机无机混合物在模具中热压成型,再放入平板硫化机中进行硫化,得到高力学性能阻燃复合材料;本发明通过对无机物粉未表面改性,改善阻燃剂表面的物理化学特性,使其与塑料有更好的相容性,提高高分子材料的阻燃性能、抗拉强度以及塑性变形能力。

技术研发人员:左小华,王芳,张校飞,徐玉林,朱文君,李欣,邓祥义
受保护的技术使用者:湖北理工学院
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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