CN101392107A - 一种具有阻燃和电绝缘功能的无机复合超细活性填料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有阻燃和电绝缘功能的无机复合超细活性填料的制备方法。本方法是以超细Mg(OH)2、Al(OH)3、超细煅烧高岭土(主要成分为Al2O3·2SiO2)、超细硅藻土(主要成分为SiO2·nH2O)以及锑化合物、硼化合物等为原料，通过对主要组份进行复配和表面处理制备中位粒径(d50)1.0±0.3μm，表面与高聚物基料相容性好，阻燃效率高，电绝缘性好并与环境友好的无机复合超细活性填料。
Description
技术领域：
本发明涉及的是一种具有阻燃和电绝缘功能的无机复合超细活性填料的制备方法，属于材料科学与工程领域。
背景技术：
当今社会中，塑料、橡胶等高聚物基材料得到越来越广泛的应用。但是，这类材料燃点低、容易着火，尽管在建筑、交通工具、电线电缆和电器设备及其它应用领域采取了严格的防火措施，每年仍发生数以千计的火灾，造成大量的生命和财产损失。为了减少因使用这些材料而引发的火灾，在制造这些材料时需添加阻燃剂。目前，这些阻燃剂可分为二大类，一类是含氯、溴等的含卤阻燃剂，当高聚物燃烧时，在气相中分解为高反应活性的HBr和HCl，隔绝燃烧部位所需的氧气，从而阻止燃烧的扩展；目前含卤阻燃剂用量最大；但是，填有这类阻燃剂的高聚物被引燃后虽不能完全燃烧，但发烟量大，放出大量有毒和腐蚀性气体，这些气体对生命财产的伤害甚至超过火灾本身；第二类是无卤阻燃剂，包括无机阻燃剂氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁、锑化合物、硼化合物、钼化合物以及磷化合物等，兼具阻燃、抑烟和减少燃烧时释放毒气的功能。无机阻燃剂因低烟、无毒、价廉，与环境友好，是目前阻燃材料的主要发展方向。但是单一的无机阻燃填料要在高聚物基复合材料中填充量很大时才能产生阻燃效果，在满足阻燃要求的同时影响胶料的加工性能并导致填充材料力学性能下降；同时，对于电缆料的填充阻燃来说，填充量很大时还导致材料绝缘性能下降。因此，现有的无机阻燃填料不同时具有阻燃和电绝缘两种功能。
本项发明的目的是针对现有无机阻燃填料的不足，提供一种兼具高效阻燃、电绝缘功能的无机复合超细活性填料，这种无机复合超细活性填料通过不同结构、化学成份的无机阻燃剂的复合，使各种无机阻燃剂相互配合，取长补短，提高无机阻燃剂的阻燃效率并使其兼具优良的电绝缘性，同时，通过表面改性处理使填充材料的力学性能不因无机阻燃填料的填充而下降。
本发明的内容：以超细Mg(OH)2、Al(OH)3、超细煅烧高岭土(主要成分为Al2O3·2SiO2)、超细硅藻土(主要成分为SiO2、·nH2O)以及锑化合物、硼化合物等为原料，通过对主要组份进行复配和表面处理制备中位粒径(d50)1.0±0.3μm，表面与高聚物基料相容性好，阻燃效率高，电绝缘性好并与环境友好的无机复合超细活性填料。
其工艺步骤如下：
(1)对主要组分超细Mg(OH)2、Al(OH)3、超细煅烧高岭土(主要成分为Al2O3·2SiO2)、超细硅藻土(主要成分为SiO2、·nH2O)进行表面处理；
(2)将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细硅藻土]、及E(Sb2O3)、F(硼酸锌)进行复配。
上述工艺步骤(1)中所述的表面处理，其特征是，采用先湿法、后干法的二步表面改性工艺；改性剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂，用量为阻燃填料质量的0.5％～3.0％。
上述工艺步骤(2)中所述的复配，其特征是：无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细硅藻土]、及E(Sb2O3)、F(硼酸锌)的复配质量比为A：B：C：D：E：F＝65～85：8～25：2～8：1～5：0～10：0～10；
上述工艺步骤(2)中所述的超细Mg(OH)2、Al(OH)3、超细煅烧高岭土、超细硅藻土、Sb2O3及硼酸锌，其粒度(中位粒径d50)分别为：0.7～1.3μm、0.7～1.3μm、0.9～2.0μm、1.0～2.0μm(比表面积20～80m2·g-1)、0.3～0.5μm、4.0～5.0μm。
这种无机复合超细活性填料的粒度大小及其分布范围为：d50＝0.7～1.3μm，d97≤5μm(其中90％为2～3μm)；吸油率<0.5ml/g；活化指数≥98％；阻燃性：阻燃等级V—0，氧指数≥30，无烟或少烟。将其用于PVC和EVA电缆料，其主要性能指标：氧指数：PVC≥35％，EVA≥37；拉伸强度：PVC>15MPa，EVA>12MPa；断裂伸长率≥200％；体积电阻率：PVC>1×1012，EVA>1×1013，具有阻燃、电绝缘两种功能。
实施例：
①将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细硅藻土]以85：10：3：2进行复配，然后分别用1.0％的钛酸酯偶联剂和1.0％的乙烯基硅烷进行湿法和干法二次表面改性处理，所制备的这种无机复合超细活性填料填充PVC电缆料的性能列于表1。
②将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细白炭黑]、E(Sb2O3)、F(硼酸锌)以72：9：2：2：9：6进行复配，然后分别用1.0％的钛酸酯偶联剂和1.0％的乙烯基硅烷进行湿法和干法二次表面改性处理，所制备的这种无机复合超细活性填料填充PVC电缆料的性能列于表1。
③将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细白炭黑]、E(Sb2O3)、F(硼酸锌)以68：8：2：2：10：10进行复配，然后分别用1.0％的钛酸酯偶联剂和1.0％的乙烯基硅烷进行湿法和干法二次表面改性处理，所制备的这种无机复合超细活性填料填充PVC电缆料的性能列于表1。
④将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细白炭黑]以85：10：3：2进行复配，然后分别用1.0％的氨基硅烷和1.0％的乙烯基硅烷进行湿法和干法二次表面改性处理，所制备的这种无机复合超细活性填料填充EVA电缆料的主要性能为氧指数LOI：39.1％，拉伸强度12.4Mpa，断裂伸长率210％，体积电阻率2.1×1013Ω·m。
表1 实施例一～三无机复合超细活性填料填充PVC电缆料的性能
| 实施例 | 复配比例A：B：C：D：E：F | 氧指数LOI，％ | 拉伸强度MPa | 断裂伸长率，％ | 体积电阻率，Ω·m |
| 1 | 85：10：3：2：0：0 | 30.2 | 13.77 | 205 | 3.1×1012 |
| 2 | 72：9：2：2：9：6 | 36.6 | 15.00 | 210 | 5.4×1012 |
| 3 | 68：8：2：2：10：10 | 37.0 | 13.33 | 254 | 3.6×1012 |
Claims (3)
1、一种具有阻燃和电绝缘功能的无机复合超细活性填料的制备方法，其特征是，其工艺步骤为：
(1)对主要组分超细Mg(OH)2、Al(OH)3、超细煅烧高岭土(主要成分为Al2O3·2SiO2)、超细硅藻土(主要成分为SiO2、·nH2O)进行表面处理；
(2)将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细硅藻土]、及E(Sb2O3)、F(硼酸锌)进行复配。
2、根据权利要求1所述的对主要组分超细Mg(OH)2、Al(OH)3、超细煅烧高岭土(主要成分为Al2O3·2SiO2)、超细硅藻土(主要成分为SiO2、·nH2O)进行表面处理，其特征是，采用先湿法、后干法的二步表面改性工艺；改性剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂，用量为阻燃填料质量的0.5％～3.0％。
3、根据权利要求1所述的将无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细硅藻土]、及E(Sb2O3)、F(硼酸锌)进行复配，其特征是，无机组分A[超细Mg(OH)2]、B[Al(OH)3]、C[超细煅烧高岭土]、D[超细硅藻土]、及E(Sb2O3)、F(硼酸锌)的复配质量比为A：B：C：D：E：F＝65～85：8～25：2～8：1～5：0～10：0～10。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20120704 Termination date: 20160921 |