CN104945713A - 纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法 - Google Patents

纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104945713A
CN104945713A CN201510350007.0A CN201510350007A CN104945713A CN 104945713 A CN104945713 A CN 104945713A CN 201510350007 A CN201510350007 A CN 201510350007A CN 104945713 A CN104945713 A CN 104945713A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bismuth oxide
polyethylene
aluminium hydroxide
composite material
nano bismuth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510350007.0A
Other languages
English (en)
Inventor
刘立柱
张昌海
迟庆国
翁凌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin University of Science and Technology
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN201510350007.0A priority Critical patent/CN104945713A/zh
Publication of CN104945713A publication Critical patent/CN104945713A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，它涉及一种阻燃复合材料。本发明是为了解决聚乙烯的阻燃性差的技术问题。本方法如下：将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，将悬浊液倒入球磨罐中，球磨得到混合粉体，将混合粉体在流变仪中混炼，热压成型，冷却至室温，即得。本发明制备工艺及所需设备简单，成本低廉，容易实施，制备所得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料中复合阻燃剂(纳米氧化铋和氢氧化铝)显著提高了聚乙烯的阻燃性能，其热释放速率峰值和总热释放速率均比纯聚乙烯低，而且随着阻燃剂含量增加降低越多。本发明属于阻燃材料的制备领域。

Description

纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃复合材料。
背景技术
聚乙烯(PE)具有电绝缘性能好、介电常数小、介电损耗小和化学稳定性优良等优点，是电线电缆中广泛使用的材料之一。但聚乙烯的阻燃性差，氧指数仅为17.4，是易燃材料，其燃烧热值高，在燃烧时热释放速率大、火焰传播速度快，不易熄灭，同时聚乙烯燃烧时产生熔滴还可能会引燃其他可燃物燃烧，加剧了火灾的破坏程度，对人们的生命安全形成巨大的威胁，由此限制其发展。因此，无卤、低烟、低毒成为阻燃聚乙烯的发展方向。
发明内容
本发明目的是为了解决聚乙烯的阻燃性差的技术问题，提供了一种纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法。
纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法：
一、将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，悬浊液中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为(3～98):5:5，悬浊液中悬浊物(纳米氧化铋和氢氧化铝)质量与酒精的比例为1～300g:1L；
二、将步骤一所得的悬浊液倒入球磨罐中，磨球与物料的质量比为15:1，以50～300r/min的转速球磨1～10h，然后在60℃烘24小时，得到混合粉体；
三、将混合粉体在流变仪中混炼，一区温度为120℃，二区温度为130℃，三区温度为120℃，转速为50～65r/min，当扭矩稳定时停止混炼，再放到平板硫化机中，在平板硫化机压力为0～10MPa，模压温度为110℃～130℃的条件下热压成型5min～30min，冷却至室温，即得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料。
纳米氧化铋作为无机阻燃剂具有分解吸热、抑烟等阻燃性能。氢氧化铝是目前最常用的无机阻燃剂之一，氢氧化铝本身具有阻燃、消烟、填充3个功能，通过吸收热分解产生的热量，降低体系温度从而起到阻燃效果，因其不挥发、无毒，被誉为无公害无机阻燃剂。
无机粒子作为阻燃剂既提高了聚乙烯阻燃性能的同时也不降低其自身的机械性能并且不产生有毒气体。
本发明制备工艺及所需设备简单，成本低廉，容易实施，制备所得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料中复合阻燃剂(纳米氧化铋和氢氧化铝)显著提高了聚乙烯的阻燃性能，其热释放速率峰值和总热释放速率均比纯聚乙烯低，而且随着阻燃剂含量增加降低越多。所制备的纳米氧化铋和氢氧化铋/聚乙烯阻燃复合材料，能够应用于阻燃电线电缆中。
附图说明
图1是聚乙烯和实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的热释放速率(HHR)对比曲线，图中1表示聚乙烯的热释放速率(HHR)曲线，2表示实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的热释放速率(HHR)曲线；
图2是聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO生成速率(COP)对比曲线，图中1表示聚乙烯的CO生成速率(COP)曲线，2表示实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO生成速率(COP)曲线；
图3是聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO2生成速率(CO2P)对比曲线，图中1表示聚乙烯的CO2生成速率(CO2P)曲线，2表示实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO2生成速率(CO2P)曲线；
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法：
一、将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，悬浊液中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为(3～98):5:5，悬浊液中悬浊物(纳米氧化铋和氢氧化铝)质量与酒精的比例为1～300g:1L；
二、将步骤一所得的悬浊液倒入球磨罐中，磨球与物料的质量比为15:1，以50～300r/min的转速球磨1～10h，然后在60℃烘24小时，得到混合粉体；
三、将混合粉体在流变仪中混炼，一区温度为120℃，二区温度为130℃，三区温度为120℃，转速为50～65r/min，当扭矩稳定时停止混炼，再放到平板硫化机中，在平板硫化机压力为0～10MPa，模压温度为110℃～130℃的条件下热压成型5min～30min，冷却至室温，即得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为98:1:1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为97:1.5:1.5。其它与具体实施方式一或二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为95:2.5:2.5。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中以100r/min的转速球磨4h。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中以200r/min的转速球磨6h。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中以300r/min的转速球磨8h。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中流变仪转速为50r/min。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中流变仪转速为60r/min。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤三中在平板硫化机热压成型过程如下：在模压温度为120℃，在平板硫化机压力为0MPa热压5min，在平板硫化机压力为3MPa热压5min，在平板硫化机压力为10MPa热压10min，在平板硫化机压力为15MPa热压10min。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于该方法如下：
一、将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，悬浊液中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为95:2.5:2.5，悬浊液中悬浊物(纳米氧化铋和氢氧化铝)质量与酒精的比例为200g:1L；
二、将步骤一所得的悬浊液倒入球磨罐中，磨球与物料的质量比为15:1，以150r/min的转速球磨4h，然后在60℃烘24小时，得到混合粉体；
三、将混合粉体在流变仪中混炼，一区温度为120℃，二区温度为130℃，三区温度为120℃，转速为60r/min，当扭矩稳定时停止混炼，再放到平板硫化机中，在平板硫化机热压成型过程如下：在模压温度为120℃，在平板硫化机压力为0MPa热压5min，在平板硫化机压力为3MPa热压5min，在平板硫化机压力为10MPa热压10min，在平板硫化机压力为15MPa热压10min，冷却至室温，即得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料。
本实验中所得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料，通过锥形量热仪测试表征复合材料的阻燃性能，图1为聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的热释放速率(HHR)对比曲线，本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的热释放速率峰值比纯聚乙烯降低36.7％，且达到峰值时间推迟50s。
图2为聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO生成速率(COP)对比曲线，本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO生成速率峰值比纯聚乙烯降低57.6％。
图3为聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO2生成速率(CO2P)对比曲线，本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO2生成速率峰值比纯聚乙烯降低35.7％，且达到峰值时间推迟55s。通过以上数据得出纳米氧化铋和氢氧化铝对聚乙烯起到很好的阻燃特性。

Claims (10)

1.纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于该方法如下：
一、将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，悬浊液中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为(3～98):5:5，悬浊液中悬浊物质量与酒精的比例为1～300g:1L；
二、将步骤一所得的悬浊液倒入球磨罐中，磨球与物料的质量比为15:1，以50～300r/min的转速球磨1～10h，然后在60℃烘24小时，得到混合粉体；
三、将混合粉体在流变仪中混炼，一区温度为120℃，二区温度为130℃，三区温度为120℃，转速为50～65r/min，当扭矩稳定时停止混炼，再放到平板硫化机中，在平板硫化机压力为0～10MPa，模压温度为110℃～130℃的条件下热压成型5min～30min，冷却至室温，即得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料。
2.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为98:1:1。
3.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为97:1.5:1.5。
4.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为95:2.5:2.5。
5.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中以100r/min的转速球磨4h。
6.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中以200r/min的转速球磨6h。
7.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中以300r/min的转速球磨8h。
8.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中流变仪转速为50r/min。
9.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中流变仪转速为60r/min。
10.根据权利要求1所述纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中在平板硫化机热压成型过程如下：在模压温度为120℃，在平板硫化机压力为0MPa热压5min，在平板硫化机压力为3MPa热压5min，在平板硫化机压力为10MPa热压10min，在平板硫化机压力为15MPa热压10min。
CN201510350007.0A 2015-06-23 2015-06-23 纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法 Pending CN104945713A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510350007.0A CN104945713A (zh) 2015-06-23 2015-06-23 纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510350007.0A CN104945713A (zh) 2015-06-23 2015-06-23 纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104945713A true CN104945713A (zh) 2015-09-30

Family

ID=54160816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510350007.0A Pending CN104945713A (zh) 2015-06-23 2015-06-23 纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104945713A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1587308A (zh) * 2004-08-06 2005-03-02 华南理工大学 聚烯烃/蒙脱土纳米非卤阻燃材料的制备方法
CN101875745A (zh) * 2010-03-30 2010-11-03 金发科技股份有限公司 含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物及其制备方法
CN103172925A (zh) * 2013-04-19 2013-06-26 哈尔滨理工大学 多铁性纳米铁酸铋颗粒改性聚乙烯复合材料的方法
CN103342893A (zh) * 2013-07-18 2013-10-09 哈尔滨理工大学 一种均匀分散纳米粒子/聚合物复合材料的制备方法
CN103788459A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 哈尔滨理工大学 纳米氢氧氧铋/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1587308A (zh) * 2004-08-06 2005-03-02 华南理工大学 聚烯烃/蒙脱土纳米非卤阻燃材料的制备方法
CN101875745A (zh) * 2010-03-30 2010-11-03 金发科技股份有限公司 含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物及其制备方法
CN103172925A (zh) * 2013-04-19 2013-06-26 哈尔滨理工大学 多铁性纳米铁酸铋颗粒改性聚乙烯复合材料的方法
CN103342893A (zh) * 2013-07-18 2013-10-09 哈尔滨理工大学 一种均匀分散纳米粒子/聚合物复合材料的制备方法
CN103788459A (zh) * 2014-02-19 2014-05-14 哈尔滨理工大学 纳米氢氧氧铋/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100465220C (zh) 一种无卤阻燃电缆护套料
CN103232631B (zh) 一种无卤低烟阻燃电缆护套料及其制备方法
CN102382356B (zh) 一种电缆料及其制备方法
CN103172918A (zh) 一种低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法
CN104151735A (zh) 一种高强度阻燃电缆及其应用
CN103467832A (zh) 耐低温柔性可交联无卤阻燃电缆料及其制备方法
CN105801992B (zh) 一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料及其制备方法和用途
CN103435902A (zh) 室内光缆用低烟无卤高阻燃聚烯烃护套料及其制备方法
CN105367965A (zh) 耐火电缆用无卤阻燃陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法
CN103589036A (zh) 一种膨胀阻燃电缆绝缘材料及其制备方法
CN103788546A (zh) 一种pvc阻燃护套料
CN1951993A (zh) 一种低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法
CN103087394B (zh) 一种低烟无卤阻燃电缆材料
CN103333428A (zh) 一种无卤阻燃聚乙烯防水卷材的制备方法
CN103788459B (zh) 纳米氢氧氧铋/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法
CN103788458A (zh) 一种阻燃聚乙烯绝缘电缆料
CN103788457A (zh) 一种低烟无卤电缆料
CN108285552A (zh) 一种改性氢氧化镁、改性方法及应用
CN104311967B (zh) 一种用于高密度聚乙烯的阻燃剂
CN113896976A (zh) 可瓷化辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃组合物及其制备方法
CN103788442A (zh) 一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料
CN104945713A (zh) 纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法
CN101280083A (zh) 铝塑复合板用无卤阻燃聚乙烯功能材料及其制备方法
CN104861399A (zh) 一种pvc阻燃护套料
CN102585337B (zh) 一种阻燃铝塑板芯材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150930