CN106281238A - 一种阻燃型复合相变材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻燃型复合相变材料及其制备方法，属于材料技术领域。所述的复合相变材料由高分子材料、有机烷烃、导热材料、阻燃剂和抗氧化剂通过一定的加工工艺混合而成。所述的高分子材料选用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或聚丙烯的一种，所述的有机烷烃选用熔点是46~58℃的石蜡的一种，所述的导热材料选用膨化石墨，所述的阻燃剂选用无机化合物、溴类和磷类化合物的一种或多种组合，所述的抗氧化剂为多酚型受阻酚类抗氧剂。普通相变材料具有易燃、易泄露的缺点，极大的制约了其推广应用。本发明制作的复合相变材料，具有良好的阻燃性能（可达到UL94‑V0级），同时具有良好的结构强度和绝缘性能，是一种综合性能优良的新材料。

Description

一种阻燃型复合相变材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别是一种基于有机类烷烃作为相变材料原料的阻燃型的复合相变材料及其制备方法。

背景技术

相变材料是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料的分类相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料三类。复合相变材料既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围，成为储热材料领域的热点研究课题。

以石蜡为代表的有机类烷烃作为相变材料原料，具有很多优点。如相变潜热高、几乎没有过冷现象、熔化时蒸气压力低、不易发生化学反应和稳定性较好等，此外在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小，没有相分离和腐蚀性，价格较低，长寿命。有机类烷烃作为相变材料主要原料和各种定型材料、导热材料加工成复合相变材料，具有一定的结构强度，在需要储热和均温的产品上得到了广泛的应用。但是有机类烷烃是一种含碳有机材料，加工成各种复合相变材料后容易燃烧，在一定程度上限制了它的用途。

发明内容

针对上述技术问题，为了解决相变材料的易燃问题，本发明提供一种阻燃型复合相变材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种阻燃型复合相变材料，常温下为固体，由结构定型材料、相变材料原料、导热材料、阻燃剂和抗氧化剂组成。

进一步地，本发明所述的结构定型材料选用高分子材料（塑料），本方案优先选用的高分子材料是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或聚丙烯中的一种，原材料为固体颗粒，类别为管材级或者注塑级，熔体流动速率参考值为1.0~3.0g/10min。

进一步地，所述的相变材料原料，选用的石蜡和烷烃中的至少一种，常温下是固体，相变材料的相变温度（熔点）为46~58℃，相变潜热参考值为160~220J/g。

进一步地，所述的导热材料，本技术方案选用的是可膨化石墨，膨化倍率为150~200倍。

进一步地，所述的阻燃剂由氢氧化镁、氢氧化铝、硅酸镁、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、三嗪大分子成炭剂、三氧化钼、聚磷酸铵中的一种或多种组合而成，所述阻燃剂常温下均是固体粉末。

进一步地，所述的抗氧化剂是一种多酚型受阻酚类抗氧剂，外观为白色或微黄色结晶粉末，能与大多数聚合物相容，它可用于多种有机化合物。

一种阻燃型复合相变材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤。

1、用金属反应釜作为配制设备，把相变材料原料放入反应釜中加热熔化，设置反应釜的第一工作温度，具体设置值是高于相变材料原料的熔化温度10℃。相变材料原料完全熔化成液体后加入导热材料，用高速搅拌机搅拌，设置搅拌桨的转速为800~1000转/分钟，搅拌时间为30分钟，使材料混合均匀，得到第一混合液。

2、向上述第一混合液中依次加入上述阻燃剂中的一种或多种，用高速搅拌机搅拌，设置搅拌桨的转速为800~1000转/分钟，搅拌时间为60分钟，使其混合均匀，得到第二混合液。

3、在上述第二混合液中加入高分子材料，同时加入抗氧化剂，设置反应釜的第二工作温度，具体设置值为120~130℃，设置搅拌桨的转速为800~1000转/分钟，搅拌时间为30分钟。然后设置反应釜的第三工作温度，具体设置值为180~200℃，设置搅拌桨的转速为200~400转/分钟，搅拌时间为30分钟以上，直至高分子材料完全熔化，并与其它材料均匀混合，得到第三混合液。

4、反应釜中抽真空，设置反应釜的第一工作真空度为0.06~0.08MPa，抽真空的时间至少为5分钟。

5、将上述第三混合液倒入模具，冷却成型，可得到所述的质地均匀的阻燃型复合相变材料坯料，坯料可经过机械加工得到各种形状的结构零件。

本发明的有益效果如下。

1、本技术方案制作的复合相变材料具有良好的阻燃特性，经测试可满足UL94-V0级的阻燃要求，因此复合相变材料可以在有阻燃要求的特定场合使用。

2、本技术方案制作的复合相变材料除了具有一定的相变储热功能，还有一定的结构强度，并且易于机械加工，在一定的条件下可作为结构零件使用。

3、本技术方案制作的复合相变材料，具有良好的绝缘性能，可用于对绝缘有要求的产品中。

具体实施方式

下面是结合实例对本发明进行详细描述。

实施例1：本发明由高密度聚乙烯、石蜡、膨化石墨、氢氧化镁、硅酸镁、十溴二苯乙烷、三氧化钼和抗氧化剂（多酚型抗氧剂1010）而成。按质量百分比计：高密度聚乙烯为30%，石蜡43%，膨胀石墨2%，氢氧化镁11%，硅酸镁2%，十溴二苯乙烷10%，三氧化钼1.5%和抗氧化剂0.5%，依照上述方法制备。

实施例2：本发明由低密度聚乙烯、石蜡、膨化石墨、氢氧化铝、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、三氧化钼和抗氧化剂（多酚型抗氧剂1010）混合而成。按质量百分比计：低密度聚乙烯为33%，石蜡40%，膨胀石墨2%，氢氧化铝3.5%、三氧化二锑4%、十溴二苯乙烷14%、三氧化钼3%和抗氧化剂0.5%，依照上述方法制备。

实施例3：本发明由聚丙烯、石蜡、膨化石墨、聚磷酸铵、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、三嗪大分子成炭剂和抗氧化剂（多酚型抗氧剂1010）混合而成。按质量百分比计：聚丙烯为33%，石蜡40%，膨胀石墨2%，聚磷酸铵3.5%，三氧化二锑9%，三嗪大分子成炭剂2%，十溴二苯醚10%和抗氧化剂0.5%，依照上述方法制备。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式组合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种阻燃型复合相变材料及其制备方法，其特征是：

（1）用金属反应釜作为配制设备，把相变材料原料（常温下是固体）放入反应釜中加热，设置反应釜的第一工作温度，相变材料原料完全熔化成液体后加入导热材料，用高速搅拌机搅拌，使材料混合均匀，得到第一混合液；

（2）向上述第一混合液中依次加入阻燃剂中的一种或多种，用高速搅拌机搅拌，使其混合均匀，得到第二混合液；

（3）在上述第二混合液中加入高分子材料，同时加入微量抗氧化剂，设置反应釜的第二工作温度，物料搅拌至均匀，然后设置反应釜的第三工作温度，搅拌直至高分子材料完全熔化，并与其它材料均匀复合，得到第三混合液；

（4）反应釜中抽真空，设置反应釜的第一工作真空度，抽真空的时间至少为5分钟；

（5）将上述第三混合液倒入模具，冷却成型，可得到所述的质地均匀的阻燃型复合相变材料坯料，坯料可经过机械加工得到各种形状的结构零件。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合相变材料及其制备方法，其特征在于：

所述的相变材料原料选自石蜡和烷烃中的至少一种；

所述的高分子材料选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或聚丙烯中的至少一种；

所述的导热材料选自膨化石墨；

所述的阻燃剂为选自氢氧化镁、氢氧化铝、硅酸镁、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、三嗪大分子成炭剂、三氧化钼、聚磷酸铵中的一种或多种组合；

所述的抗氧化剂选一种多酚型受阻酚类抗氧剂。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合相变材料，其特征在于，所述的高分子材料、相变材料原料、导热材料、阻燃剂和抗氧化剂的质量比例为（0.25~0.35）：（0.4~0.5）：（0.2~0.25）：（0.02~0.05）。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合相变材料及其制备方法，其特征在于，所述的反应釜第一工作温度高于相变材料原料的相变温度10℃；所述的反应釜第二工作温度为120~130℃；所述的反应釜第三工作温度为180~200℃。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合相变材料及其制备方法，其特征在于，所述反应釜的第一工作真空度为0.06~0.08MPa。

6.一种阻燃型复合相变材料，其特征是，通过权利要求1~5中的任意一项所述方法制备。