CN106398218A - 一种高性能阻燃材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能阻燃材料，其配方如下：有机硅树脂11‑15份、聚氨酯树脂10‑13份、引发剂2‑4份、无机阻燃剂3‑7份、有机阻燃剂2‑5份、溶剂20‑25份。本发明具有良好的加工性能和机械性能，阻燃效果佳，阻燃范围大。

Description

一种高性能阻燃材料
技术领域
本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种高性能阻燃材料。
背景技术
复合型阻燃高分子材料是指聚合物和各种阻燃剂通过不同的复合工艺构成的具有阻燃功能的多相复合材料，它既具有阻燃功能，同时又兼具有高分子材料的优越性。与通用型阻燃高分子材料相比具有阻燃剂用量少，阻燃性能稳定持久，工艺可控程度较好，易于工业化连续生产，无毒无腐蚀，制造成本较低等特点，在电子、电气、通讯、煤矿、油田、建筑、娱乐等行业有广泛的应用前景。各种阻燃填料包括：聚磷酸铵(APP)，季戊四醇(PER)，磷酸三苯酯，硼酸锌(ZB)，液晶阻燃剂或者其复配物等等。几乎所有的高分子材料都可以成为复合型阻燃高分子材料的基体树脂，常用的基体树脂有包括:PE(LDPE、HDPE)、PP、PS、PVC、ABS、尼龙、PBT、PET、PC、PI、PPS、酚醛树脂、环氧树脂、聚芳砜、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶、有机硅橡胶等。从本世纪初开始，高效阻燃的复合型无卤阻燃高分子材料的研究开发非常踊跃。随着科学技术的现代化和电子工业的迅速发展，这种新型材料的需求量会越来越大。
目前，制备复合型阻燃高分子材料的方法主要有：
机械共混法：机械共混法是将基体和阻燃填料同时放入共混装置，在一定条件下适当混合而制备填充型复合型阻燃材料的方法。
熔融挤压法：熔融挤压法是在基体聚合物如塑料、橡胶的熔点以上利用捏合机、混炼机和塑炼机等通过注射或挤出成型等方法复合制成具有阻燃性能的功能复合材料的方法。
溶液共混法：溶液共混法是指通过把阻燃填料和基体聚合物分别配成混合溶液后再混合，待溶剂挥发后压制成型而得到填充型复合材料的方法。
插层复合法：插层复合法按复合过程分为插层聚合法或聚合物插层法。前者是将聚合物单体分散，插层进入无机物层状中，然后原位聚合；后者是将层状无机物均匀分散在聚合物熔体或溶液中复合而成。
原位分散聚合法：原位分散聚合法是指先使阻燃填料均匀地分散在单体的溶液中再进行分散聚合反应的方法。
以上复合方法存在的问题主要有:①阻燃填料在制品中的分布往往不均匀，从而使制成品各处的阻燃性能不一致；②阻燃填料与基体树脂之间的粘结性一般较差，尤其当阻燃填料含量较高时这一情况尤为明显。而阻燃填料与基体树脂之间粘结不好，则会使成型后的阻燃复合材料制件的机械性能大大下降。高填充量还会导致环境污染。解决阻燃填料分布不均匀问题的方法一般是在共混时尽量使阻燃填料在基体树脂中分布均匀，而解决阻燃填料与基体树脂之间粘结问题则要在配方中加入偶联剂及其它加工助剂，同时在制品阻燃性能和力学性能不下降的情况下，尽量减少阻燃填料的用量。所以，确定合适的配方，研制新型低填料含量阻燃材料成为该研究领域内的重要课题。
近年来发展起来的采用不相容的两相聚合物作基体，有效地降低了复合型阻燃聚合物中阻燃填料的填充量。这类复合型阻燃聚合物的阻燃性能与填料在两相聚合物基体中的非均相分布有关，有两种情况：①填料优先分布于其中一相，在该相中形成较为均匀的分布，此时阻燃性能取决于填料在富集相中的浓度及该相的连续性，当填料富集相形成连续相时，可以得到比单一组成聚合物/阻燃填料复合材料高的阻燃性能；②聚合物基体形成双连续相，填料位于双连续相的界面处，这样复合体系的阻燃性能将显著提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能阻燃材料，本发明具有良好的加工性能和机械性能，阻燃效果佳，阻燃范围大。
一种高性能阻燃材料，其配方如下：
有机硅树脂11-15份、聚氨酯树脂10-13份、引发剂2-4份、无机阻燃剂3-7份、有机阻燃剂2-5份、溶剂20-25份。
所述有机硅树脂采用聚甲基硅树脂或聚乙基硅树脂。
所述聚氨酯树脂采用水性聚氨酯树脂。
所述引发剂采用过氧化甲乙酮或过氧化环己酮。
所述无机阻燃剂采用复合型磷/镁、磷/铝、磷/石墨中的一种。
所述有机阻燃剂采用聚磷酸铵、季戊四醇、磷酸三苯酯中的一种。
所述溶剂采用醇水溶液，所述醇水溶液中的醇含量为50-80％。
高性能阻燃材料的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将有机硅树脂与聚氨酯树脂加入80％的溶剂中，搅拌均匀；
步骤2，将引发剂加入步骤1中的溶剂中，密封反应后得到混合反应液；
步骤3，将有机阻燃剂与无机阻燃剂加入余下溶剂中，搅拌均匀得到阻燃混合液；
步骤4，将阻燃混合液加入到混合反应液中，氮气曝气反应后得到粗产品；
步骤5，将粗产品加入减压蒸馏器，进行减压蒸馏，得到产品。
所述步骤1中的搅拌速度为100-1500r/min。
所述步骤2中的密封反应条件为120-150℃，反应时间为2-5h。
所述步骤4中曝气流量为10-30mL/min，曝气反应时间为1-3h。
所述步骤5的减压蒸馏在粗产品浓缩至原来的50-70％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明具有良好的加工性能和机械性能，阻燃效果佳，阻燃范围大。
2、本发明提供的方法具有生产方便，具有高产量、高效率的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种高性能阻燃材料，其配方如下：
有机硅树脂11份、聚氨酯树脂10份、引发剂2份、无机阻燃剂3份、有机阻燃剂2份、溶剂20份。
所述有机硅树脂采用聚甲基硅树脂。
所述聚氨酯树脂采用水性聚氨酯树脂。
所述引发剂采用过氧化甲乙酮。
所述无机阻燃剂采用复合型磷/镁。
所述有机阻燃剂采用聚磷酸铵。
所述溶剂采用醇水溶液，所述醇水溶液中的醇含量为50％。
高性能阻燃材料的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将有机硅树脂与聚氨酯树脂加入80％的溶剂中，搅拌均匀；
步骤2，将引发剂加入步骤1中的溶剂中，密封反应后得到混合反应液；
步骤3，将有机阻燃剂与无机阻燃剂加入余下溶剂中，搅拌均匀得到阻燃混合液；
步骤4，将阻燃混合液加入到混合反应液中，氮气曝气反应后得到粗产品；
步骤5，将粗产品加入减压蒸馏器，进行减压蒸馏，得到产品。
所述步骤1中的搅拌速度为100r/min。
所述步骤2中的密封反应条件为120℃，反应时间为2h。
所述步骤4中曝气流量为10mL/min，曝气反应时间为1h。
所述步骤5的减压蒸馏在粗产品浓缩至原来的50％。
实施例2
一种高性能阻燃材料，其配方如下：
有机硅树脂15份、聚氨酯树脂13份、引发剂4份、无机阻燃剂7份、有机阻燃剂5份、溶剂25份。
所述有机硅树脂采用聚乙基硅树脂。
所述聚氨酯树脂采用水性聚氨酯树脂。
所述引发剂采用过氧化环己酮。
所述无机阻燃剂采用复合型磷/铝。
所述有机阻燃剂采用季戊四醇。
所述溶剂采用醇水溶液，所述醇水溶液中的醇含量为80％。
高性能阻燃材料的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将有机硅树脂与聚氨酯树脂加入80％的溶剂中，搅拌均匀；
步骤2，将引发剂加入步骤1中的溶剂中，密封反应后得到混合反应液；
步骤3，将有机阻燃剂与无机阻燃剂加入余下溶剂中，搅拌均匀得到阻燃混合液；
步骤4，将阻燃混合液加入到混合反应液中，氮气曝气反应后得到粗产品；
步骤5，将粗产品加入减压蒸馏器，进行减压蒸馏，得到产品。
所述步骤1中的搅拌速度为1500r/min。
所述步骤2中的密封反应条件为150℃，反应时间为5h。
所述步骤4中曝气流量为30mL/min，曝气反应时间为3h。
所述步骤5的减压蒸馏在粗产品浓缩至原来的70％。
实施例3
一种高性能阻燃材料，其配方如下：
有机硅树脂14份、聚氨酯树脂12份、引发剂3份、无机阻燃剂6份、有机阻燃剂4份、溶剂23份。
所述有机硅树脂采用聚甲基硅树脂。
所述聚氨酯树脂采用水性聚氨酯树脂。
所述引发剂采用过氧化甲乙酮。
所述无机阻燃剂采用复合型磷/石墨。
所述有机阻燃剂采用磷酸三苯酯。
所述溶剂采用醇水溶液，所述醇水溶液中的醇含量为75％。
高性能阻燃材料的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将有机硅树脂与聚氨酯树脂加入80％的溶剂中，搅拌均匀；
步骤2，将引发剂加入步骤1中的溶剂中，密封反应后得到混合反应液；
步骤3，将有机阻燃剂与无机阻燃剂加入余下溶剂中，搅拌均匀得到阻燃混合液；
步骤4，将阻燃混合液加入到混合反应液中，氮气曝气反应后得到粗产品；
步骤5，将粗产品加入减压蒸馏器，进行减压蒸馏，得到产品。
所述步骤1中的搅拌速度为1300r/min。
所述步骤2中的密封反应条件为140℃，反应时间为4h。
所述步骤4中曝气流量为25mL/min，曝气反应时间为3h。
所述步骤5的减压蒸馏在粗产品浓缩至原来的65％。
将本发明实施例1-3制备出的复合阻燃材料的阻燃性能进行检测，具体结果见下：
表1性能参数检测结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
炭生成量(％) 5.6 5.9 5.7
总释热量(mJ/m2) 396 400 391
氧指数 26 25 27
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高性能阻燃材料，其配方如下：
有机硅树脂11-15份、聚氨酯树脂10-13份、引发剂2-4份、无机阻燃剂3-7份、有机阻燃剂2-5份、溶剂20-25份。
2.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述有机硅树脂采用聚甲基硅树脂或聚乙基硅树脂。
3.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述聚氨酯树脂采用水性聚氨酯树脂。
4.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述引发剂采用过氧化甲乙酮或过氧化环己酮。
5.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述无机阻燃剂采用复合型磷/镁、磷/铝、磷/石墨中的一种。
6.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述有机阻燃剂采用聚磷酸铵、季戊四醇、磷酸三苯酯中的一种。
7.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述溶剂采用醇水溶液，所述醇水溶液中的醇含量为50-80％。
8.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，高性能阻燃材料的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将有机硅树脂与聚氨酯树脂加入80％的溶剂中，搅拌均匀；
步骤2，将引发剂加入步骤1中的溶剂中，密封反应后得到混合反应液；
步骤3，将有机阻燃剂与无机阻燃剂加入余下溶剂中，搅拌均匀得到阻燃混合液；
步骤4，将阻燃混合液加入到混合反应液中，氮气曝气反应后得到粗产品；
步骤5，将粗产品加入减压蒸馏器，进行减压蒸馏，得到产品。
9.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述步骤1中的搅拌速度为100-1500r/min，所述步骤2中的密封反应条件为120-150℃，反应时间为2-5h。
10.根据权利要求书1所述的一种高性能阻燃材料，其特征在于，所述步骤4中曝气流量为10-30mL/min，曝气反应时间为1-3h，所述步骤5的减压蒸馏在粗产品浓缩至原来的50-70％。
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