CN107312288A - 一种耐低温阻燃材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：复合树脂100份，纳米二氧化硅70～85份，聚丙烯酰胺10～20份，烷基苯磺酸钠5～15份，增塑剂5～15份以及助剂1～10份。所示耐低温阻燃材料具有良好的阻燃性能，同时在低温环境下具有良好的韧性，低温遇火不翘曲，低温下能保持良好的阻燃性能。

Description

一种耐低温阻燃材料

技术领域

本发明属于阻燃材料领域，涉及一种耐低温阻燃材料。

背景技术

就现在而言由于除了一些无毒无害的无机阻燃剂，氢氧化镁，氢氧化铝等。卤系(溴系和氯系)阻燃剂的应用也十分广泛,主要原因是卤系阻燃剂的添加量相对来说比较少,卤系特别是溴系阻燃剂的阻燃效率特别高。就现在的情况来看，卤和具有协同效应的卤—锑系统在世界阻燃剂用量中已占据主要份额,其中用量最大的是溴系阻燃剂，主要有四溴双酚A、十溴联苯醚、四溴邻苯二甲酚酐、二溴新戊二醇，1986年据瑞士科学家报道,多溴二苯醚燃烧时，生成有毒致癌的多溴代二苯并二口恶烷及二苯并呋喃，同年德国也有类似报道。反对卤化物作为阻燃剂的科学家(包括生态学家、环境学家、绿色化学家)出现在西方发达国家(特别是北欧的德国和瑞典)，有关含卤化物的阻燃剂带来的环境安全问题在些地方引起了广泛的关注。

阻燃材料绿色化的关键是阻燃剂的选择。阻燃剂的绿色可持续发展方向应该是非PBT、非CMR物质，而不是无溴或无卤。聚合型或大分子阻燃剂由于其结构上具有与生俱来的低毒性、非生物累积性而使之成为绿色环保阻燃剂热点发展方向。

在我国的阻燃技术基本上与国外先进国家处在同一水平线上，各种阻燃制品的难燃要求也是参照发达国家的同类标准制订出来的。但由于我国目前还没有一部较为完整的阻燃法律规范，使得我国阻燃制品的生产总量及其使用仍远远落后于发达国家。如美国在上世纪九十年代末期,阻燃塑料制品占其塑料总使用量的40％左右,而与此同时我国连1％的阻燃制品都达不到。

我国在高聚物(各种塑料包括工程塑料)的阻燃中，主要是以用量少、阻燃效率高且适应性广的添加型溴系阻燃剂为主。溴系中多溴二苯醚(PBD PO)在燃烧时会产生有毒致癌的多溴代苯并烷(PBDD)和多溴代苯并呋喃(PBDF)。而且卤素阻燃剂在燃烧时生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，可导致单纯由火所不能引起的电路系统开关和其它金属物件的腐蚀及对人体呼吸道和其它器官造成危害的严重缺点。现有技术中虽然阻燃性能良好的阻燃材料种类不少，但是能适应低温条件，且低温下具有较好韧性的阻燃剂很少。

CN 104817655 A公开了一种隔热阻燃材料的制备方法，所述方法首先进行纳米二氧化钛的改性，在进行复合树脂的制备，将聚合物包覆在纳米二氧化钛表面，最后制备隔热阻燃材料，所述材料有较好的阻燃性能，同时具有良好的隔热性，然而其低温环境下质地较脆，低温处理后接触火焰会发生翘曲，影响阻燃性能。

因此，研究一种在低温环境下仍能保持良好性能阻燃材料十分重要。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种耐低温阻燃材料，所述阻燃材料，具有良好的阻燃性能，同时在低温环境下具有良好的韧性，低温遇火不翘曲，低温下能保持良好的阻燃性能。

为达到上述效果，本发明采取以下技术方案：

本发明提供一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

其中，纳米二氧化硅的质量份可以是70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、78份、79份、80份、81份、82份、83份、84份或85份等；聚丙烯酰胺的质量份可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等；烷基苯磺酸钠的质量份可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等；增塑剂的质量份可以是份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等；助剂的质量份可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

通过聚丙烯酰胺中的氨基可与烷基苯磺酸钠中磺酸基上的氧产生氢键所用，同时由于聚丙烯酰胺的柔韧性和烷基苯磺酸钠的刚性，是的它们通过氢键形成的自组装体系在低温下具有良好的抗拉性和延伸度，从而提高了复合树脂在低温下的柔韧度，避免了遇火后产生的翘曲，保证了低温下的阻燃性能，同时增塑剂的添加有效调节了聚丙烯酰胺和烷基苯磺酸钠之间的柔性和刚性的平衡，避免了在温度剧烈变化下的内应力突变而导致的材料龟裂，因此聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠与增塑剂协同作用，提高了低温下材料的力学性能，从而保证材料的阻燃性能。

另一方面，如果聚丙烯酰胺的添加量小于10份会造成材料刚性过强，而使内部应力过高，遇明火时易发生断裂，而导致火势引燃内部材料；如果聚丙烯酰胺的添加量大于20份，会使材料的极性过高，而导致其在于其他材料结合使用时相容性变差，影响使用的范围。

作为本发明优选的技术方案，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

作为本发明优选的技术方案，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

作为本发明优选的技术方案，所述复合树脂包括Magnum 4400、Heicast 8263或DER663U中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：Magnum 4400和Heicast 8263的组合、Heicast 8263和DER663U的组合、Magnum 4400和DER663U的组合或Magnum 4400、Heicast 8263和DER663U的组合等。

作为本发明优选的技术方案，所述增塑剂包括DOS、DOA或DBS中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：DOS和DOA的组合、DOA和DBS的组合、DBS和DOS的组合或DOS、DOA和DBS的组合等。

作为本发明优选的技术方案，所述助剂包括抗氧剂和消泡剂。

作为本发明优选的技术方案，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168或2,6-二叔丁基-4甲基苯酚中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：抗氧剂1010和抗氧剂1076的组合、抗氧剂1076和抗氧剂168的组合、抗氧剂168和2,6-二叔丁基-4甲基苯酚的组合、2,6-二叔丁基-4甲基苯酚和抗氧剂1010的组合或抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168的组合等。

作为本发明优选的技术方案，所述抗氧剂的质量份为0.5～5份，如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂和/或聚醚消泡剂。

作为本发明优选的技术方案，所述消泡剂的质量份为0.5～5份，如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供一种耐低温阻燃材料，所述阻燃材料具有良好的阻燃性能，阻燃性能达到V-0标准；

(2)本发明提供一种耐低温阻燃材料，所述阻燃材料在低温下具有良好的抗拉强度和延伸度，抗拉强度在-20℃时可达61.5MPa，延伸度可达232％；

(3)本发明提供一种耐低温阻燃材料，所述阻燃材料在低温下的阻燃性能同样可达V-0标准。

具体实施方式

本发明具体实施例部分提供一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

实施例2

一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

实施例3

一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

实施例4

一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

实施例5

一种耐低温阻燃材料，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

对比例1

一种耐低温阻燃材料，除了不添加聚丙烯酰胺外，其他条件均与实施例5相同。

对比例2

一种耐低温阻燃材料，除了不添加烷基苯磺酸钠外，其他条件均与实施例5相同。

对比例3

一种耐低温阻燃材料，除了不添加DOS外，其他条件均与实施例5相同。

对比例4

一种耐低温阻燃材料，除了添加的聚丙烯酰胺的质量份为5份外，其他条件均与实施例5相同。

对比例5

一种耐低温阻燃材料，除了添加的聚丙烯酰胺的质量份为35份外，其他条件均与实施例5相同。

对实施例1-5以及对比例1-5在-20℃进行阻燃性能以及抗拉强度和延伸度测试，测试结果见表1所示。

阻燃测试标准如下：

1、HB：UL94标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭。

2、V-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。

3、V-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。

4、V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。

表1

项目	抗拉强度/MPa	延伸度/％	阻燃等级
				实施例1	60.5	231	V-0
实施例2	61.2	229	V-0
				实施例3	61.0	228	V-0
实施例4	60.8	225	V-0
				实施例5	61.5	232	V-0
对比例1	32.2	15	V-2
				对比例2	31.5	12	V-2
对比例3	31.2	12	V-2
				对比例4	32.0	56	V-1
对比例5	31.9	66	V-1

通过表1可以看出，在-20℃下，实施例1-5具有良好的阻燃性能，均达到V-0标准，同时通过聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠以及增塑剂的协同作用，使得本发明提供的阻燃材料在-20℃下具有良好的抗拉强度和延伸度，在突然接触火焰时没有因为热膨胀作用而发生翘曲，从而保证了阻燃性能。而对比例1-3在未添加聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠以及增塑剂中的任意一种时，在低温下的阻燃性能均下降至V-2标准，而在聚丙烯酰胺添加量小于或大于规定加入量时，材料的阻燃性能也均下降至V-1标准。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种耐低温阻燃材料，其特征在于，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

2.根据权利要求1所述的阻燃材料，其特征在于，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

3.根据权利要求1或2所述的阻燃材料，其特征在于，按照质量份计所述阻燃材料的组分包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述复合树脂包括Magnum4400、Heicast 8263或DER663U中任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的阻燃材料，其特征在于吗，所述增塑剂包括DOS、DOA或DBS中任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂和消泡剂。

7.根据权利要求6所述的阻燃材料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168或2,6-二叔丁基-4甲基苯酚中任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求7所述的阻燃材料，其特征在于，所述抗氧剂的质量份为0.5～5份。

9.根据权利要求6-8任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂和/或聚醚消泡剂。

10.根据权利要求6-9任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述消泡剂的质量份为0.5～5份。