CN109181221A - 一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，按重量组分计，包括按纳米二氧化硅4‑6份、纳米氧化铝粉3‑5份、可膨胀石墨2‑6份、环氧树脂20‑30份、玻璃纤维粉1‑3份、二甲基乙酰胺4‑8份、聚乙烯接枝马来酸酐3‑5份、聚乙二醇5‑7份，按照如下方法进行制备：S1：熔融；S2：研磨；S3：分散；S4：复配；S5：溶解。本发明通过将纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉在氮气保护下进行高温熔融，可形成高防火性熔融物质，再通过与可膨胀石墨进行复配，利用可膨胀石墨的膨胀性可形成空间网状结构，高防火性熔融物质嵌入空间网状结构中，极大地提高了防火性能的稳定，环保无毒。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法。
背景技术
再使用聚氨酯制作轮胎时，由于聚氨酯的阻燃性能较差，因此，需要在聚氨酯材料中添加阻燃材料，以提高聚氨酯轮胎的阻燃性。而现有的阻燃剂主要以有机卤系阻燃剂为主，尽管它与有机高聚物相容性好，阻燃效果好，添加量很少，对材料的其他性能影响很小，但在燃烧过程中发烟量较大，且释放出有毒性、腐蚀性的卤他氢气体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，按重量组分计，包括按纳米二氧化硅4-6份、纳米氧化铝粉3-5份、可膨胀石墨2-6份、环氧树脂20-30份、玻璃纤维粉1-3份、二甲基乙酰胺4-8份、聚乙烯接枝马来酸酐3-5份、聚乙二醇5-7份，按照如下方法进行制备：
S1：熔融，称取纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉置于坩埚中，使用高频炉对盛放上述物质的坩埚进行加热，使得上述物质熔融，高频炉的升温速度为30-40℃/分，直至温度升高至1800-2000℃时，进行保温，持续时间1-3小时，之后高频炉进行降温，降温速度为30-40℃/分直至高频炉关闭，待炉内自然冷却后，取出坩埚内熔物，备用；
S2：研磨，将坩埚内熔物通过碾压机初步碾压成粒径为1-3mm的颗粒物，再通过循环砂磨机对颗粒物进行纳米研磨，研磨时长4-6小时，得纳米混合粉体，备用；
S3：分散，将S2中纳米粉体与聚乙二醇进行搅拌混合，混合均匀后将乳液加入至均质机中进行分散，均质机分散压力为20000-22000psi，处理时长20-30分钟，得高分子乳液，备用；
S4：复配，将高分子乳液、可膨胀石墨和二甲基乙酰胺置于复配罐中，以40-60转/分的转速对上述物质进行混合，混合时间30-50分钟，混合过程中，滴加聚乙烯接枝马来酸酐，完全滴加后，使用超声波混合器对上述体系进行超声波混合，混合时间10-20分钟，得阻燃高分子母液；
S5：溶解，称取阻燃高分子母液溶解于环氧树脂溶剂中，搅拌均匀后，使用300目钢丝过滤网进行过滤得阻燃高分子材料，采用氮气密封灌装，常温避光保存。
优选的，步骤S1中在高频炉加热时，在高频炉中充入氮气进行保护。
优选的，步骤S4中超声波混合器的工作频率为20-30MHz,且通过电加热套对复配罐进行加热，加热温度为80-90℃。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过将纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉在氮气保护下进行高温熔融，可形成高防火性熔融物质，再通过与可膨胀石墨进行复配，利用可膨胀石墨的膨胀性可形成空间网状结构，高防火性熔融物质嵌入空间网状结构中，极大地提高了防火性能的稳定，环保无毒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，按重量组分计，包括按纳米二氧化硅4份、纳米氧化铝粉3份、可膨胀石墨2份、环氧树脂20份、玻璃纤维粉1份、二甲基乙酰胺4份、聚乙烯接枝马来酸酐3份、聚乙二醇5份，按照如下方法进行制备：
S1：熔融，称取纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉置于坩埚中，使用高频炉对盛放上述物质的坩埚进行加热，在高频炉中充入氮气进行保护，使得上述物质熔融，高频炉的升温速度为30℃/分，直至温度升高至1800℃时，进行保温，持续时间1小时，之后高频炉进行降温，降温速度为30℃/分直至高频炉关闭，待炉内自然冷却后，取出坩埚内熔物，备用；
S2：研磨，将坩埚内熔物通过碾压机初步碾压成粒径为1mm的颗粒物，再通过循环砂磨机对颗粒物进行纳米研磨，研磨时长4小时，得纳米混合粉体，备用；
S3：分散，将S2中纳米粉体与聚乙二醇进行搅拌混合，混合均匀后将乳液加入至均质机中进行分散，均质机分散压力为20000psi，处理时长20分钟，得高分子乳液，备用；
S4：复配，将高分子乳液、可膨胀石墨和二甲基乙酰胺置于复配罐中，以40转/分的转速对上述物质进行混合，混合时间30分钟，混合过程中，滴加聚乙烯接枝马来酸酐，完全滴加后，使用超声波混合器对上述体系进行超声波混合，混合时间10分钟，超声波混合器的工作频率为20MHz,且通过电加热套对复配罐进行加热，加热温度为80℃，得阻燃高分子母液；
S5：溶解，称取阻燃高分子母液溶解于环氧树脂溶剂中，搅拌均匀后，使用300目钢丝过滤网进行过滤得阻燃高分子材料，采用氮气密封灌装，常温避光保存。
实施例二
一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，按重量组分计，包括按纳米二氧化硅5份、纳米氧化铝粉4份、可膨胀石墨4份、环氧树脂25份、玻璃纤维粉2份、二甲基乙酰胺6份、聚乙烯接枝马来酸酐4份、聚乙二醇6份，按照如下方法进行制备：
S1：熔融，称取纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉置于坩埚中，使用高频炉对盛放上述物质的坩埚进行加热，在高频炉中充入氮气进行保护，使得上述物质熔融，高频炉的升温速度为35℃/分，直至温度升高至1900℃时，进行保温，持续时间2小时，之后高频炉进行降温，降温速度为35℃/分直至高频炉关闭，待炉内自然冷却后，取出坩埚内熔物，备用；
S2：研磨，将坩埚内熔物通过碾压机初步碾压成粒径为1-3mm的颗粒物，再通过循环砂磨机对颗粒物进行纳米研磨，研磨时长5小时，得纳米混合粉体，备用；
S3：分散，将S2中纳米粉体与聚乙二醇进行搅拌混合，混合均匀后将乳液加入至均质机中进行分散，均质机分散压力为21000psi，处理时长25分钟，得高分子乳液，备用；
S4：复配，将高分子乳液、可膨胀石墨和二甲基乙酰胺置于复配罐中，以50转/分的转速对上述物质进行混合，混合时间40分钟，混合过程中，滴加聚乙烯接枝马来酸酐，完全滴加后，使用超声波混合器对上述体系进行超声波混合，混合时间15分钟，超声波混合器的工作频率为25MHz,且通过电加热套对复配罐进行加热，加热温度为85℃，得阻燃高分子母液；
S5：溶解，称取阻燃高分子母液溶解于环氧树脂溶剂中，搅拌均匀后，使用300目钢丝过滤网进行过滤得阻燃高分子材料，采用氮气密封灌装，常温避光保存。
实施例三
一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，按重量组分计，包括按纳米二氧化硅份、纳米氧化铝粉5份、可膨胀石墨6份、环氧树脂30份、玻璃纤维粉3份、二甲基乙酰胺8份、聚乙烯接枝马来酸酐5份、聚乙二醇7份，按照如下方法进行制备：
S1：熔融，称取纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉置于坩埚中，使用高频炉对盛放上述物质的坩埚进行加热，在高频炉中充入氮气进行保护，使得上述物质熔融，高频炉的升温速度为40℃/分，直至温度升高至2000℃时，进行保温，持续时间3小时，之后高频炉进行降温，降温速度为40℃/分直至高频炉关闭，待炉内自然冷却后，取出坩埚内熔物，备用；
S2：研磨，将坩埚内熔物通过碾压机初步碾压成粒径为3mm的颗粒物，再通过循环砂磨机对颗粒物进行纳米研磨，研磨时长6小时，得纳米混合粉体，备用；
S3：分散，将S2中纳米粉体与聚乙二醇进行搅拌混合，混合均匀后将乳液加入至均质机中进行分散，均质机分散压力为22000psi，处理时长30分钟，得高分子乳液，备用；
S4：复配，将高分子乳液、可膨胀石墨和二甲基乙酰胺置于复配罐中，以60转/分的转速对上述物质进行混合，混合时间50分钟，混合过程中，滴加聚乙烯接枝马来酸酐，完全滴加后，使用超声波混合器对上述体系进行超声波混合，混合时间20分钟，超声波混合器的工作频率为30MHz,且通过电加热套对复配罐进行加热，加热温度为90℃，得阻燃高分子母液；
S5：溶解，称取阻燃高分子母液溶解于环氧树脂溶剂中，搅拌均匀后，使用300目钢丝过滤网进行过滤得阻燃高分子材料，采用氮气密封灌装，常温避光保存。
本发明通过将纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉在氮气保护下进行高温熔融，可形成高防火性熔融物质，再通过与可膨胀石墨进行复配，利用可膨胀石墨的膨胀性可形成空间网状结构，高防火性熔融物质嵌入空间网状结构中，极大地提高了防火性能的稳定，环保无毒。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，按重量组分计，包括按纳米二氧化硅4-6份、纳米氧化铝粉3-5份、可膨胀石墨2-6份、环氧树脂20-30份、玻璃纤维粉1-3份、二甲基乙酰胺4-8份、聚乙烯接枝马来酸酐3-5份、聚乙二醇5-7份，其特征在于：按照如下方法进行制备：
S1：熔融，称取纳米二氧化硅、纳米氧化铝粉和玻璃纤维粉置于坩埚中，使用高频炉对盛放上述物质的坩埚进行加热，使得上述物质熔融，高频炉的升温速度为30-40℃/分，直至温度升高至1800-2000℃时，进行保温，持续时间1-3小时，之后高频炉进行降温，降温速度为30-40℃/分直至高频炉关闭，待炉内自然冷却后，取出坩埚内熔物，备用；
S2：研磨，将坩埚内熔物通过碾压机初步碾压成粒径为1-3mm的颗粒物，再通过循环砂磨机对颗粒物进行纳米研磨，研磨时长4-6小时，得纳米混合粉体，备用；
S3：分散，将S2中纳米粉体与聚乙二醇进行搅拌混合，混合均匀后将乳液加入至均质机中进行分散，均质机分散压力为20000-22000psi，处理时长20-30分钟，得高分子乳液，备用；
S4：复配，将高分子乳液、可膨胀石墨和二甲基乙酰胺置于复配罐中，以40-60转/分的转速对上述物质进行混合，混合时间30-50分钟，混合过程中，滴加聚乙烯接枝马来酸酐，完全滴加后，使用超声波混合器对上述体系进行超声波混合，混合时间10-20分钟，得阻燃高分子母液；
S5：溶解，称取阻燃高分子母液溶解于环氧树脂溶剂中，搅拌均匀后，使用300目钢丝过滤网进行过滤得阻燃高分子材料，采用氮气密封灌装，常温避光保存。
2.根据权利要求1所述的一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，其特征在于：步骤S1中在高频炉加热时，在高频炉中充入氮气进行保护。
3.根据权利要求1所述的一种用于制作聚氨酯轮胎的阻燃高分子材料制备方法，其特征在于：步骤S4中超声波混合器的工作频率为20-30MHz,且通过电加热套对复配罐进行加热，加热温度为80-90℃。
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