CN109251403A - 一种轨道交通用阻燃隔音复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种轨道交通用阻燃隔音复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：热塑性树脂15‑30份；膨胀型阻燃剂20‑50份；无机填料30‑60份；助剂3‑5份；其中，所述膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐组成的混合物。本发明还相应提供一种上述复合材料的制备方法。本发明采用环保型无机膨胀型阻燃剂对材料进行阻燃改性，环保阻燃剂可以有效提高材料的阻燃性，特别表现在提高其极限氧指数和降低材料燃烧时的烟密度和烟毒性，在火灾发生情况下可为人员逃生赢得宝贵时间。另外，本发明的阻燃隔音复合材料的所有组分均是绿色环保型的材料，最终制备得到的复合材料具备绿色环保、阻燃性能和隔音性能优异等性能优势。

Description

一种轨道交通用阻燃隔音复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于轨道交通领域，尤其涉及一种用于轨道交通的阻燃隔音材料及其制备方法。
背景技术
隔音材料能够大幅衰减噪音的传播，因此广泛应用于建筑、汽车、轨道交通、石油化工、电力电气等领域。
现有的高分子阻燃隔音材料主要有两种方案，第一种由聚氯乙烯树脂、阻燃剂、增塑剂和无机填料等组成，应用于轨道交通、建筑、石化管道等，其具有较好的减振降噪效果。但是该材料需要添加大量增塑剂导致环保性较差，另外由于聚氯乙烯燃烧时释放出大量氯化氢气体，其燃烧时的烟密度和烟毒性非常大，限制了该材料的大规模应用，如专利CN102675759A中公开的技术方案即为上述第一种情形。第二种是由乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶等环保热塑性树脂、阻燃剂、无机填料和助剂等组成，广泛应用于汽车、家电和电气设备等领域，该种材料可填充更多的填料，因此成本较低和具有很好的隔音性能，但是其阻燃性能一般不好，不能满足轨道交通等领域的应用，如专利CN106916363A中公开的技术方案即为上述第二种情形。
因此，研究开发出一种阻燃性能优异的环保型隔音复合材料具有广阔的市场应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种阻燃性能优异、绿色环保的轨道交通用阻燃隔音复合材料，并相应提供其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：
其中，所述膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐组成的混合物。
上述轨道交通用阻燃隔音复合材料中，优选的，所述焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐之间的比例关系为(1：4)-(5：1)，更优选的，所述焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐之间的比例关系为(1：2)-(4：1)，进一步优选的比例为2：1。当焦磷酸哌嗪与聚三聚氰胺磷酸盐的比例为2：1时，材料燃烧时形成的炭层最稳定，阻燃效果最好。
上述轨道交通用阻燃隔音复合材料中，优选的，所述热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、聚乙烯和聚丙烯中的一种或几种。采用上述环保型热塑性树脂，其燃烧时不会产生氯化氢等有毒气体，更加绿色环保。
上述轨道交通用阻燃隔音复合材料中，优选的，所述无机填料为碳酸钙、硫酸钡和云母粉中的一种或几种，更优选的为硫酸钡。
上述轨道交通用阻燃隔音复合材料中，优选的，所述助剂包括以下质量比的组分：环烷油：硬脂酸：偶联剂：抗氧剂：分散剂为(0.5-3)：(0.2-1)：(0.5-2)：(0.5-1)：(0.5-1)。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的轨道交通用阻燃隔音复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各组分投入已经预热的密炼机中，将各组分混匀并塑化均匀得到塑化料；
(2)将步骤(1)中得到的塑化料送至挤出机进料口并通过锥形双螺杆喂料，经扁平模口挤出物料；
(3)步骤(2)中的挤出物料经三辊定型即得到上述轨道交通用阻燃隔音复合材料。
上述制备方法中，优选的，所述步骤(1)中密炼机预热至120-150℃。
上述制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，挤出机的转速为220-250rpm，温度为120-160℃。
上述制备方法中，优选的，三辊定型后得到的轨道交通用阻燃隔音复合材料的厚度为0.5-5mm。
本发明中，热塑性树脂作为基体树脂需要保证材料具有良好的加工性能，满足应用的机械强度和力学性能要求，无机填料用于提高密度，增加隔音性能。因此，热塑性树脂、无机填料和膨胀型阻燃剂三者之间的配比需要根据复合材料的力学强度、隔音性能和阻燃性能三者间的平衡综合优化得到的。以阻燃剂为例，当阻燃剂过低时阻燃性能不能满足要求，阻燃剂过高则无机填料添加量下降而导致隔音性能下降。本发明中，各组分之间协同作用，最终得到的阻燃隔音复合材料具备阻燃性能优异、绿色环保等高综合性能。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明所采用的环保型无机膨胀型阻燃剂对材料进行阻燃改性，环保阻燃剂可以有效提高材料的阻燃性，特别表现在提高其极限氧指数和降低材料燃烧时的烟密度和烟毒性，在火灾发生情况下可为人员逃生赢得宝贵时间。
2、本发明的阻燃隔音复合材料的所有组分均是绿色环保型的材料，最终制备得到的复合材料具备绿色环保、阻燃性能和隔音性能优异等性能优势。
3、本发明的制备方法简单，易于操作，重复性好。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物25份，无机膨胀型阻燃剂35份，硫酸钡40份，环烷油2份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。其中，无机膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按比例为2：1组成的混合物。
上述复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)密炼：将各组分按配比称重并投入预热至150℃的密炼机中，将物料混匀并塑化均匀；
(2)挤出：趁热将塑化好的物料输送至挤出机进料口并通过锥形双螺杆喂料，挤出机在转速230转/分钟，120-160℃温度下经扁平模口挤出物料；
(3)三辊定型：三辊预先调节至一定厚度并通冷却水，挤出的物料经三辊的适当拉伸和挤压定型形成平整的隔音材料，隔音材料的厚度为1.0mm。
实施例2：
一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：聚烯烃弹性体25份，无机膨胀型阻燃剂40份，硫酸钡35份，环烷油1份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。其中，无机膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按比例为1：1组成的混合物。
上述复合材料的制备方法与实施例1相同，隔音材料的厚度为2.0mm。
实施例3：
一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物30份，无机膨胀型阻燃剂35份，碳酸钙50份，环烷油2份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。其中，无机膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按比例为1：2组成的混合物。
上述复合材料的制备方法与实施例1相同，隔音材料的厚度为1.0mm。
实施例4：
一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物20份，苯乙烯-乙烯支化聚二烯-苯乙烯三嵌段共聚物10份，无机膨胀型阻燃剂35份，碳酸钙50份，环烷油2份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。其中，苯乙烯-乙烯支化聚二烯-苯乙烯三嵌段共聚物损耗因子tanδ的温度为20℃，峰值为1.2，无机膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按比例为1：2组成的混合物。
上述复合材料的制备方法与实施例1相同，隔音材料的厚度为1.0mm。
对比例1：
一种轨道交通用隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物25份，硫酸钡75份，环烷油2份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。
上述复合材料的制备方法与实施例1相同，隔音材料厚度为1.0mm。
对比例2：
一种轨道交通用隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物25份，硫酸钡35份，氢氧化铝40份，环烷油2份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。
上述复合材料的制备方法与实施例1相同，隔音材料厚度为1.0mm。
对比例3
一种轨道交通用隔音复合材料，以重量份计，包括以下组分：聚烯烃弹性体25份，硫酸钡35份，无机膨胀型阻燃剂40份，环烷油2份，硬脂酸1份，抗氧剂0.5份，偶联剂0.5份，分散剂1份。其中，无机膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按比例为1：3组成的混合物。
上述复合材料的制备方法与实施例1相同，隔音材料厚度为1.0mm。
实施例1-4与对比例1-3中制备得到的轨道交通用隔音复合材料的性能参数及各性能参数的检测方法如下表1所示。
表1：实施例1-4与对比例1-3中的制备得到的复合材料的性能测试方法及性能参数
由上表1可知，实施例1-4中得到的轨道交通用隔音复合材料综合性能更优，其具有较好的阻燃性能，其中实施例4中添加嵌段共聚物，拥有更好的减振和隔音性能。从对比例1和对比例2可以看出，隔音材料中不添加阻燃剂和仅添加氢氧化镁阻燃剂的效果明显差于添加了由焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐组成的膨胀阻燃剂的效果，而且实施例1与对比例3相比较，可以发现，控制焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按比例为2：1时得到的复合材料的阻燃性能更优，能保证较高的综合性能。

Claims (10)

1.一种轨道交通用阻燃隔音复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
其中，所述膨胀型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的轨道交通用阻燃隔音复合材料，其特征在于，所述焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐之间的比例关系为(1：2)-(4：1)。
3.根据权利要求2所述的轨道交通用阻燃隔音复合材料，其特征在于，所述焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐之间的比例关系为2：1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道交通用阻燃隔音复合材料，其特征在于，所述热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、聚乙烯和聚丙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道交通用阻燃隔音复合材料，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、硫酸钡和云母粉中的一种或几种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的轨道交通用阻燃隔音复合材料，其特征在于，所述助剂包括以下质量比的组分：环烷油：硬脂酸：偶联剂：抗氧剂：分散剂为(0.5-3)：(0.2-1)：(0.5-2)：(0.5-1)：(0.5-1)。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的轨道交通用阻燃隔音复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将各组分投入已经预热的密炼机中，将各组分混匀并塑化均匀得到塑化料；
(2)将步骤(1)中得到的塑化料送至挤出机进料口并通过锥形双螺杆喂料，经扁平模口挤出物料；
(3)步骤(2)中的挤出物料经三辊定型即得到上述轨道交通用阻燃隔音复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中密炼机预热至120-150℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，挤出机的转速为220-250rpm，温度为120-160℃。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，三辊定型后得到的轨道交通用阻燃隔音复合材料的厚度为0.5-5mm。
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