CN109897310A - 一种阻燃性高分子材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃性高分子材料及其制备方法。制备方法为：1）将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、DOPO衍生物阻燃剂、改性无机填料、相容剂、增韧剂、塑化剂、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15‑20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8‑1h；2）将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60‑80℃，第二段为100‑120℃，第三段为140‑160℃；3）双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。本发明的阻燃性高分子材料制备工艺简单，成本较低，适合大规模工艺化生产。

Description

一种阻燃性高分子材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃性高分子材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料，也称聚合物材料，以高分子化合物为基础的材料。一是分子量大(一般在10000以上)，二是分子量分布具有多分散性。即高分子化合物与小分子不同，它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物；大多数高分子材料，除基本组分聚合物之外，为了获得具有各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂。材料的组成及成分之间的配比从根本上保证了制品的性能，而各种添加剂则是在一定程度上优化了材料的性能。

阻燃剂是一类能够阻止塑料引燃或抑制火焰传播的助剂。根据其使用方法可分为添加型和反应型两类，添加型阻燃剂是在塑料的加工过程中掺入塑料中，多用于热塑性塑料。反应型阻燃剂是在聚合物合成过程中作为单体化学键合到聚合物分子链上，多用于热固性塑料，有些反应型阻燃剂也可用作添加型阻燃剂。阻燃的高分子材料可以有效的降低高分子材料的燃烧可能性，具有较大的使用空间。

尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前已大规模生产高分子材料存在着耐高温性差的缺点，需要改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中耐高温性差的缺点，而提出的一种阻燃性高分子材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种阻燃性高分子材料，由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯15-20份、纳米水化硅酸钙10-12份、硫酸钙11-13份、丁苯吡乳胶5-8份、聚偏二氯乙烯3-5份、三氧化二锑2-5份、水合氧化铝 2-5份、硼酸锌2-5份、氢氧化镁2-5份、聚苯并咪唑纤维3-5份、 DOPO衍生物阻燃剂1-3份、改性无机填料3-5份、相容剂0.5-0.8 份、增韧剂0.5-0.9份、塑化剂0.3-0.5份、消泡剂1-2份。

优选的，所述改性无机填料的制备方法为：将无机填料通过超音速气流作用粉碎成细颗粒；将无机填料细颗粒加入无机酸溶液中处理 15-35min，然后用去离子水冲洗至中性，低温真空干燥，去除水分；将干燥后的无机填料细颗粒平铺在低温等离子体发生器的下极板上，厚度小于5mm；调整低温等离子体发生器的两极板间距至15-35mm；将低温等离子体发生器内部气压抽至1200-1400Pa，再在低温等离子体发生器中通入活化气体；调整低温等离子体发生器两极板间的工作电压为10-200V，电流为1.2-1.5A，将所述无机填料细颗粒在活化气体环境中处理45-60min，放电结束后取出无机填料细颗粒，即得改性无机填料细颗粒。

优选的，所述增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚酰胺树脂、聚乙烯醇叔丁醛中的一种。

优选的，所述相容剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

优选的，所述塑化剂为邻苯二甲酸酯。

本发明还提供一种阻燃性高分子材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、DOPO衍生物阻燃剂、改性无机填料、相容剂、增韧剂、塑化剂、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15-20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8-1h；

2)将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60-80℃，第二段为 100-120℃，第三段为140-160℃；

3)双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。

本发明提出的一种阻燃性高分子材料及其制备方法，有益效果在于：本发明通过添加复合阻燃剂，极大地提高了高分子材料的阻燃性能；同时添加的改性无机填料增强了本发明的硬度，强化了阻燃性高分子材料的性能。本发明的阻燃性高分子材料制备工艺简单，成本较低，适合大规模工艺化生产。

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。

实施例1

一种阻燃性高分子材料，由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯 15份、纳米水化硅酸钙10份、硫酸钙11份、丁苯吡乳胶5份、聚偏二氯乙烯3份、三氧化二锑2份、水合氧化铝2份、硼酸锌2份、氢氧化镁2份、聚苯并咪唑纤维3份、DOPO衍生物阻燃剂1份、改性无机填料3份、聚对苯二甲酸乙二醇酯0.5份、聚酰胺树脂0.5份、邻苯二甲酸酯0.3份、消泡剂1份。

一种阻燃性高分子材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、DOPO衍生物阻燃剂、改性无机填料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸酯、消泡剂、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15-20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8-1h；

2)将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60-80℃，第二段为 100-120℃，第三段为140-160℃；

3)双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。

其中，改性无机填料的制备方法为：将无机填料通过超音速气流作用粉碎成细颗粒；将无机填料细颗粒加入无机酸溶液中处理 15-35min，然后用去离子水冲洗至中性，低温真空干燥，去除水分；将干燥后的无机填料细颗粒平铺在低温等离子体发生器的下极板上，厚度小于5mm；调整低温等离子体发生器的两极板间距至15-35mm；将低温等离子体发生器内部气压抽至1200-1400Pa，再在低温等离子体发生器中通入活化气体；调整低温等离子体发生器两极板间的工作电压为10-200V，电流为1.2-1.5A，将所述无机填料细颗粒在活化气体环境中处理45-60min，放电结束后取出无机填料细颗粒，即得改性无机填料细颗粒。

实施例2

一种阻燃性高分子材料，由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯 20份、纳米水化硅酸钙12份、硫酸钙13份、丁苯吡乳胶8份、聚偏二氯乙烯5份、三氧化二锑5份、水合氧化铝5份、硼酸锌5份、氢氧化镁5份、聚苯并咪唑纤维5份、DOPO衍生物阻燃剂3份、改性无机填料5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯0.8份、聚酰胺树脂0.9份、邻苯二甲酸酯0.5份、消泡剂2份。

一种阻燃性高分子材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、DOPO衍生物阻燃剂、改性无机填料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸酯、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15-20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8-1h；

2)将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60-80℃，第二段为 100-120℃，第三段为140-160℃；

3)双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。

其中，改性无机填料的制备方法为：将无机填料通过超音速气流作用粉碎成细颗粒；将无机填料细颗粒加入无机酸溶液中处理 15-35min，然后用去离子水冲洗至中性，低温真空干燥，去除水分；将干燥后的无机填料细颗粒平铺在低温等离子体发生器的下极板上，厚度小于5mm；调整低温等离子体发生器的两极板间距至15-35mm；将低温等离子体发生器内部气压抽至1200-1400Pa，再在低温等离子体发生器中通入活化气体；调整低温等离子体发生器两极板间的工作电压为10-200V，电流为1.2-1.5A，将所述无机填料细颗粒在活化气体环境中处理45-60min，放电结束后取出无机填料细颗粒，即得改性无机填料细颗粒。

实施例3

一种阻燃性高分子材料，由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯 18份、纳米水化硅酸钙11份、硫酸钙12份、丁苯吡乳胶6份、聚偏二氯乙烯4份、三氧化二锑4份、水合氧化铝4份、硼酸锌4份、氢氧化镁4份、聚苯并咪唑纤维4份、DOPO衍生物阻燃剂2份、改性无机填料4份、聚对苯二甲酸乙二醇酯0.6份、聚酰胺树脂0.7份、邻苯二甲酸酯0.4份、消泡剂1.5份。

一种阻燃性高分子材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、DOPO衍生物阻燃剂、改性无机填料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸酯、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15-20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8-1h；

2)将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60-80℃，第二段为 100-120℃，第三段为140-160℃；

3)双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。

其中，改性无机填料的制备方法为：将无机填料通过超音速气流作用粉碎成细颗粒；将无机填料细颗粒加入无机酸溶液中处理 15-35min，然后用去离子水冲洗至中性，低温真空干燥，去除水分；将干燥后的无机填料细颗粒平铺在低温等离子体发生器的下极板上，厚度小于5mm；调整低温等离子体发生器的两极板间距至15-35mm；将低温等离子体发生器内部气压抽至1200-1400Pa，再在低温等离子体发生器中通入活化气体；调整低温等离子体发生器两极板间的工作电压为10-200V，电流为1.2-1.5A，将所述无机填料细颗粒在活化气体环境中处理45-60min，放电结束后取出无机填料细颗粒，即得改性无机填料细颗粒。

对照例

一种高分子材料，由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯18份、纳米水化硅酸钙11份、硫酸钙12份、丁苯吡乳胶6份、聚偏二氯乙烯4份、三氧化二锑4份、水合氧化铝4份、硼酸锌4份、氢氧化镁 4份、聚苯并咪唑纤维4份、聚对苯二甲酸乙二醇酯0.6份、聚酰胺树脂0.7份、邻苯二甲酸酯0.4份、消泡剂1.5份。

一种阻燃性高分子材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸酯、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15-20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8-1h；

2)将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60-80℃，第二段为 100-120℃，第三段为140-160℃；

3)双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。

将对照例与实施例1-3进行性能检测，结果见表1。

注：熔融指数测试条件：测试温度175℃，负荷9100g，口模2.095 毫米。

由表1可见：本发明所制备的阻燃性高分子材料其耐候性能良好，具有较高的阻燃性能和硬度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种阻燃性高分子材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯15-20份、纳米水化硅酸钙10-12份、硫酸钙11-13份、丁苯吡乳胶5-8份、聚偏二氯乙烯3-5份、三氧化二锑2-5份、水合氧化铝2-5份、硼酸锌2-5份、氢氧化镁2-5份、聚苯并咪唑纤维3-5份、DOPO衍生物阻燃剂1-3份、改性无机填料3-5份、相容剂0.5-0.8份、增韧剂0.5-0.9份、塑化剂0.3-0.5份、消泡剂1-2份。

2.根据权利要求1所述的阻燃性高分子材料，其特征在于：所述改性无机填料的制备方法为：将无机填料通过超音速气流作用粉碎成细颗粒；将无机填料细颗粒加入无机酸溶液中处理15-35min，然后用去离子水冲洗至中性，低温真空干燥，去除水分；将干燥后的无机填料细颗粒平铺在低温等离子体发生器的下极板上，厚度小于5mm；调整低温等离子体发生器的两极板间距至15-35mm；将低温等离子体发生器内部气压抽至1200-1400Pa，再在低温等离子体发生器中通入活化气体；调整低温等离子体发生器两极板间的工作电压为10-200V，电流为1.2-1.5A，将所述无机填料细颗粒在活化气体环境中处理45-60min，放电结束后取出无机填料细颗粒，即得改性无机填料细颗粒。

3.根据权利要求1所述的阻燃性高分子材料，其特征在于：所述增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚酰胺树脂、聚乙烯醇叔丁醛中的一种。

4.根据权利要求1所述的阻燃性高分子材料，其特征在于：所述相容剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

5.根据权利要求1所述的阻燃性高分子材料，其特征在于：所述塑化剂为邻苯二甲酸酯。

6.一种权利要求1所述阻燃性高分子材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将聚氯乙烯、纳米水化硅酸钙、硫酸钙、丁苯吡乳胶、聚偏二氯乙烯、三氧化二锑、水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁、聚苯并咪唑纤维、DOPO衍生物阻燃剂、改性无机填料、相容剂、增韧剂、塑化剂、消泡剂依次加入多向运动混合搅拌机，混合搅拌15-20min，然后边搅拌边热融，时间为0.8-1h；

2）将搅拌后的高分子材料进行双螺杆挤压，双螺杆挤压机的长径比为50:1，挤压温度分为3段：第一段为60-80℃，第二段为100-120℃，第三段为140-160℃；

3）双螺杆挤压后将高分子材料切粒，得到阻燃性高分子材料。