CN110330757A - 一种阻燃复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种阻燃复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种阻燃复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的阻燃复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：SEBS 63～68份；聚苯醚18～28份；聚硅硼氧烷5～8份；有机磷酸酯2～5份；环氧化油2～4份；润滑剂0.8～1.2份；抗老化剂0.2～0.8份。本发明以SEBS为基体材料，将聚硅硼氧烷、有机磷酸酯和环氧化油复配使用，能够有效提高阻燃复合材料的阻燃性及耐热性。实施例的实验结果显示，本发明提供的阻燃复合材料的热变形温度可达120℃，阻燃性能为V0，冲击强度为35kJ/m2。

Description

一种阻燃复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种阻燃复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前市场上用于汽车领域的电线产品，基本上都是采用热塑性弹性体，如热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)和高密度聚乙烯(HDPE)等，这些材料的耐热温度低、阻燃性能一般，在高温条件下以及遇到明火时，会出现起燃、粘连、老化等现象，需要频繁更换受损电线，严重时甚至会导致火灾。
SEBS是以聚苯乙烯为末端段、以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，具有良好的稳定性、耐老化性、高弹性等优点，但其阻燃性能差、耐热温度一般，将其作为原料用于生产电线、电缆、护套料等时，通常需要配以其它试剂，以提高其阻燃性和耐热性。申请号为201610829537.8的专利公开了一种电线用的高性能阻燃复合材料，具体是利用聚苯醚(PPO)、无卤阻燃剂以及环氧化合物类热稳定剂来提高SEBS的阻燃性和耐热性，但是该复合材料的阻燃性和耐热性仍有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的阻燃复合材料具有较好的阻燃性和耐热性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种阻燃复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：
SEBS 63～68份；
聚苯醚18～28份；
聚硅硼氧烷5～8份；
有机磷酸酯2～5份；
环氧化油2～4份；
润滑剂0.8～1.2份；
抗老化剂0.2～0.8份。
优选地，所述有机磷酸酯包括聚磷酸酯和/或三聚氰胺磷酸酯。
优选地，所述润滑剂包括硅酮。
优选地，所述抗老化剂为抗老化剂1010与抗老化剂619的混合物。
优选地，所述抗老化剂1010与抗老化剂619的质量比为3：(1.5～2.5)。
本发明提供了上述技术方案所述阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将SEBS、聚苯醚、聚硅硼氧烷、有机磷酸酯、环氧化油、润滑剂和抗老化剂混合后进行挤出造粒，得到阻燃复合材料。
优选地，所述挤出造粒的温度为230～270℃。
优选地，所述挤出造粒在双螺杆挤出机中进行。
优选地，所述双螺杆挤出机的长径比为(45～52)：1；喂料转速为35～50r/min，主机螺杆转速为400～600r/min。
本发明提供了上述技术方案所述阻燃复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的阻燃复合材料作为绝缘保护材料的应用。
本发明提供了一种阻燃复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：SEBS 63～68份；聚苯醚18～28份；聚硅硼氧烷5～8份；有机磷酸酯2～5份；环氧化油2～4份；润滑剂0.8～1.2份；抗老化剂0.2～0.8份。在本发明中，聚硅硼氧烷作为主阻燃剂，有机磷酸酯和环氧化油为辅阻燃体系，作为主阻燃剂的聚硅硼氧烷分子中的B-O键和Si-O键均为高键能化学键，其结构中又存在p-π、d-π共轭，化学键断裂需要吸收大量的能量，能够有效提高阻燃复合材料的耐热性，另外，聚硅硼氧烷在燃烧时生成SiC阻隔层，能够隔绝氧气，切断起火要素；环氧化油为难燃材料，其本身也会形成阻隔层，起到隔绝氧气的作用；有机磷酸酯作为脱水剂，能够促进有机物碳化形成不易燃烧的碳质隔离层，同时产生的磷酸会吸热，能降温度。因此，将三者复配能够大量吸收热量，降低温度，同时大量阻隔层的形成，能够充分保证隔绝氧气，切断起火要素。本发明以SEBS和聚苯醚为基体材料，将聚硅硼氧烷、有机磷酸酯和环氧化油复配使用，能够有效提高阻燃复合材料的阻燃性及耐热性。实施例的实验结果显示，本发明提供的阻燃复合材料的热变形温度可达120℃，阻燃性能为V0，冲击强度为35kJ/m2。
具体实施方式
本发明提供了一种阻燃复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：
SEBS 63～68份；
聚苯醚18～28份；
聚硅硼氧烷5～8份；
有机磷酸酯2～5份；
环氧化油2～4份；
润滑剂0.8～1.2份；
抗老化剂0.2～0.8份。
在本发明中，若无特殊说明，所述制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，按质量份数计，所述阻燃复合材料的制备原料包括SEBS63～68份，优选为64～67份。在本发明中，SEBS是以聚苯乙烯为末端段、以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，具有良好的稳定性、耐老化性、高弹性等优点，将其作为基体材料并配以其它制备原料，使所得阻燃复合材料在保留SEBS优异性能的基础上，还具有较好的阻燃性及耐热性。
以所述SEBS的质量份数为基准，本发明提供的阻燃复合材料的制备原料包括聚苯醚18～28份，优选为18～25份。本发明以SEBS和聚苯醚为基体材料，将聚硅硼氧烷、有机磷酸酯和环氧化油复配使用，能够有效提高阻燃复合材料的阻燃性及耐热性。
以所述SEBS的质量份数为基准，本发明提供的阻燃复合材料的制备原料包括聚硅硼氧烷5～8份，优选为6～7份。
以所述SEBS的质量份数为基准，本发明提供的阻燃复合材料的制备原料包括有机磷酸酯2～5份，优选为3～4份。在本发明中，所述有机磷酸酯优选包括聚磷酸酯和/或三聚氰胺磷酸酯，更优选为聚磷酸酯。
以所述SEBS的质量份数为基准，本发明提供的阻燃复合材料的制备原料包括环氧化油2～4份，优选为2.5～3.5份。
在本发明中，聚硅硼氧烷作为主阻燃剂，有机磷酸酯和环氧化油为辅阻燃体系，作为主阻燃剂的聚硅硼氧烷分子中的B-O键和Si-O键均为高键能化学键，其结构中又存在p-π、d-π共轭，化学键断裂需要吸收大量的能量，能够有效提高阻燃复合材料的耐热性，另外，聚硅硼氧烷在燃烧时生成SiC阻隔层，能够隔绝氧气，切断起火要素；环氧化油为难燃材料，其本身也会形成阻隔层，起到隔绝氧气的作用；有机磷酸酯作为脱水剂，能够促进有机物碳化形成不易燃烧的碳质隔离层，同时产生的磷酸会吸热，能降温度。因此，将三者复配能够大量吸收热量，降低温度，同时大量阻隔层的形成，能够充分保证隔绝氧气，切断起火要素。
以所述SEBS的质量份数为基准，本发明提供的阻燃复合材料的制备原料包括润滑剂0.8～1.2份，优选为1份。在本发明中，所述润滑剂优选包括硅酮。在本发明中，所述润滑剂能够使聚硅硼氧烷、有机磷酸酯和环氧化油均匀分散在SEBS及聚苯醚中，保证各组分充分发挥相应的作用，使阻燃复合材料具有较好的阻燃性及耐热性。
以所述SEBS的质量份数为基准，本发明提供的阻燃复合材料的制备原料包括抗老化剂0.2～0.8份，优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述抗老化剂优选为抗老化剂1010与抗老化剂619的混合物，所述抗老化剂1010与抗老化剂619的质量比优选为3：(1.5～2.5)。
本发明提供了上述技术方案所述阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将SEBS、聚苯醚、聚硅硼氧烷、有机磷酸酯、环氧化油、润滑剂和抗老化剂混合后进行挤出造粒，得到阻燃复合材料。
本发明对所述SEBS、聚苯醚、聚硅硼氧烷、有机磷酸酯、环氧化油、硅酮和抗老化剂混合的方式以及各制备原料加料顺序没有特殊的限定，能够将各制备原料混合均匀即可。本发明优选将SEBS和PPO进行第一混合，然后加入环氧化油进行第二混合，接着加入聚硅硼氧烷和有机磷酸酯进行第三混合，最后加入润滑剂和抗老化剂进行第四混合；在本发明中，所述第一混合、第二混合、第三混合和第四混合优选在搅拌条件下进行，各混合过程中搅拌的转速独立地优选为2000～3000r/min，搅拌的时间优选独立地为1～5min；所述搅拌优选在高速搅拌机中进行。在本发明中，所述搅拌优选在室温条件下进行，即无需额外的加热或降温。
将SEBS、聚苯醚、聚硅硼氧烷、有机磷酸酯、环氧化油、润滑剂和抗老化剂混合后，本发明将所得混合物料进行挤出造粒，得到阻燃复合材料。在本发明中，所述挤出造粒的温度优选为230～270℃，更优选为240～260℃。
在本发明中，所述挤出造粒优选在双螺杆挤出机中进行；所述双螺杆挤出机的长径比优选为(45～52)：1，更优选为48：1；喂料转速优选为35～50r/min，主机螺杆转速优选为400～600r/min。
本发明提供了上述技术方案所述阻燃复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的阻燃复合材料作为绝缘保护材料的应用。本发明提供的阻燃复合材料具有较好的阻燃性及耐热性，且冲击强度高，适用于作为绝缘保护材料。本发明对于所述阻燃复合材料的具体应用方式没有特殊的限定，具体的，可以作为电线或电缆表面的绝缘保护层材料。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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1
将SEBS和PPO于高速搅拌机(转速为2000r/min)中混合2min，然后加入环氧化油混合2min，接着加入聚硅硼氧烷和聚磷酸酯混合2min，最后加入硅酮和抗老化剂(具体为抗老化剂1010与抗老化剂619的混合物，抗老化剂1010与抗老化剂619的质量比为3：2)混合2min，得到混合物料；
将所述混合物料置于双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到阻燃复合材料；其中，所述双螺杆挤出机的长径比为48：1，喂料转速控制在35～50r/min，主机螺杆转速控制在400～600r/min，挤出造粒的温度控制在230～270℃。
本实施例中各制备原料的用量列于表1中。
实施例2～4
按照实施例1的方法制备阻燃复合材料，其中，各制备原料的用量列于表1中。
对比例1～3
按照实施例1的方法制备阻燃复合材料，其中，各制备原料的用量列于表1中。
表1实施例和对比例中各制备原料的用量 单位：kg
测试例
对实施例1～4和对比例1～3制备的阻燃复合材料进行性能测试，具体测试标准、测试条件及测试结果如表2所示：
表2实施例和对比例中阻燃复合材料的性能测试数据
由表2可知，本实施例中聚硅硼氧烷、有机磷酸酯和环氧化油三者合理的复配使用，制备得到的阻燃复合材料综合性能好，优于对比例制备的阻燃复合材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻燃复合材料，其特征在于，按质量份数计，包括以下制备原料：
SEBS63～68份；
聚苯醚18～28份；
聚硅硼氧烷5～8份；
有机磷酸酯2～5份；
环氧化油2～4份；
润滑剂0.8～1.2份；
抗老化剂0.2～0.8份。
2.根据权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述有机磷酸酯包括聚磷酸酯和/或三聚氰胺磷酸酯。
3.根据权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括硅酮。
4.根据权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述抗老化剂为抗老化剂1010与抗老化剂619的混合物。
5.根据权利要求4所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述抗老化剂1010与抗老化剂619的质量比为3：(1.5～2.5)。
6.权利要求1～5任一项所述阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将SEBS、聚苯醚、聚硅硼氧烷、有机磷酸酯、环氧化油、润滑剂和抗老化剂混合后进行挤出造粒，得到阻燃复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒的温度为230～270℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒在双螺杆挤出机中进行。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为(45～52)：1；喂料转速为35～50r/min，主机螺杆转速为400～600r/min。
10.权利要求1～5任一项所述阻燃复合材料或权利要求6～9任一项所述制备方法制备得到的阻燃复合材料作为绝缘保护材料的应用。
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