CN110591219A - 一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种陶瓷化聚烯烃材料，包括以下重量份的原料：聚烯烃材料100份;瓷化粉A 100~200份;瓷化粉B 80~120份;阻燃协效剂40~80份;润滑剂5~30份;相容剂5~20份。其优点在于：选用聚烯烃作为基体树脂，选用合适的瓷化粉，制作陶瓷化聚烯烃，可以简化生产工艺、降低综合成本，在配方中引入水滑石，具备低温阻燃的作用，在700℃下烧结，表面积降低，孔体积减小，形成MgAl2O4和MgO，在高温下形成镁质陶瓷，结构致密化;优选阻燃协效剂，在获得相同阻燃效果的同时减少阻燃剂的使用量，同时提高材料的力学性能;制备的陶瓷化聚烯烃材料具有低温成瓷性能、良好力学性能和阻燃性能。

Description

一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法
技术领域
本发明属于有机与无机复合材料加工及相应的应用领域，通过配方的优化，制备出一种具备低温成瓷性能、良好力学性能和阻燃性能的陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆燃烧时，无法保持基本功能，造成电路短路，引发二次灾难。现有陶瓷化硅橡胶耐火材料技术相对成熟，材料具备良好的力学性能，同时在高温下具备良好瓷化性能，能起到有效保护电缆的作用，在相关行业已经投入生产和使用，但由于硅橡胶带需要采用绕包工艺，而绕包工艺较难控制，加上原材料成本昂贵不适合批量生产和大规模应用。经研究发现，陶瓷化聚烯烃在高温条件下，内部的聚合物灼烧分解产生气体，同时助熔剂形成流动体与成瓷剂发生反应，体积快速膨胀，出现孔洞，形成具备一定强度的支撑体，灼烧后的残留物包围孔洞，形成陶瓷体结构，可以抵抗外界压力并有效地阻止火势向材料内部蔓延。
发明内容
为解决上述问题，提供了一种具备低温成瓷性能、良好力学性能和阻燃性能的陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法。
一种陶瓷化聚烯烃材料，包括以下重量份的原料：
聚烯烃材料 100份
瓷化粉A 100~200份
瓷化粉B 80~120份
阻燃协效剂 40~80份
润滑剂 5~30份
相容剂 5~20份。
进一步的，聚烯烃材料为低密度线性聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚丙烯的一种或任意几种并且按任意重量比相混合的混合物,聚烯烃材料均使用交联剂过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物中的至少一种进行交联改性预处理。
进一步的，瓷化粉A为水滑石、滑石粉、偏高岭土、钠长石、钾长石、碳酸钙的一种或以上的组合。
进一步的，瓷化粉B为硼酸锌、硼酸铵、硼砂、低熔点玻璃粉的一种或以上的组合。
进一步的，阻燃协效剂的制备，是将氢氧化镁、硼酸锌、多聚磷酸铵、铝酸酯偶联剂按10:30:10:1的质量比置于高速混合机中搅拌30min。
进一步的，润滑剂为PE蜡、液体石蜡、硬脂酸锌、甲基硅油中的至少一种。
进一步的，相容剂为接枝马来酸酐、乙烯基三氧甲基硅烷、环氧树脂中的至少一种。
一种陶瓷化聚烯烃材料的制备方法，将聚烯烃与交联剂搅拌混匀后，通过双、单螺杆挤出造粒，进行交联改性处理；在高速搅拌机中，加入按重量份数称取100~200份瓷化粉A、80~120份瓷化粉B、40~80份阻燃协效剂、5~30份润滑剂、5~20份相容剂，再加入配好的上述改性的聚烯烃，经单螺杆挤出，单螺杆挤出机温度设置为：80~110℃；冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料,其中，高速搅拌机搅拌温度和时间分别设置为100~120℃，15~30min，搅拌直至混合物充分混合呈浆糊状。
本发明的有益效果在于：1、选用聚烯烃作为基体树脂，选用合适的瓷化粉，制作陶瓷化聚烯烃，可以简化生产工艺、降低综合成本；且陶瓷化聚烯烃材料具有低温成瓷性能、良好力学性能和阻燃性能。
2、创新配方，在配方中加入水滑石，具备低温阻燃的作用，在700℃下烧结，表面积降低，孔体积减小，形成MgAl2O4和MgO，在高温下形成镁质陶瓷，结构致密化。
3、优选阻燃协效剂，在获得相同阻燃效果的同时减少阻燃剂的使用量，同时提高材料的力学性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1一种陶瓷化聚烯烃材料，包括以下重量份的原料：
聚烯烃材料 100份
瓷化粉A 100~200份
瓷化粉B 80~120份
阻燃协效剂 40~80份
润滑剂 5~30份
相容剂 5~20份。
一种陶瓷化聚烯烃材料，聚烯烃材料为低密度线性聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚丙烯的一种或任意几种并且按任意重量比相混合的混合物。聚烯烃材料均使用交联剂过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物中的至少一种进行交联改性预处理。
一种陶瓷化聚烯烃材料，瓷化粉A为水滑石、滑石粉、偏高岭土、钠长石、钾长石、碳酸钙的一种或以上的组合。
一种陶瓷化聚烯烃材料，瓷化粉B为硼酸锌、硼酸铵、硼砂、低熔点玻璃粉的一种或以上的组合。
一种陶瓷化聚烯烃材料，阻燃协效剂的制备为：将氢氧化镁、硼酸锌、多聚磷酸铵、铝酸酯偶联剂按10:30:10:1的质量比置于高速混合机中搅拌30 min。
一种陶瓷化聚烯烃材料，润滑剂为PE蜡、液体石蜡、硬脂酸锌、甲基硅油中的至少一种。
一种陶瓷化聚烯烃材料，相容剂为接枝马来酸酐、乙烯基三氧甲基硅烷、环氧树脂中的至少一种。
一种陶瓷化聚烯烃材料的制备方法，将聚烯烃与交联剂搅拌混匀后，通过双、单螺杆挤出造粒，进行交联改性处理，改性的目的是提高聚乙烯的耐热性，减少低温的熔滴；在高速搅拌机中，加入按重量份数称取100~200份瓷化粉A、80~120份瓷化粉B、40~80份阻燃协效剂、5~30份润滑剂，5~20份相容剂，再加入配好的上述改性的聚烯烃，经单螺杆挤出，单螺杆挤出机温度设置为：80~110℃；冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料。其中，高速搅拌机搅拌温度和时间分别设置为100~120℃，15~30min，搅拌直至混合物充分混合呈浆糊状。
实施例2
将按重量份数称取的线性低密度聚乙烯100份、过氧化二异丙苯2.4份搅拌混匀，用双螺杆挤出，再将物料加到单螺杆挤出造粒，将50份滑石粉、25份水滑石、25份钠长石、15份碳酸钙、80份低熔点玻璃粉、50份阻燃协效剂、10份PE蜡、15份接枝马来酸酐投入到高速混合搅拌机中，温度设置为110℃，时间为15min，再加入上述配好的改性聚烯烃，温度不变，时间为30min，直至混合物充分混合呈浆糊状，经单螺杆挤出，冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料。
实施例3
将按重量份数称取的线性低密度聚乙烯100份、过氧化二异丙苯2.4份搅拌混匀，用双螺杆挤出，再将物料加到单螺杆挤出造粒，将50份偏高岭土、25份水滑石、25份钾长石、15份碳酸钙、80份低熔点玻璃粉、50份阻燃协效剂、10份PE蜡、15份接枝马来酸酐投入到高速混合搅拌机中，温度设置为110℃，时间为15min，再加入上述配好的改性聚烯烃，温度不变，时间为30min，直至混合物充分混合呈浆糊状，经单螺杆挤出，冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料。
实施例4
将按重量份数称取的乙烯-醋酸乙烯酯100份、过氧化二异丙苯2.4份搅拌混匀，用双螺杆挤出，再将物料加到单螺杆挤出造粒，将50份滑石粉、40份水滑石、30份钠长石、15份碳酸钙、100份低熔点玻璃粉、50份阻燃协效剂、10份PE蜡、5份硬脂酸锌、15份接枝马来酸酐投入到高速混合搅拌机中，温度设置为110℃，时间为15min，再加入上述配好的改性聚烯烃，温度不变，时间为30min，直至混合物充分混合呈浆糊状，经单螺杆挤出，冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料。
实施例5
将按重量份数称取的线性低密度聚乙烯100份、过氧化二异丙苯2.4份搅拌混匀，用双螺杆挤出，再将物料加到单螺杆挤出造粒，将50份滑石粉、25份水滑石、25份钠长石、25份钾长石、15份碳酸钙、100份低熔点玻璃粉、50份阻燃协效剂、10份PE蜡、5份硬脂酸锌、15份接枝马来酸酐投入到高速混合搅拌机中，温度设置为110℃，时间为15min，再加入上述配好的改性聚烯烃，温度不变，时间为30min，直至混合物充分混合呈浆糊状，经单螺杆挤出，冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料。
对比例
按重量份数称取的线性低密度聚乙烯100份和过氧化二异丙苯2.4份搅拌混匀，用双螺杆挤出，再将物料加到单螺杆挤出造粒，将140份云母粉、20份蒙脱土、80份低熔点玻璃粉、20份硼酸锌、40份氢氧化铝、20份PE蜡、10份接枝马来酸酐投入到高速混合搅拌机中，温度设置为110℃，时间为15min，再加入上述配好的改性聚烯烃，温度不变，时间为30min，直至混合物充分混合呈浆糊状，经单螺杆挤出，冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料。
性能测试实施例
由上述实验例2至实验例4以及对比例制备的陶瓷化聚烯烃的性能测试结果如表1所示：
表1各实施例所得陶瓷化聚烯烃的性能测试结果
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。

Claims (8)

1.一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：
聚烯烃材料 100份
瓷化粉A 100~200份
瓷化粉B 80~120份
阻燃协效剂 40~80份
润滑剂 5~30份
相容剂 5~20份。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的聚烯烃材料为低密度线性聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚丙烯的一种或任意几种并且按任意重量比相混合的混合物,且所述的聚烯烃材料均使用交联剂过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物中的至少一种进行交联改性预处理。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的瓷化粉A为水滑石、滑石粉、偏高岭土、钠长石、钾长石、碳酸钙的一种或以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的瓷化粉B为硼酸锌、硼酸铵、硼砂、低熔点玻璃粉的一种或以上的组合。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的阻燃协效剂的制备为：将氢氧化镁、硼酸锌、多聚磷酸铵、铝酸酯偶联剂按10:30:10:1的质量比置于高速混合机中搅拌30min。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的润滑剂为PE蜡、液体石蜡、硬脂酸锌、甲基硅油中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的相容剂为接枝马来酸酐、乙烯基三氧甲基硅烷、环氧树脂中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述的陶瓷化聚烯烃材料的制备方法，其特征在于：将聚烯烃与交联剂搅拌混匀后，通过双、单螺杆挤出造粒，进行交联改性处理;在高速搅拌机中，加入按重量份数称取100~200份瓷化粉A、80~120份瓷化粉B、40~80份阻燃协效剂、5~30份润滑剂，5~20份相容剂，再加入配好的上述改性的聚烯烃，经单螺杆挤出，单螺杆挤出机温度设置为：80~110℃；冷切，得到陶瓷化聚烯烃材料,其中，高速搅拌机搅拌温度和时间分别设置为100~120℃，15~30min，搅拌直至混合物充分混合呈浆糊状。
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