CN112961431A - 一种耐高温阻燃绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温阻燃绝缘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温阻燃绝缘材料，包括以下重量份材料：聚丙烯树脂80‑120份、聚乙烯树脂30‑40份、阻燃剂15‑25份、玻璃纤维粉5‑9份、稳定剂5‑10份、促进剂8‑12份；其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体包括纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂；所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，分散在水中，并搅拌30‑50min，在温度为500‑600℃的条件下进行水热反应，反应时间为12‑24h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂。本发明提供的耐高温阻燃绝缘材料，利用纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂的复合阻燃剂体系的协同效果，提高聚合物阻燃效率、改善阻燃性能。

Description

一种耐高温阻燃绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉材料合成技术领域，具体涉及一种耐高温阻燃绝缘材料及其制备方法。
背景技术
阻燃领域对环保、高效阻燃材料的需求随阻燃法规的健全日趋上升，聚丙烯(PP)作为仅次于聚氯乙烯和聚乙烯、产量位居第三的通用树脂，其阻燃材料在电子电器、建筑、交通、包装等领域的应用非常广泛。膨胀阻燃体系具有环保、低烟、无毒、高效等优点，已成为无卤绿色阻燃的主要发展方向。一些层状纳米硅酸盐、金属氧化物、新型纳米碳材料与膨胀阻燃剂复配在提高聚合物阻燃效率、改善阻燃性能方面表现出良好的协同效果。
聚合物阻燃剂种类很多，传统的含卤阻燃剂，燃烧过程中放出大量的烟，同时伴有大量酸性腐蚀性气体，限制了含卤阻燃剂广泛应用。无机氢氧化物阻燃剂，能够有效较低燃烧产烟量，明显改善阻燃性能，但是其添加量大，阻燃性能提高的同时破坏了材料的机械性能。含磷阻燃剂对聚合物具有一定的阻燃性，其中磷酸酯类阻燃剂多为液体，阻燃聚合物燃烧产烟量及CO释放量需要抑制。红磷着火点低及易氧化，使用的安全性及着色问题也限制了其应用。膨胀阻燃体系(IFRs)是由多羟基化合物及热解过程中可以产生多磷酸及抑制燃烧的NH3、H2O气体的含磷和含氮化合物组成，具有无卤、低烟、无毒、无腐蚀性气体等优点，是无卤绿色阻燃的主要发展方向。在火焰作用下IFRs通过化学反应迅速膨胀形成泡沫状炭层，不仅能阻止火焰的传播，而且对热流、空气及烟气均具有良好的阻隔效果。
国内外研究人员对大容量环保型直流电缆绝缘材料的研究主要集中在聚乙烯(polyethylene，PE)和聚丙烯(polypropylene，PP)基材料上。相对于PE，PP熔点较高，可以满足电缆在较高温度下运行的需求，有较高的击穿强度和体积电阻率，对提高电缆运行电压等级和线路载流量意义重大。但是聚丙烯材料具有很强的脆性和刚性，耐低温冲击性能较差，导热能力低。高压直流电缆运行工况复杂，绝缘介质受极性不变的强电场、导体发热产生的温度场、介质外部或内部产生的机械应力的共同影响，因此对聚丙烯基环保型绝缘材料的研究需满足电性能、热性能和机械性能的要求。针对上述情况，本申请提出了一种耐高温阻燃绝缘材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温阻燃绝缘材料及其制备方法，制备得到的聚丙烯改性材料具有耐高温阻燃性能。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：
一种耐高温阻燃绝缘材料，包括以下重量份材料：聚丙烯树脂80-120份、聚乙烯树脂30-40份、阻燃剂15-25份、稳定剂5-10份、促进剂8-12份；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体包括纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂；所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，分散在水中，并搅拌30-50min，在温度为500-600℃的条件下进行水热反应，反应时间为12-24h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂。
进一步地，所述二氧化钛纳米材料经过表面修饰，具体制备步骤为：将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散30-40min，加入硅烷偶联剂并继续超声5-6min，在搅拌的条件下反应4-5h，反应温度为60-80℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3-4次，在45-60℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料。
进一步地，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为110-120℃的条件下反应3-4h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂。
进一步地，所述活化后的蒙脱土制备方法包括：在1-3mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶1-3，在温度为80-90℃的条件下保持水浴4-8h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧4-6h，煅烧温度为350-400℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土。
进一步地，所述材料还包括玻璃纤维粉5-9份，所述玻璃纤维粉的粒度为90-100目。
进一步地，所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷。
进一步地，所述促进剂包括马来酸酐接枝聚丙烯和/或聚乙烯接枝马来酸酐。
进一步地，所述膨胀型阻燃剂包括聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇中的一种或几种。
进一步地，所述膨胀型阻燃剂包括摩尔比为1:1-3的聚磷酸铵和季戊四醇。
这种耐高温阻燃绝缘材料的制备方法，主要包括以下步骤：先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在80-90℃条件下烘干4-6h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂80-120份、聚乙烯树脂30-40份、阻燃剂15-25份、稳定剂5-10份和促进剂8-12份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为180-190℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供的耐高温阻燃绝缘材料，利用纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂的复合阻燃剂体系的协同效果，提高聚合物阻燃效率、改善阻燃性能；
(2)利用二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合作用，增强了载流子的迁移能力，加重了复合材料的空间电荷积聚；在纳米复合材料的电荷俘获能力明显增强的同时，其绝缘性能得到了提高；
(3)利用硅烷偶联剂对二氧化钛纳米材料进行表面修饰，减少团聚现象，促进纳米粒子的分散及其与基体间的相互作用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
本发明一种耐高温阻燃绝缘材料，包括以下重量份材料：聚丙烯树脂80-120份、聚乙烯树脂30-40份、阻燃剂15-25份、稳定剂5-10份、促进剂8-12份；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体包括纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂；所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，分散在水中，并搅拌30-50min，在温度为500-600℃的条件下进行水热反应，反应时间为12-24h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；
在更进一步地实施例中，所述二氧化钛纳米材料经过表面修饰，具体制备步骤为：将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散30-40min，加入硅烷偶联剂并继续超声5-6min，在搅拌的条件下反应4-5h，反应温度为60-80℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3-4次，在45-60℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料。
在更进一步地实施例中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为110-120℃的条件下反应3-4h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂。
本发明中对硅烷偶联剂KH-792，增强了硅烷偶联剂KH-792的作用性能。
在更进一步地实施例中，所述活化后的蒙脱土制备方法包括：在1-3mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶1-3，在温度为80-90℃的条件下保持水浴4-8h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧4-6h，煅烧温度为350-400℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土。
在更进一步地实施例中，所述材料还包括玻璃纤维粉5-9份，所述玻璃纤维粉的粒度为90-100目。
在更进一步地实施例中，所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂包括马来酸酐接枝聚丙烯和/或聚乙烯接枝马来酸酐。
在更进一步地实施例中，所述膨胀型阻燃剂包括聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇中的一种或几种。
在更进一步地实施例中，所述膨胀型阻燃剂包括摩尔比为1:1-3的聚磷酸铵和季戊四醇。
这种耐高温阻燃绝缘材料的制备方法，主要包括以下步骤：先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在80-90℃条件下烘干4-6h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂80-120份、聚乙烯树脂30-40份、阻燃剂15-25份、稳定剂5-10份和促进剂8-12份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为180-190℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料。
下面用具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
实施例1中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为115℃的条件下反应3.5h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂；其中，1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792的摩尔比为1:1；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；
其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为0.5-5:1，实施例1中分别给出了不同配比的二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土作为原料，并对制得材料的实验效果进行对比，根据UL1581标准测试材料的拉伸强度和伸长率，根据ASTMD2863标准测试材料的极限氧指数(LOI)和高阻燃性(VW-1)，根据IEC60093标准测试材料的体积电阻率，结果汇总如下表1所示：
表1：实施例1中不同原料比例制备得到的材料性能参数
Figure BDA0002937956190000071
实施例2
实施例2中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；
其中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为115℃的条件下反应3.5h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1；
其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:1-4；1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792的摩尔比为2:1-4；实施例2中分别给出了不同配比的二氧化钛与硅烷偶联剂以及不同配比的1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792作为原料，并对制得材料的实验效果进行对比，结果汇总如下表2所示：
表2：实施例2中不同原料比例制备得到的材料性能参数
Figure BDA0002937956190000091
实施例3
实施例3中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、玻璃纤维粉7份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述璃纤维粉的粒度为90-100目，所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为115℃的条件下反应3.5h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂；其中，1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792的摩尔比为1:1；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1；
对实施例3中制得材料根据UL1581标准测试材料的拉伸强度(MPa)和伸长率(％)，根据ASTMD2863标准测试材料的极限氧指数(LOI)和高阻燃性(VW-1)，根据IEC60093标准测试材料的体积电阻率，结果汇总如下表3所示：
表3：实施例3制备得到的材料性能参数
Figure BDA0002937956190000111
表3的结果表明，在加入粒度为90-100目玻璃纤维粉后，制备得到的耐高温阻燃绝缘材料各性能参数均得到一定的改善。
实施例4
实施例4中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为115℃的条件下反应3.5h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂；其中，1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792的摩尔比为1:1；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1；
在制备纳米材料阻燃剂时控制不同的水热反应温度并制备材料，将材料进行测试，结果如表4所示：
表4：实施例4制备得到的材料性能参数
Figure BDA0002937956190000121
Figure BDA0002937956190000131
上述结果表明，在温度为500-600℃时，材料的性能最优，这表明在这种温度条件下进行的水热反应得到的纳米材料分散性好，减少团聚现象，促进纳米粒子的分散及其与基体间的相互作用，从而使得材料具有优异的阻燃性能和绝缘性能。
在实施例1最优配比的基础上，改变阻燃剂的主要原料和反应过程得到对比例1-5；
对比例1
对比例1中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为纳米材料阻燃剂；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为115℃的条件下反应3.5h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂；其中，1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792的摩尔比为1:1；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1。
对比例2
对比例2中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为膨胀型阻燃剂；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
对比例3
对比例3中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-792；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1。
对比例4
对比例4中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；
(2)活化后的蒙脱土的制备：在2mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶2，在温度为85℃的条件下保持水浴6h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为370℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土；
(3)将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1。
对比例5
对比例5中提供一种耐高温阻燃绝缘材料，具体制备方法如下：
先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在85℃条件下烘干5h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂100份、聚乙烯树脂35份、阻燃剂20份、稳定剂8份和促进剂10份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为185℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体由摩尔比为1:0.4的纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂组成；所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷，所述促进剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述膨胀型阻燃剂由摩尔比为1:2的聚磷酸铵和季戊四醇组成；
所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：
(1)将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散35min，加入硅烷偶联剂并继续超声5min，在搅拌的条件下反应4.5h，反应温度为70℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3次，在50℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料；其中，二氧化钛与硅烷偶联剂的摩尔比为1:2；
其中，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为115℃的条件下反应3.5h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂；其中，1,6-己二异氰酸酯与硅烷偶联剂KH-792的摩尔比为1:1；
(2)将二氧化钛纳米材料与蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散在水中，并搅拌40min，在温度为550℃的条件下进行水热反应，反应时间为18h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂；其中，二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土的摩尔比为3:1。
对对比例1-5中的材料进行测试，结果如下表5所示：
表5：对比例1-5制备得到的材料性能参数
Figure BDA0002937956190000181
上述实施例结果表明，纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂具有协同阻燃效果，纳米掺杂能有效提升聚丙烯单体及多元共混复合材料的综合性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，包括以下重量份材料：聚丙烯树脂80-120份、聚乙烯树脂30-40份、阻燃剂15-25份、稳定剂5-10份、促进剂8-12份；
其中，所述阻燃剂为复合阻燃剂，具体包括纳米材料阻燃剂和膨胀型阻燃剂；所述纳米材料阻燃剂的制备方法为：将二氧化钛纳米材料与活化后的蒙脱土混合并加入十六烷基三甲基溴化铵，分散在水中，并搅拌30-50min，在温度为500-600℃的条件下进行水热反应，反应时间为12-24h，反应完成后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后即得到纳米材料阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述二氧化钛纳米材料经过表面修饰，具体制备步骤为：将二氧化钛加入甲苯溶液中并超声分散30-40min，加入硅烷偶联剂并继续超声5-6min，在搅拌的条件下反应4-5h，反应温度为60-80℃，反应完成后离心分离并用无水乙醇清洗3-4次，在45-60℃的烘箱中干燥即得到表面修饰的二氧化钛纳米材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为改性硅烷偶联剂KH-792，其制备步骤为：向甲苯中加入1,6-己二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，再滴加硅烷偶联剂KH-792，在油浴温度为110-120℃的条件下反应3-4h，蒸馏除去甲苯即得到所述硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述活化后的蒙脱土制备方法包括：在1-3mol/L的HCl溶液中加入一定量蒙脱土，其中，固液质量比为1∶1-3，在温度为80-90℃的条件下保持水浴4-8h；静置后抽滤，在马弗炉中煅烧4-6h，煅烧温度为350-400℃，完成后自然冷却得到活化蒙脱土。
5.据权利要求1所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述材料还包括玻璃纤维粉5-9份，所述玻璃纤维粉的粒度为90-100目。
6.据权利要求2所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述稳定剂为2，3-二甲基2，3-二苯基丁烷。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述促进剂包括马来酸酐接枝聚丙烯和/或聚乙烯接枝马来酸酐。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述膨胀型阻燃剂包括聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温阻燃绝缘材料，其特征在于，所述膨胀型阻燃剂包括摩尔比为1:1-3的聚磷酸铵和季戊四醇。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的耐高温阻燃绝缘材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在80-90℃条件下烘干4-6h备用，向混合机中加入原料聚丙烯树脂80-120份、聚乙烯树脂30-40份、阻燃剂15-25份、稳定剂5-10份和促进剂8-12份，高速混合后送入双螺杆挤出机中，熔融共混，在温度为温度为180-190℃条件下挤出，冷却即得到得到耐高温阻燃绝缘材料。
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