CN114854125A - 一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域，包括以下重量份原料：聚丙烯75‑80份、苯乙烯‑乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物12‑18份、马来酸酐接枝聚丙烯7‑9份、改性石墨烯5份、改性氮化硼纤维12‑15份、环氧基封端超支化助剂2‑4份、抗氧剂1‑2份、聚磷酸铵10‑13份；改性石墨烯、改性氮化硼纤维发挥协同效应，作为“岛”和“桥”形成导热网络结构，并且与聚磷酸铵配合，赋予复合材料优异的阻燃性能，本发明制备的复合材料极限氧指数在37％以上，热导率在2.0W/m·K以上，将其应用电缆料中，能够提高电缆的使用寿命和减少安全隐患。

Description

一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体地，涉及一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料及其制备方法。
背景技术
目前新能源汽车的使用已经十分普及，使用量也逐渐增大，而对新能源汽车电缆领域也迎来了巨大的挑战，在汽车电缆高频率地被使用的过程中，普遍存在电缆工作强度高导致发热严重，容易引起火灾，也极易遭受被使用者的碾压、扭曲等破坏，现有新能源汽车电缆用料多为聚烯烃材料，其具有相对密度小、耐化学性高、耐水性好、机械强高和电绝缘性好特点，但是导热性差，具有相对较高的可燃性，在高温下易分解和燃烧，并且在燃烧时产生大量的熔滴，引燃其他可燃物，使火灾范围扩大，通常需要添加导热填料和阻燃剂来提高其阻燃耐热性能。
中国专利CN113956563A公开了一种高导热低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，包括以下组分：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚弹性体、茂金属线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、改性二氧化硅I、改性二氧化硅II、氮化硼、硼酸锌、尼龙6粉末、红磷母料、硅酮母料和抗氧剂1010。该发明使用季戊四醇改性二氧化硅，然而季戊四醇与二氧化硅之间以氢键结合，而不是化学键连，这种结合方式微弱，不能达到像偶联剂、分散剂一样使二氧化硅在聚烯烃中分散均匀的目的，并且该发明采用的阻燃物质为氮化硼、硼酸锌，这些物质均未经过改性处理，与聚烯烃之间的相容性较差，影响复合材料的综合性能，因此，提供一种综合性能好的导热抗阻燃聚烯烃基复合材料是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，包括以下重量份原料：聚丙烯75-80份、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物12-18份、马来酸酐接枝聚丙烯7-9份、改性石墨烯5份、改性氮化硼纤维12-15份、环氧基封端超支化助剂2-4份、抗氧剂1-2份、聚磷酸铵10-13份；
该导热抗阻燃聚烯烃基复合材料由以下步骤制成：
第一步、将聚丙烯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、改性石墨烯、改性氮化硼纤维投入高速混合机中，搅拌10-15min后加入环氧基封端超支化助剂、抗氧剂、聚磷酸铵，继续搅拌20min，得到混合料；
第二步、将混合料采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，双螺杆挤出机温度设置为175-195℃。
进一步地，改性石墨烯由以下步骤制成：
将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度2mg/mL的悬浮液，用质量分数10％盐酸溶液调节pH值为3.5-4.0，加入偶联剂KH-550，磁力搅拌下水解2h，于60℃下磁力搅拌5-6h后升温至95℃，滴加水合肼，回流反应12h，反应结束后冷却至室温，加入乙醇搅拌后真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后于50℃下干燥至恒重，得到改性石墨烯，悬浮液、KH-550和水合肼的用量比为50mL：0.4-0.5g：1mL，由于石墨烯独特的热导率[约3080-5300W/(m·K)]，本发明以此为出发点，旨于增强聚烯烃的导热性能，以氧化石墨烯为前驱体，先利用KH-550与氧化石墨烯表面的含氧基团发生键连，将KH-550引入氧化石墨烯表面，然后对氧化石墨烯进行还原处理得到改性石墨烯，一方面提高石墨烯在聚合物中的分散性，另一方面通过引入活性氨基增加石墨烯与聚合物基体之间的结合力、提高相容性。
进一步地，改性氮化硼纤维由以下步骤制成：
步骤A1、向Tris-HCl缓冲溶液中加入氮化硼纤维，超声0.5-1h后，加入多巴胺，25℃下磁力搅拌6h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后60℃下干燥至恒重，得到氨基化氮化硼纤维；
其中，Tris-HCl缓冲溶液、氮化硼纤维和多巴胺的用量比为50-60mL：0.4-0.5g：0.2g，通过多巴胺改性使多孔氮化硼纤维表面形成聚多巴胺层，一方面提高多孔氮化硼纤维与聚合物基体间的相容性，另一方面为后续反应提供附着位点；
步骤A2、将氨基化氮化硼纤维浸入硝酸银溶液中，避光条件下，25℃下搅拌20-30min，然后加入NaBH4溶液中，25℃下搅拌30-40min，过滤，滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到改性氮化硼纤维；
其中，氨基化氮化硼纤维、硝酸银溶液、NaBH4溶液的用量比为1g：10-15mL：10-15mL，硝酸银溶液的质量分数为0.1-0.2％，NaBH4溶液的质量分数为0.05-0.1％，基于氨基能够通过配位键吸附纳米银，将氨基化氮化硼纤维置于硝酸银溶液中，使其表面粘附银离子，最后通过NaBH4还原得到纳米银，基于氮化硼纤维优异的导热性能，在纤维表面沉积导热加强点纳米银颗粒，一方面提高氮化硼纤维的导热性能，另一方面增加其表面粗糙度，增加纤维与聚合物基体之间的接触面积，能够有效增强改性氮化硼纤维与聚合物间的力学互锁作用而增强相互作用力，改善纤维与基体间的相容性。
进一步地，环氧基封端超支化助剂由以下步骤制成：
步骤B1、在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入无水甲苯，氮气气氛下，加入六氯环三磷腈和4,4’-二氨基二苯甲烷，搅拌5-10min后，加入三乙胺，然后于70℃下恒温搅拌12h，反应结束后，冷却至室温，乙醇洗涤，45℃下真空干燥8h，得到超支化聚合物；
其中，无水甲苯、六氯环三磷腈、4,4’-二氨基二苯甲烷和三乙胺的用量比为100mL：43mmol：7.2mmol：4.25-4.36g，以六氯环三磷腈和二胺类化合物反应制备具有阻燃性能的超支化聚合物；
步骤B2、将超支化聚合物加入DMF中，加入三氟化硼乙醚作为碱催化剂，搅拌下滴加环氧氯丙烷，滴加结束后，升温至65℃保温2h，然后旋蒸去除未反应的环氧氯丙烷和DMF，再将混合物转移至反应器中，滴加质量分数20％的氢氧化钠溶液调节pH为8-9，升温至80℃保温反应3h，用乙酸乙酯萃取后分液，有机相减压蒸馏去除乙酸乙酯，得到环氧基封端超支化助剂；
其中，超支化聚合物、DMF、三氟化硼乙醚和环氧氯丙烷的用量比为1.533g：10-20mL：0.02-0.03mol：2-3mL，在三氟化硼乙醚催化作用下，使超支化聚合物和环氧氯丙烷发生开环反应，然后在碱性条件下进行闭环脱去氯化氢，得到环氧基封端超支化助剂。
基于超支化聚合物低粘度(加工性好，高活性基团可与相容剂交联反应，抗迁移)的特点，本发明先制备了具有阻燃性能的超支化聚合物，然后利用环氧氯丙烷封端提高其反应活性，其内部含有大量空腔，链间不缠绕，不结晶，易屈服并产生形变可吸收能量，改善聚合物基质的加工性能，另外，其端部活性环氧基可与改性石墨烯、改性氮化硼纤维表面的氨基发生开环反应并形成牢固的化学网络结构，从而改善填料与基体间的界面作用，保证界面应力的有效传递，提高复合材料的力学性能。
进一步地，抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照质量比1：1-2混合而成。
本发明的有益效果：
1、本发明制备的聚烯烃复合材料极限氧指数在37％以上，阻燃等级V0，热导率在2.0W/m·K以上，具有优异的阻燃导热性能，将其应用电缆料中，能够提高电缆的使用寿命和减少安全隐患。
2、本发明在聚丙烯料中加入了改性石墨烯、改性氮化硼纤维，借助于石墨烯、氮化硼高导热特性，使片状的石墨烯与纤维状的氮化硼发挥协同效应，改性氮化硼纤维作为导热“桥”将孤立的改性石墨烯导热单元连接形成导热网络，使两者分被作为“岛”和“桥”形成导热网络结构，赋予复合材料高导热特性；并且纤维表面沉积有导热加强点纳米银颗粒，一方面提高复合材料的导热性能，另一方面增加纤维与聚合物基体之间的接触面积，改善纤维与基体间的相容性。
3、本发明在聚丙烯料中加入了改性石墨烯、改性氮化硼纤维和环氧基封端超支化助剂，借助于石墨烯的二维片层结构和氮化硅的耐高温性能，在燃烧过程中，利用片层结构延长氧气和热量的传递路径，抑制燃烧区域的延伸，减少可燃热解产物的扩散，利用环氧基封端超支化助剂分子中的N、P元素，在复合材料表面形成致密炭层，进一步抑制热量和氧气的传递，配合聚磷酸铵优异的阻燃性能，赋予复合材料优异的阻燃性能；并且环氧基封端超支化助剂具有高支化度和活性基团，不仅能够改善聚合物基质的加工性能，还可以改善填料与基体间的界面作用，保证界面应力的有效传递，提高复合材料的力学性能。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种改性氮化硼纤维，由以下步骤制成：
步骤A1、向50mL Tris-HCl缓冲溶液中加入0.4g氮化硼纤维，超声0.5h后，加入0.2g多巴胺，25℃下磁力搅拌6h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后60℃下干燥至恒重，得到氨基化氮化硼纤维；
步骤A2、将1g氨基化氮化硼纤维浸入10mL硝酸银溶液中，避光条件下，25℃下搅拌20min，然后加入10mL NaBH4溶液中，25℃下搅拌30min，过滤，滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到改性氮化硼纤维，硝酸银溶液的质量分数为0.1％，NaBH4溶液的质量分数为0.05％。
实施例2
本实施例提供一种改性氮化硼纤维，由以下步骤制成：
步骤A1、向60mL Tris-HCl缓冲溶液中加入0.5g氮化硼纤维，超声1h后，加入0.2g多巴胺，25℃下磁力搅拌6h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后60℃下干燥至恒重，得到氨基化氮化硼纤维；
步骤A2、将1g氨基化氮化硼纤维浸入15mL硝酸银溶液中，避光条件下，25℃下搅拌30min，然后加入15mL NaBH4溶液中，25℃下搅拌40min，过滤，滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到改性氮化硼纤维，硝酸银溶液的质量分数为0.2％，NaBH4溶液的质量分数为0.1％。
实施例3
本实施例提供一种环氧基封端超支化助剂，由以下步骤制成：
步骤B1、在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入100mL无水甲苯，氮气气氛下，加入43mmol六氯环三磷腈和7.2mmol 4,4’-二氨基二苯甲烷，搅拌5min后，加入4.25g三乙胺，然后于70℃下恒温搅拌12h，反应结束后，冷却至室温，乙醇洗涤，45℃下真空干燥8h，得到超支化聚合物；
步骤B2、将1.533g超支化聚合物加入10mL DMF中，加入0.02mol三氟化硼乙醚，搅拌下滴加2mL环氧氯丙烷，滴加结束后，升温至65℃保温2h，然后旋蒸去除未反应的环氧氯丙烷和DMF，再将混合物转移至反应器中，滴加质量分数20％的氢氧化钠溶液调节pH为8，滴加结束后，升温至80℃保温反应3h，用乙酸乙酯萃取后分液，有机相减压蒸馏去除乙酸乙酯，得到环氧基封端超支化助剂。
实施例4
本实施例提供一种环氧基封端超支化助剂，由以下步骤制成：
步骤B1、在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入100mL无水甲苯，氮气气氛下，加入43mmol六氯环三磷腈和7.2mmol 4,4’-二氨基二苯甲烷，搅拌5min后，加入4.25g三乙胺，然后于70℃下恒温搅拌12h，反应结束后，冷却至室温，乙醇洗涤，45℃下真空干燥8h，得到超支化聚合物；
步骤B2、将1.533g超支化聚合物加入10mL DMF中，加入0.02mol三氟化硼乙醚，搅拌下滴加2mL环氧氯丙烷，滴加结束后，升温至65℃保温2h，然后旋蒸去除未反应的环氧氯丙烷和DMF，再将混合物转移至反应器中，滴加质量分数20％的氢氧化钠溶液调节pH为9，升温至80℃保温反应3h，用乙酸乙酯萃取后分液，有机相减压蒸馏去除乙酸乙酯，得到环氧基封端超支化助剂。
实施例5
一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，包括以下重量份原料：聚丙烯75份、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18份、马来酸酐接枝聚丙烯7份、改性石墨烯5份、实施例1的改性氮化硼纤维15份、实施例3的环氧基封端超支化助剂2份、抗氧剂2份、聚磷酸铵10份；
该导热抗阻燃聚烯烃基复合材料由以下步骤制成：
第一步、将聚丙烯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、改性石墨烯、改性氮化硼纤维投入高速混合机中，搅拌10min后加入环氧基封端超支化助剂、抗氧剂、聚磷酸铵，继续搅拌20min，得到混合料；
第二步、将混合料采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，双螺杆挤出机温度设置为175-195℃。
所述改性石墨烯由以下步骤制成：
将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度2mg/mL的悬浮液，用质量分数10％盐酸溶液调节pH值为3.5，加入偶联剂KH-550，磁力搅拌下水解2h，于60℃下磁力搅拌5h后升温至95℃，滴加水合肼，回流反应12h，反应结束后冷却至室温，加入乙醇搅拌后真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后于50℃下干燥至恒重，得到改性石墨烯，悬浮液、KH-550和水合肼的用量比为50mL：0.4g：1mL。
所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照质量比1：1混合而成。
实施例6
一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，包括以下重量份原料：聚丙烯80份、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物12份、马来酸酐接枝聚丙烯9份、改性石墨烯5份、实施例2的改性氮化硼纤维12份、实施例4的环氧基封端超支化助剂4份、抗氧剂1份、聚磷酸铵13份；
该导热抗阻燃聚烯烃基复合材料由以下步骤制成：
第一步、将聚丙烯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、改性石墨烯、改性氮化硼纤维投入高速混合机中，搅拌12min后加入环氧基封端超支化助剂、抗氧剂、聚磷酸铵，继续搅拌20min，得到混合料；
第二步、将混合料采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，双螺杆挤出机温度设置为175-195℃。
所述改性石墨烯由以下步骤制成：
将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度2mg/mL的悬浮液，用质量分数10％盐酸溶液调节pH值为4.0，加入偶联剂KH-550，磁力搅拌下水解2h，于60℃下磁力搅拌5.5h后升温至95℃，滴加水合肼，回流反应12h，反应结束后冷却至室温，加入乙醇搅拌后真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后于50℃下干燥至恒重，得到改性石墨烯，悬浮液、KH-550和水合肼的用量比为50mL：0.4g：1mL。
所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照质量比1：1.5混合而成。
实施例7
一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，包括以下重量份原料：聚丙烯78份、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物16份、马来酸酐接枝聚丙烯8份、改性石墨烯5份、实施例3的改性氮化硼纤维14份、实施例4的环氧基封端超支化助剂3份、抗氧剂1.5份、聚磷酸铵12份；
该导热抗阻燃聚烯烃基复合材料由以下步骤制成：
第一步、将聚丙烯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、改性石墨烯、改性氮化硼纤维投入高速混合机中，搅拌15min后加入环氧基封端超支化助剂、抗氧剂、聚磷酸铵，继续搅拌20min，得到混合料；
第二步、将混合料采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，双螺杆挤出机温度设置为175-195℃。
所述改性石墨烯由以下步骤制成：
将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度2mg/mL的悬浮液，用质量分数10％盐酸溶液调节pH值为4.0，加入偶联剂KH-550，磁力搅拌下水解2h，于60℃下磁力搅拌6h后升温至95℃，滴加水合肼，回流反应12h，反应结束后冷却至室温，加入乙醇搅拌后真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后于50℃下干燥至恒重，得到改性石墨烯，悬浮液、KH-550和水合肼的用量比为50mL：0.5g：1mL。
所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照质量比1：2混合而成。
对比例1
将实施例5中改性石墨烯去除，其余原料及制备过程同实施例5。
对比例2
将实施例6中改性氮化硼纤维去除，其余原料及制备过程同实施例6。
对比例3
将实施例7中环氧基封端超支化助剂去除，其余原料及制备过程同实施例7。
将实施例5-7和对比例1-3所制备的复合材料进行测试，拉伸强度按照GB/T1040-1992标准测试，极限氧指数(LOI)按照GB/T2406-1993测试，热导率采用热常数分析仪进行测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003649420600000101
由表1可以看出，实施例5-7制备的复合材料拉伸强度在28.5MPa以上，极限氧指数(LOI)％在37以上，热导率在2.0(W/m·K)以上，相比于对比例1-3，具有优异的阻燃导热性能，因此，本发明制备的复合材料应用于电缆料中更为安全有益。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：聚丙烯75-80份、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物12-18份、马来酸酐接枝聚丙烯7-9份、改性石墨烯5份、改性氮化硼纤维12-15份、环氧基封端超支化助剂2-4份、抗氧剂1-2份、聚磷酸铵10-13份；
所述环氧基封端超支化助剂由以下步骤制成：
将超支化聚合物加入DMF中，加入三氟化硼乙醚，搅拌下滴加环氧氯丙烷，滴加结束后，升温至65℃保温2h，旋蒸去除未反应的环氧氯丙烷和DMF，再将混合物转移至反应器中，滴加氢氧化钠溶液调节pH为8-9，升温至80℃保温反应3h，萃取分液，有机相减压蒸馏，得到环氧基封端超支化助剂。
2.根据权利要求1所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，超支化聚合物由以下步骤制成：
在三口烧瓶中加入无水甲苯，氮气气氛下，加入六氯环三磷腈和4,4’-二氨基二苯甲烷，搅拌后加入三乙胺，70℃下恒温搅拌12h，后处理，得到超支化聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，改性石墨烯由以下步骤制成：
将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到悬浮液，用盐酸溶液调节pH值为3.5-4.0，加入偶联剂KH-550，磁力搅拌下水解2h，于60℃下磁力搅拌5-6h后升温至95℃，滴加水合肼，回流反应12h，后处理，得到改性石墨烯。
4.根据权利要求1所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，改性氮化硼纤维由以下步骤制成：
将氨基化氮化硼纤维浸入硝酸银溶液中，避光条件下，25℃下搅拌20-30min，然后加入NaBH4溶液中，25℃下搅拌30-40min，过滤，滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到改性氮化硼纤维。
5.根据权利要求4所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，氨基化氮化硼纤维、硝酸银溶液、NaBH4溶液的用量比为1g：10-15mL：10-15mL，硝酸银溶液的质量分数为0.1-0.2％，NaBH4溶液的质量分数为0.05-0.1％。
6.根据权利要求4所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，氨基化氮化硼纤维由以下步骤制成：
向Tris-HCl缓冲溶液中加入氮化硼纤维，超声0.5-1h后，加入多巴胺，25℃下磁力搅拌6h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后60℃下干燥至恒重，得到氨基化氮化硼纤维。
7.根据权利要求6所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料，其特征在于，Tris-HCl缓冲溶液、氮化硼纤维和多巴胺的用量比为50-60mL：0.4-0.5g：0.2g。
8.根据权利要求1所述的一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将聚丙烯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、改性石墨烯、改性氮化硼纤维混合，然后加入环氧基封端超支化助剂、抗氧剂、聚磷酸铵，继续搅拌，得到混合料；
第二步、将混合料采用双螺杆挤出机挤出造粒，得到导热抗阻燃聚烯烃基复合材料。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115489171A (zh) * 2022-08-26 2022-12-20 柔怡美(厦门)卫生材料有限公司 一种超柔软与抗蠕变弹性复合材料
CN115584059A (zh) * 2022-10-28 2023-01-10 福州大学 一种膨胀型无卤阻燃剂的制备及应用
CN115652244A (zh) * 2022-12-26 2023-01-31 广州市尤特新材料有限公司 一种旋转硅磷合金靶材及其制备方法与应用
CN115746447A (zh) * 2022-12-02 2023-03-07 哈尔滨理工大学 一种无卤阻燃耐高温导热聚烯烃复合材料及其制备方法和应用
CN116199961A (zh) * 2023-02-09 2023-06-02 苏州辰灿电子有限公司 一种耐高温抗腐蚀线束材料及其制备方法
CN116376148A (zh) * 2023-04-13 2023-07-04 广东安拓普聚合物科技有限公司 电梯用耐疲劳线缆料

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006316245A (ja) * 2004-12-21 2006-11-24 Asahi Kasei Chemicals Corp ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物
US20140171575A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Thermally conductive flame retardant polymer compositions and uses thereof
CN106674734A (zh) * 2016-12-14 2017-05-17 天长市康宁甘油科技有限公司 一种阻燃抑烟型木塑复合材料
US20170355894A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Nano And Advanced Materials Institute Limited Thermally conductive composites and method of preparing same
WO2020124396A1 (zh) * 2018-12-18 2020-06-25 南通纺织丝绸产业技术研究院 一种阻燃型耐紫外芳纶纤维
CN112225986A (zh) * 2020-09-14 2021-01-15 兰州大学 一种高导热阻燃型聚烯烃基复合材料及其制备方法
CN112608565A (zh) * 2020-12-01 2021-04-06 江苏星途新材料科技有限公司 一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法
CN113956572A (zh) * 2021-11-24 2022-01-21 湖南省新基源新材料科技有限公司 一种阻燃聚烯烃组合物及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006316245A (ja) * 2004-12-21 2006-11-24 Asahi Kasei Chemicals Corp ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物
US20140171575A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Thermally conductive flame retardant polymer compositions and uses thereof
US20170355894A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Nano And Advanced Materials Institute Limited Thermally conductive composites and method of preparing same
CN106674734A (zh) * 2016-12-14 2017-05-17 天长市康宁甘油科技有限公司 一种阻燃抑烟型木塑复合材料
WO2020124396A1 (zh) * 2018-12-18 2020-06-25 南通纺织丝绸产业技术研究院 一种阻燃型耐紫外芳纶纤维
CN112225986A (zh) * 2020-09-14 2021-01-15 兰州大学 一种高导热阻燃型聚烯烃基复合材料及其制备方法
CN112608565A (zh) * 2020-12-01 2021-04-06 江苏星途新材料科技有限公司 一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法
CN113956572A (zh) * 2021-11-24 2022-01-21 湖南省新基源新材料科技有限公司 一种阻燃聚烯烃组合物及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
洪晓东等: "改性氧化石墨烯协同聚磷酸铵阻燃环氧树脂的性能", 《工程塑料应用》 *
金颖等: "端环氧基超支化聚酯的合成及应用", 《纤维复合材料》 *
黄青武等: "氮化硼纤维合成工艺与结构表征", 《硅酸盐通报》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115489171A (zh) * 2022-08-26 2022-12-20 柔怡美(厦门)卫生材料有限公司 一种超柔软与抗蠕变弹性复合材料
CN115489171B (zh) * 2022-08-26 2024-04-09 柔怡美(福建)实业有限公司 一种超柔软与抗蠕变弹性复合材料
CN115584059A (zh) * 2022-10-28 2023-01-10 福州大学 一种膨胀型无卤阻燃剂的制备及应用
CN115584059B (zh) * 2022-10-28 2023-09-12 福州大学 一种膨胀型无卤阻燃剂的制备及应用
CN115746447A (zh) * 2022-12-02 2023-03-07 哈尔滨理工大学 一种无卤阻燃耐高温导热聚烯烃复合材料及其制备方法和应用
CN115652244A (zh) * 2022-12-26 2023-01-31 广州市尤特新材料有限公司 一种旋转硅磷合金靶材及其制备方法与应用
CN116199961A (zh) * 2023-02-09 2023-06-02 苏州辰灿电子有限公司 一种耐高温抗腐蚀线束材料及其制备方法
CN116199961B (zh) * 2023-02-09 2024-05-07 苏州辰灿电子有限公司 一种耐高温抗腐蚀线束材料及其制备方法
CN116376148A (zh) * 2023-04-13 2023-07-04 广东安拓普聚合物科技有限公司 电梯用耐疲劳线缆料
CN116376148B (zh) * 2023-04-13 2023-09-05 广东安拓普聚合物科技有限公司 电梯用耐疲劳线缆料

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