CN115536926A - 航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用 - Google Patents

航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115536926A
CN115536926A CN202211183324.4A CN202211183324A CN115536926A CN 115536926 A CN115536926 A CN 115536926A CN 202211183324 A CN202211183324 A CN 202211183324A CN 115536926 A CN115536926 A CN 115536926A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
aerospace
graphene
polymer material
vinyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211183324.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115536926B (zh
Inventor
鲁学军
巨佳
鲁永林
胡行林
胡亮
强新发
查时龙
张建秋
鲁薇
王瑞光
王金合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Shengxin Photoelectric Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Shengxin Photoelectric Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Shengxin Photoelectric Technology Co ltd filed Critical Jiangsu Shengxin Photoelectric Technology Co ltd
Priority to CN202211183324.4A priority Critical patent/CN115536926B/zh
Publication of CN115536926A publication Critical patent/CN115536926A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115536926B publication Critical patent/CN115536926B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C08K2003/3045—Sulfates
    • C08K2003/3081—Aluminum sulfate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06—Properties of polyethylene
    • C08L2207/066—LDPE (radical process)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，包括以下质量份的原料，60~80份低密度聚乙烯LDPE、2~5份改性石墨烯、30~38份乙烯‑醋酸乙烯脂共聚物EVA、6~8份硫酸铝、5~7份苯基次磷酸铝、5~8份水玻璃、0.5~1份乙烯基三（β‑甲氧基乙氧基）硅烷和7~9份碱式碳酸铝镁。同时本发明公开了一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法及其应用。本发明在遇火时能够形成协同防火效果、阻燃性能优异，同时具有明显轻量化效果，可以在航空航天用电线电缆中广泛应用。

Description

航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用
技术领域
本发明涉及一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用，属于航空航天电线电缆技术领域。
背景技术
航空航天电线电缆主要包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆、特种电缆四大类，是应用在军用飞机、民用飞机、运载火箭、航天飞船等领域的高端电线电缆。当前，受益于全球民用飞机、军用飞机、卫星、载人航天等产业快速发展，全球航空航天电线电缆需求持续上升，以飞机电线电缆市场为例，2021年其市场规模达到8.7亿美元左右，预计2022年将增长至9.2亿美元。目前来看，美国航空航天产业最为发达，是全球最大的航空航天电线电缆市场，但以中国为代表的亚太地区，载人航天产业发展迅速、卫星发射量不断增多、民用大飞机进入商业化阶段、军用飞机迭代速度加快，因此其航空航天电线电缆需求增长更为快速。
航空航天电缆料是电线电缆的绝缘层与保护层所用材料，与导体、屏蔽层共同构成电线电缆，其主要采用高分子材料制造而成。为满足技术不断升级的航空航天产业需求，电线电缆性能不断提升，所采用的电缆料品质要求不断提高。由于航空航天的电缆的特殊性使用工况，要求航空航天电缆料需要具备质量轻、耐高温、阻燃耐火等特性。目前引起航空航天线缆失效的各类原因中，线缆材料的载重能耗大，电缆料防火性能较低等占据了较大的比例。因此，开发航空航天苛刻环境下的防火轻型电缆料是当前解决这一问题的关键。
综上所述，本领域技术人员亟需研究航空航天苛刻环境下的防火轻型电缆料及其制备方法的应用，用以解决航空航天线缆在苛刻服役条件下所产生的载重能耗大，防火性能较低等系列问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，该材料具备轻量化特性，防火性能好，具备高防火耐热的效果。
同时，本发明提供一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，该法获得石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构，具有协同防火功效。
同时，本发明提供一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，包括以下质量份的原料，60～80份低密度聚乙烯LDPE、2～5份改性石墨烯、30～38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6～8份硫酸铝、5～7份苯基次磷酸铝、5～8份水玻璃、0.5～1份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和7～9份碱式碳酸铝镁。
所述改性石墨烯为石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构；所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后，形成碳层和金属氧化物层的双层结构。
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，包括以下步骤：
S1，配料：按质量比例配料称取：60～80份低密度聚乙烯LDPE、2～5份改性石墨烯、30～38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6～8份硫酸铝、5～7份苯基次磷酸铝、5～8份水玻璃、0.5～1份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和7～9份碱式碳酸铝镁；
S2，混合：将上述配好的原料置于高速混料机中，于常温下500～600转/min混合30～45min；
S3，捏炼：将S2混合后的原料置于捏炼机中，于142～148℃温度下混炼20～25min，得到混炼原料；
S4，造粒：将S3获得的混炼原料置于挤出机中，于148～159℃下进行挤出造粒，得到航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料。
所述改性石墨烯的制法包括以下步骤：
S01，用去离子水配制浓度为0.3～0.35mol/L的氢氧化钠水溶液；
S02，按固液比(0.15～0.23)：1将石墨烯加入至S1中配制好的氢氧化钠水溶液中，并32～40℃超声搅拌处理30～45min；固液比的单位为g/mL；
S03，按石墨烯质量8.5～9.6倍和7.3～8.1倍分别称取硝酸镁和硝酸铝，并按固液比(0.23～0.28)：1配制硝酸镁和硝酸铝混合溶液，混合溶液的溶剂为水，并剧烈搅拌，充分溶解；固液比的单位为g/mL；
S04，将S02搅拌好的石墨烯溶液缓慢加入至S03配制好的混合溶液中，并用氢氧化钠调整pH值为10～10.7之间，随后剧烈搅拌；
S05，向S04搅拌后的溶液中加入水合肼，水合肼与S04搅拌后的溶液的体积比为(0.05～0.09)：1；然后升温到90～95℃，加热反应2.5～3h，得到反应液；
S06，将S05得到的反应液采用离心机分离，并用去离子水洗涤，得到产物；
S07，将S06所获得的产物置于烘箱中，在100～120℃干燥氧化3～5h，获得石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构的改性石墨烯。
S03中，剧烈搅拌的转速是800～1000转/min。
S04中，缓慢加入的速度为10～15mL/min；剧烈搅拌的转速是800～1000转/min；剧烈搅拌的时间是30～45min。
所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的氧指数大于39％，残碳量大于48％，密度小于1.75g/cm3。
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。
所述航空航天线缆组件包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆和特种电缆。
本发明具有如下有益效果：
1.协同防火功效：本发明的一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，通过线缆组件中成分配比能够起到多重协同防火功效：1)石墨烯能够在燃烧过程中提高残碳量，形成致密碳层，隔断可燃物与氧气的接触，也可以阻隔可挥发易燃气体与有毒气体进入空气中；2)石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构中的Al2O3在高温燃烧条件下，与空气中氮气和石墨烯反应形成AlN(反应式：Al2O3+N2+C→AlN+CO2↑)，该过程一方面可以生成具有良好耐热冲击的耐火物质AlN，另一方面还能够产生CO2气体对燃烧有较好的抑制作用；3)石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构中的Mg(OH)2在空气环境燃烧条件下发生分解(反应式：Mg(OH)2→MgO+H2O)，一方面反应产生具有高度耐火绝缘性能的MgO，能进一步提升电缆料的防火性能，另一方面反应产生的H2O还能使电缆料中硫酸铝和水玻璃(成分为Na2SiO3)发生硅化反应(反应式：Al2(SO4)3+Na2SiO3+6H2O→Al2SiO5·nH2O+NaSO4)，形成具有良好隔热防火性能的硅酸铝，进一步加强了电缆料的防火性能；4)上述反应均为吸热反应，其在发生过程中能有效吸收燃烧产生热量，降低电缆周围温度，进一步在燃烧过程中保护电缆。
2.轻型原料：采用本发明的一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料所制备的线缆组件中，富含石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合材料，该层代替了线缆组件中原有的防火层，由于石墨烯和镁、铝金属均为低密度轻型材料，具备轻量化特性，由其形成的碳层和金属氧化物层亦具备高防火耐热的效果。
3.采用本发明的方法制备出的防火轻型石墨烯聚合物材料中，石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构材料在聚合物中呈均匀分布。制备出的防火轻型石墨烯聚合物材料在遇火时能够形成协同防火效果、阻燃性能优异，同时具有明显轻量化效果，可以在航空航天用电线电缆中广泛应用。
附图说明
图1为本发明的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后形成的碳层和金属氧化物的微观组织图；
图2为本发明中石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合材料的结构表征图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，包括以下质量份的原料，60份低密度聚乙烯LDPE、2份改性石墨烯、30份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6份硫酸铝、5份苯基次磷酸铝、5份水玻璃、0.5份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和7份碱式碳酸铝镁。
所述改性石墨烯为石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构；所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后，形成碳层和金属氧化物层的双层结构。
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，包括以下步骤：
S1，配料：按质量比例配料称取：60份低密度聚乙烯LDPE、2份改性石墨烯、30份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6份硫酸铝、5份苯基次磷酸铝、5份水玻璃、0.5份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和7份碱式碳酸铝镁；
S2，混合：将上述配好的原料置于高速混料机中，于常温下500转/min混合30min；
S3，捏炼：将S2混合后的原料置于捏炼机中，于142℃温度下混炼20min，得到混炼原料；
S4，造粒：将S3获得的混炼原料置于挤出机中，于148℃下进行挤出造粒，得到航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料。
所述改性石墨烯的制法包括以下步骤：
S01，用去离子水配制浓度为0.3mol/L的氢氧化钠水溶液；
S02，按固液比0.15：1将石墨烯加入至S1中配制好的氢氧化钠水溶液中，并32℃超声搅拌处理30min；固液比的单位为g/mL；
S03，按石墨烯质量8.5倍和7.3倍分别称取硝酸镁和硝酸铝，并按固液比0.23：1配制硝酸镁和硝酸铝混合溶液，混合溶液的溶剂为水，并以800转/min剧烈搅拌，充分溶解；固液比的单位为g/mL；
S04，将S02搅拌好的石墨烯溶液缓慢加入至S03配制好的混合溶液中，并用氢氧化钠调整pH值在10左右，随后以800转/min剧烈搅拌30min；缓慢加入的速度为10mL/min；
S05，向S04搅拌后的溶液中加入水合肼，水合肼与S04搅拌后的溶液的体积比为0.05：1；然后升温到90℃，加热反应2.5h，得到反应液；
S06，将S05得到的反应液采用离心机分离，并用去离子水洗涤，得到产物；
S07，将S06所获得的产物置于烘箱中，在100℃干燥氧化3h，获得石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构的改性石墨烯。
所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的氧指数为40％，残碳量为48.56％，电缆料密度为1.71g/cm3。
本实施例所述的制法获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。
所述航空航天线缆组件包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆和特种电缆。
如图1所示，为本实施例获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后形成的碳层和金属氧化物的微观组织图，从图中可以明显看到碳层和金属氧化物的微观组织图。其中黑色部分是碳层，浅色部分是金属氧化物层。
如图2所示，为本实施例获得的石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合材料的结构表征图，从图中可以看出，复合材料中含有石墨烯、Al2O3和Mg(OH)2三种物质。
实施例2：
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，包括以下质量份的原料，70份低密度聚乙烯LDPE、3.5份改性石墨烯、35份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、7份硫酸铝、6份苯基次磷酸铝、6.5份水玻璃、0.8份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和8份碱式碳酸铝镁。
所述改性石墨烯为石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构；所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后，形成碳层和金属氧化物层的双层结构。
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，包括以下步骤：
S1，配料：按质量比例配料称取：70份低密度聚乙烯LDPE、3.5份改性石墨烯、35份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、7份硫酸铝、6份苯基次磷酸铝、6.5份水玻璃、0.8份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和8份碱式碳酸铝镁；
S2，混合：将上述配好的原料置于高速混料机中，于常温下550转/min混合38min；
S3，捏炼：将S2混合后的原料置于捏炼机中，于145℃温度下混炼22min，得到混炼原料；
S4，造粒：将S3获得的混炼原料置于挤出机中，于155℃下进行挤出造粒，得到航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料。
所述改性石墨烯的制法包括以下步骤：
S01，用去离子水配制浓度为0.3mol/L的氢氧化钠水溶液；
S02，按固液比0.20：1将石墨烯加入至S1中配制好的氢氧化钠水溶液中，并35℃超声搅拌处理40min；固液比的单位为g/mL；
S03，按石墨烯质量9倍和8倍分别称取硝酸镁和硝酸铝，并按固液比0.25：1配制硝酸镁和硝酸铝混合溶液，混合溶液的溶剂为水，并以900转/min剧烈搅拌，充分溶解；固液比的单位为g/mL；
S04，将S02搅拌好的石墨烯溶液缓慢加入至S03配制好的混合溶液中，并用氢氧化钠调整pH值在10.5左右，随后以900转/min剧烈搅拌35min；缓慢加入的速度为12mL/min；
S05，向S04搅拌后的溶液中加入水合肼，水合肼与S04搅拌后的溶液的体积比为0.07：1；然后升温到92℃，加热反应2.8h，得到反应液；
S06，将S05得到的反应液采用离心机分离，并用去离子水洗涤，得到产物；
S07，将S06所获得的产物置于烘箱中，在110℃干燥氧化4h，获得石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构的改性石墨烯。
所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的氧指数为41％，残碳量为49.17％，电缆料密度为1.74g/cm3。
本实施例所述的制法获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。
所述航空航天线缆组件包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆和特种电缆。
实施例3：
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，包括以下质量份的原料，80份低密度聚乙烯LDPE、5份改性石墨烯、38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、8份硫酸铝、7份苯基次磷酸铝、8份水玻璃、1份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和9份碱式碳酸铝镁。
所述改性石墨烯为石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构；所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后，形成碳层和金属氧化物层的双层结构。
一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，包括以下步骤：
S1，配料：按质量比例配料称取：80份低密度聚乙烯LDPE、5份改性石墨烯、38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、8份硫酸铝、7份苯基次磷酸铝、8份水玻璃、1份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和9份碱式碳酸铝镁；
S2，混合：将上述配好的原料置于高速混料机中，于常温下600转/min混合45min；
S3，捏炼：将S2混合后的原料置于捏炼机中，于148℃温度下混炼25min，得到混炼原料；
S4，造粒：将S3获得的混炼原料置于挤出机中，于159℃下进行挤出造粒，得到航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料。
所述改性石墨烯的制法包括以下步骤：
S01，用去离子水配制浓度为0.35mol/L的氢氧化钠水溶液；
S02，按固液比0.23：1将石墨烯加入至S1中配制好的氢氧化钠水溶液中，并40℃超声搅拌处理45min；固液比的单位为g/mL；
S03，按石墨烯质量9.6倍和8.1倍分别称取硝酸镁和硝酸铝，并按固液比0.28：1配制硝酸镁和硝酸铝混合溶液，混合溶液的溶剂为水，并以1000转/min剧烈搅拌，充分溶解；固液比的单位为g/mL；
S04，将S02搅拌好的石墨烯溶液缓慢加入至S03配制好的混合溶液中，并用氢氧化钠调整pH值在10.7左右，随后以1000转/min剧烈搅拌45min；缓慢加入的速度为15mL/min；
S05，向S04搅拌后的溶液中加入水合肼，水合肼与S04搅拌后的溶液的体积比为0.09：1；然后升温到95℃，加热反应3h，得到反应液；
S06，将S05得到的反应液采用离心机分离，并用去离子水洗涤，得到产物；
S07，将S06所获得的产物置于烘箱中，在120℃干燥氧化5h，获得石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构的改性石墨烯。
所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的氧指数为39％，残碳量为48.03％，电缆料密度为1.68g/cm3。
本实施例所述的制法获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。
所述航空航天线缆组件包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆和特种电缆。
对比例：
市场采购阻燃电缆：型号ZN-BVV2.5。
实施例1～3与对比例的性能数据见下表1。表1为按照国家标准对实施例1-3和对比例的机械性能、电性能和阻燃性能测试，如表1所示，表1为阻燃性能﹑机械性能和电性能的检测结果。
表1实施例1～3与对比例的性能数据
Figure BDA0003867654940000091
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，其特征在于：包括以下质量份的原料，60~80份低密度聚乙烯LDPE、2~5份改性石墨烯、30~38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6~8份硫酸铝、5~7份苯基次磷酸铝、5~8份水玻璃、0.5~1份乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和7~9份碱式碳酸铝镁。
2.根据权利要求1所述的一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，其特征在于：所述改性石墨烯为石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构；所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后，形成碳层和金属氧化物层的双层结构。
3.一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，配料：按质量比例配料称取：60~80份低密度聚乙烯LDPE、2~5份改性石墨烯、30~38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6~8份硫酸铝、5~7份苯基次磷酸铝、5~8份水玻璃、0.5~1份乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和7~9份碱式碳酸铝镁；
S2，混合：将上述配好的原料置于高速混料机中，于常温下500~600转/min混合30~45min；
S3，捏炼：将S2混合后的原料置于捏炼机中，于142~148℃温度下混炼20~25min，得到混炼原料；
S4，造粒：将S3获得的混炼原料置于挤出机中，于148~159℃下进行挤出造粒，得到航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料。
4.根据权利要求3所述的制法，其特征在于：所述改性石墨烯的制法包括以下步骤：
S01，用去离子水配制浓度为0.3~0.35mol/L的氢氧化钠水溶液；
S02，按固液比（0.15~0.23）：1将石墨烯加入至S1中配制好的氢氧化钠水溶液中，并32~40℃超声搅拌处理30~45min；固液比的单位为g/mL；
S03，按石墨烯质量8.5~9.6倍和7.3~8.1倍分别称取硝酸镁和硝酸铝，并按固液比（0.23~0.28）：1配制硝酸镁和硝酸铝混合溶液，混合溶液的溶剂为水，并剧烈搅拌，充分溶解；固液比的单位为g/mL；
S04，将S02搅拌好的石墨烯溶液缓慢加入至S03配制好的混合溶液中，并用氢氧化钠调整pH值为10~10.7之间，随后剧烈搅拌；
S05，向S04搅拌后的溶液中加入水合肼，水合肼与S04搅拌后的溶液的体积比为（0.05~0.09）：1；然后升温到90~95℃，加热反应2.5~3h，得到反应液；
S06，将S05得到的反应液采用离心机分离，并用去离子水洗涤，得到产物；
S07，将S06所获得的产物置于烘箱中，在100~120℃干燥氧化3~5h，获得石墨烯-(Al2O3+Mg(OH)2)复合结构的改性石墨烯。
5.根据权利要求4所述的制法，其特征在于：S03中，剧烈搅拌的转速是800~1000转/min。
6.根据权利要求4所述的制法，其特征在于：S04中，缓慢加入的速度为10~15mL/min；剧烈搅拌的转速是800~1000转/min；剧烈搅拌的时间是30~45 min。
7.根据权利要求4所述的制法，其特征在于：所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的氧指数大于39%，残碳量大于48%，密度小于1.75 g/cm3。
8.根据权利要求3~7任意一项所述的制法获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述航空航天线缆组件包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆和特种电缆。
CN202211183324.4A 2022-09-27 2022-09-27 航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用 Active CN115536926B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211183324.4A CN115536926B (zh) 2022-09-27 2022-09-27 航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211183324.4A CN115536926B (zh) 2022-09-27 2022-09-27 航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115536926A true CN115536926A (zh) 2022-12-30
CN115536926B CN115536926B (zh) 2023-10-03

Family

ID=84728866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211183324.4A Active CN115536926B (zh) 2022-09-27 2022-09-27 航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115536926B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104371144A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 台州学院 一种水滑石负载石墨烯阻燃剂及其应用
CN107815003A (zh) * 2017-11-14 2018-03-20 河南胜华电缆集团有限公司 一种高隔热耐火聚烯烃/石墨烯半导电复合材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104371144A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 台州学院 一种水滑石负载石墨烯阻燃剂及其应用
CN107815003A (zh) * 2017-11-14 2018-03-20 河南胜华电缆集团有限公司 一种高隔热耐火聚烯烃/石墨烯半导电复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115536926B (zh) 2023-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110878155B (zh) 一种核电站电缆用无卤阻燃外绝缘材料及其制备方法
CN110862604B (zh) 一种核电站用无卤阻燃护套材料及其制备方法
CN109897273B (zh) 一种复合阻燃剂接枝改性的eva泡沫材料及其制备方法
CN110591335B (zh) 一种高阻燃低烟气毒性耐候电缆护套料及其制备方法
CN112745610A (zh) 一种改性Mxene/PVA阻燃复合材料及其制备方法
CN112321983B (zh) 一种105℃ cmp级安防电缆用护套胶料及其制备方法
Jia et al. The Re2Sn2O7 (Re= Nd, Sm, Gd) on the enhancement of fire safety and physical performance of Polyolefin/IFR cable materials
CN111500161B (zh) 一种水性膨胀型低烟防火涂层材料
CN108250527A (zh) 一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料及其制备方法
CN111690342A (zh) 一种高性能sbs改性沥青防水卷材的制备方法
CN110396241A (zh) 一种辐照交联低烟无卤阻燃电缆料
CN115093608A (zh) 一种核壳结构氮化硼材料的制备方法及其应用
CN115536926A (zh) 航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用
CN113698737A (zh) 一种阻燃材料、含该阻燃材料的母粒及母粒的制备方法
CN111303543A (zh) 一种阻燃型三元乙丙橡胶材料及其制备方法
CN115716985B (zh) 一种无卤阻燃聚氨酯弹性体及其制备方法
CN115536906B (zh) 一种改性水滑石阻燃剂及其应用
CN114716828B (zh) 一种低电阻阻燃燃料电池传输管路用橡胶
CN112940457B (zh) 一种阻燃型环氧基电磁屏蔽材料及制备方法
CN116199994A (zh) 一种阻燃型铝合金电缆及其制备方法
CN106117894A (zh) 一种环保、高阻燃型电力电缆材料及其制备方法
CN112951500B (zh) 一种环保低烟无卤阻燃电力电缆
CN110358199A (zh) 一种电缆外护套用阻燃组合物及其制备方法
CN114685937A (zh) 阻燃环氧树脂复合材料及其制备方法
CN115926301B (zh) 一种磁悬浮列车线缆用相变控温护套材料及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant