一种阻燃纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂40‑60份、复配型纳米阻燃剂10‑20份、阻燃协效剂0.5‑3份、复合纤维10‑25份、三氧化二锑20‑35份、氢氧化镁10‑20份、酚醛树脂2‑6份、硫酸钡5‑8份、云母5‑10份。本发明专利技术提供的阻燃纳米材料可有效解决现有技术中所用的阻燃添加剂添加量大，会影响复合材料的力学性能，同时制成的复合材料燃烧后会产生大量有毒烟雾，阻燃效果差，环境不友好的问题。

A flame retardant nano-material and its preparation method

The invention provides a flame retardant nanomaterial, which comprises the following components: 40 to 60 parts of polypropylene resin, 10 to 20 parts of compound Nano-flame retardant, 0.5 to 3 parts of flame retardant synergist, 10 to 25 parts of composite fiber, 20 to 35 parts of antimony trioxide, 10 to 20 parts of magnesium hydroxide, 2 to 6 parts of phenolic resin, 5 to 8 parts of barium sulfate and 5 to 10 parts of mica. The flame-retardant nano-material provided by the invention can effectively solve the problems of large amount of flame-retardant additives used in the prior art, which will affect the mechanical properties of composite materials, and a large amount of toxic smoke, poor flame retardant effect and unfriendly environment will be produced when the composite materials are burned.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种阻燃纳米材料及其制备方法。
技术介绍
纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性剂为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，现有纳米材料阻燃能力差，不耐高温，抗老化能力差，寿命低。聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、化学性能而广泛应用于汽车内外饰件和电子、家电产品的外壳等，是目前增长速度最快的通用热塑性塑料。但聚丙烯属于碳氢类材料，其氧指数仅在17.4-18.5％，易燃且燃烧速度快，并在燃烧中产生大量熔滴，极易传播火焰，给人们的生产生活带来诸多隐患。为了克服这一缺点，人们往往在聚丙烯中添加各种阻燃剂。目前市场上的阻燃聚丙烯复合材料仍大量采用卤/锑阻燃体系，此类材料燃烧时会产生大量有毒烟雾，不仅造成仪器设备的腐蚀，还会阻碍救援人员及受灾人员的转移。除此之外，无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等也被大量应用，尽管此类阻燃剂无毒环保，但其添加量过大，影响了材料的力学性能。因此，急需研究一种阻燃纳米复合材料，其在不破坏聚丙烯力学性能的前提下可有效解决聚丙烯的阻燃效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种阻燃纳米材料及其制备方法，可有效解决现有技术中所用的阻燃添加剂添加量大，会影响复合材料的力学性能，同时制成的复合材料燃烧后会产生大量有毒烟雾，阻燃效果差，环境不友好的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂40-60份、复配型纳米阻燃剂10-20份、阻燃协效剂0.5-3份、复合纤维10-25份、三氧化二锑20-35份、氢氧化镁10-20份、酚醛树脂2-6份、硫酸钡5-8份、云母5-9份。优选地，所述的阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂45-55份、复配型纳米阻燃剂12-18份、阻燃协效剂1-2.5份、复合纤维12-22份、三氧化二锑22-30份、氢氧化镁8-18份、酚醛树脂4-5份、硫酸钡6-7份、云母6-8份。优选地，所述的阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂50份、复配型纳米阻燃剂16份、阻燃协效剂2份、复合纤维20份、三氧化二锑28份、氢氧化镁15份、酚醛树脂4份、硫酸钡6份、云母8份。优选地，所述复配型纳米阻燃剂包括纳米氧化锌、纳米氧化银离子、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中各组分的重量份为：纳米氧化锌20-30份、纳米氧化银离子15-30份、纳米二氧化硅15-25份、纳米二氧化钛10-20份。优选地，所述复配型纳米阻燃剂包括纳米氧化锌、纳米氧化银离子、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中各组分的重量份为：纳米氧化锌25份、纳米氧化银离子20份、纳米二氧化硅20份、纳米二氧化钛15份。优选地，所述阻燃协效剂包括氧化钼、对甲基磺酸钠、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺、聚磷酸铵，其中各组分的重量份为：氧化钼10-30份、对甲基磺酸钠15-28份、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺22-35份、聚磷酸铵12-23份。优选地，所述阻燃协效剂包括氧化钼、对甲基磺酸钠、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺、聚磷酸铵，其中各组分的重量份为：氧化钼22份、对甲基磺酸钠20份、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺30份、聚磷酸铵18份。优选地，所述复合纤维包括玻璃纤维和纳米碳纤维，其中各组分的重量份为玻璃纤维4-12份、纳米碳纤维6-12份。优选地，所述复合纤维包括玻璃纤维和纳米碳纤维，其中各组分的重量份为玻璃纤维8份、纳米碳纤维10份。本专利技术还提供一种如上所述的阻燃纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述比重的聚丙烯树脂、酚醛树脂分别进行加热软化，加热温度为200～250℃，然后以200～450r/min的转速进行搅拌混合，搅拌1～2h，得到混合树脂；(2)将所述比重的复配型纳米阻燃剂、阻燃协效剂、复合纤维、三氧化二锑、氢氧化镁、硫酸钡和云母加入到研磨机中，进行研磨，多次混合研磨，每次研磨5～10min，得混合助剂；(3)待步骤(1)中的混合树脂降温至80～100℃，加入步骤(2)所得的混合助剂，搅拌混合均匀，得混合物料；(4)将步骤(3)所得的混合物料加入到螺杆挤出机中，进行熔融混合分散并挤出造粒，所述双螺杆挤出机的长径比为30-35:1，且所述双螺杆挤出机的各段温度设置为180～200℃。本专利技术的有益效果在于：(1)云母粉具有良好的助流、耐火性、耐化性腐蚀性、吸附力强、熔点高、遮盖力良好、光泽好等优异的物理化学特性，而且结晶构造为层状，具有能够分裂成鳞片的趋向和特殊的润滑性，可获得更高的冲击强度和断裂伸长率，可有效增强聚丙烯的力学性能。(2)复配型纳米阻燃剂分散在聚丙烯基体中，可有效提高聚丙烯的力学性能，在聚丙烯基体中形成三维网络结构，燃烧时可生成密实的碳层，能阻碍热释放量，还能有效阻燃聚丙烯内部降解的小分子逸出以及外部氧气的进入，从而提高了聚丙烯的阻燃性能，可减少阻燃剂的使用，降低了成本。(3)复配型纳米阻燃剂中通过特定的组分组成，其尺寸均是纳米级别，能很好的分散在聚合物中，能起到很好的阻燃效果。具体实施方式为了更加简洁明了的展示本专利技术的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细描述。实施例1本实施例的阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂40份、复配型纳米阻燃剂10份、阻燃协效剂0.5份、复合纤维10份、三氧化二锑20份、氢氧化镁10份、酚醛树脂2份、硫酸钡5份、云母5份。本实施例的复配型纳米阻燃剂包括以下重量份的组分：纳米氧化锌20份、纳米氧化银离子15份、纳米二氧化硅15份、纳米二氧化钛10份。本实施例的阻燃协效剂包括以下重量份的组分：氧化钼10份、对甲基磺酸钠15份、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺22份、聚磷酸铵12份。本实施例的复合纤维包括以下重量份的组分：玻璃纤维4份、纳米碳纤维6份。实施例2本实施例的阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂45份、复配型纳米阻燃剂12份、阻燃协效剂1份、复合纤维12份、三氧化二锑22份、氢氧化镁12份、酚醛树脂4份、硫酸钡6份、云母6份。本实施例的复配型纳米阻燃剂包括以下重量份的组分：纳米氧化锌22份、纳米氧化银离子18份、纳米二氧化硅18份、纳米二氧化钛13份。本实施例的阻燃协效剂包括以下重量份的组分：氧化钼18份、对甲基磺酸钠17份、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺16份、聚磷酸铵16份。本实施例的复合纤维包括以下重量份的组分：玻璃纤维6份、纳米碳纤维8份。实施例3本实施例的阻燃纳米材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂50份、复配型纳米阻燃剂16份、阻燃协效剂2份、复合纤维20份、三氧化二锑28份、氢氧化镁15份、酚醛树脂4.5份、硫酸钡6.5份、云母8份。本实施例的复配型纳米阻燃剂包括以下重量份的组分：纳米氧化锌25份、纳米氧化银离子20份、纳米二氧化硅20份、纳米二氧化钛15份。本实施例的阻燃协效剂包括以下重量份的组分：氧化钼22份、对甲基磺酸钠20份、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺30份、聚磷酸铵35份。本实施例的复合纤维包括以下重量份的组分：玻璃纤维8份、纳米碳纤维10份。实施例4本实施例的阻燃纳米材料，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃纳米材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂40‑60份、复配型纳米阻燃剂10‑20份、阻燃协效剂0.5‑3份、复合纤维10‑25份、三氧化二锑20‑35份、氢氧化镁10‑20份、酚醛树脂2‑6份、硫酸钡5‑8份、云母5‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃纳米材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂40-60份、复配型纳米阻燃剂10-20份、阻燃协效剂0.5-3份、复合纤维10-25份、三氧化二锑20-35份、氢氧化镁10-20份、酚醛树脂2-6份、硫酸钡5-8份、云母5-10份。2.如权利要求1所述的阻燃纳米材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂45-55份、复配型纳米阻燃剂12-18份、阻燃协效剂1-2.5份、复合纤维12-22份、三氧化二锑22-30份、氢氧化镁12-18份、酚醛树脂4-5份、硫酸钡6-7份、云母6-9份。3.如权利要求2所述的阻燃纳米材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂50份、复配型纳米阻燃剂16份、阻燃协效剂2份、复合纤维20份、三氧化二锑28份、氢氧化镁15份、酚醛树脂4.5份、硫酸钡6.5份、云母8份。4.如权利要求1所述的阻燃纳米材料，其特征在于，所述复配型纳米阻燃剂包括纳米氧化锌、纳米氧化银离子、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中各组分的重量份为：纳米氧化锌20-30份、纳米氧化银离子15-30份、纳米二氧化硅15-25份、纳米二氧化钛10-20份。5.如权利要求4所述的阻燃纳米材料，其特征在于，所述复配型纳米阻燃剂包括纳米氧化锌、纳米氧化银、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中各组分的重量份为：纳米氧化锌25份、纳米氧化银离子20份、纳米二氧化硅20份、纳米二氧化钛15份。6.如权利要求1所述的阻燃纳米材料，其特征在于，所述阻燃协效剂包括氧化钼、对甲基磺酸钠、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向科，尹荔松，何捷娴，潘申，黄锦照，
申请(专利权)人：广东华科新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44