一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法，其中包括以下重量份的原料：聚烯烃树脂35～45份，瓷化粉45～65份，补强剂1～10份；本发明专利技术的陶瓷化聚烯烃材料通过添加一种特定比例的自制瓷化粉，使得陶瓷化聚烯烃材料在低温下,即可快速发生陶瓷化反应,形成形貌稳定且高成瓷强度的陶瓷体；而且使制得的复合材料有着更好的阻燃效果，最大限度地减少了对过量传统阻燃剂的依赖；这减少了对陶瓷化聚烯烃材料成瓷强度的负面影响，同时高效提高了其阻燃性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法，特别涉及一种瓷化粉中含六苯氧基环三磷腈的陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，传统的阻燃高分子材料由于其局限性已经不能满足日益增长的实际需要。而陶瓷化高分子复合材料作为一种新型阻燃材料，在室温下具有与普通高分子材料相同的性能，在高温下可形成致密坚硬的陶瓷层，阻碍火焰的进一步蔓延。因此，陶瓷化聚合物复合材料在电缆和绝缘电线、交通运输、建筑和核工业中得到了广泛的研究。可陶化聚合物复合材料可分为两大类:陶瓷化硅橡胶和陶瓷化聚烯烃。目前研究最多的是可陶化硅橡胶，因为这种材料在电绝缘、陶化残留率、陶化强度等方面具有优势，但成本较高，工艺较难控制。陶瓷化聚烯烃材料成本低，产品生产效率高。因此，研究者开始对可陶化聚烯烃进行更多的研究。可替代陶瓷化硅橡胶材料在电线电缆中的作用，具有广阔的应用前景。
[0003]瓷化粉的加入是可陶化聚烯烃材料燃烧后陶瓷化的必要前提，也是阻燃的关键，因此瓷化粉的选择至关重要。但是现在大部分陶瓷聚烯烃材料只是简单引入了无机填料作为瓷化粉，在低温下成瓷强度较低。为了获得类似瓷器的性能，这些材料需要高温，通常超过1000℃。
[0004]此外，瓷化粉的烧结是一个持续的致密化过程,在传统的烧结方法中,烧结温度越高,烧结时间越长,其致密化程度越大,机械性能越好,如何控制陶瓷的烧结过程,降低烧结温度,大大缩短烧结时间,实现低温快速烧结，也是现在陶瓷化聚烯烃材料的一大难题。
[0005]陶瓷化聚烯烃的阻燃性能也是一个非常重要的指标，但是传统的阻燃剂需要非常大的添加量才能起到提高阻燃的效果。并且这种高添加量会对复合材料的成瓷强度产生负面影响。因此想制备出同时具备高阻燃和低温快速烧结且具有高成瓷强度的陶瓷化聚烯烃复合材料无疑是十分困难的。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题,本专利技术提供了一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法,制备工艺简单,生产成本较低,通过引入一种专门为陶瓷化聚烯烃材料设计的新型瓷化粉，使得陶瓷化聚烯烃材料在低温下,即可快速发生陶瓷化反应,形成形貌稳定且高成瓷强度的陶瓷体。此外，瓷化粉中特定比例的阻燃剂六苯氧基环三磷腈和氢氧化铝复配，最大限度地减少了对过量传统阻燃剂的依赖。这减少了对陶瓷化聚烯烃材料成瓷强度的负面影响，同时提高了其阻燃性能。
[0007]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种陶瓷化聚烯烃材料，所述陶瓷化聚烯烃材料由以下质量份的各原料制成：
[0009]聚烯烃树脂
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35～45份
[0010]瓷化粉
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55～65份
[0011]补强剂
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1～5份
[0012]所述的聚烯烃树脂为低密度线性聚乙烯、乙烯
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醋酸乙烯酷、聚烯烃弹性体中的一种(优选为低密度线性聚乙烯)；
[0013]所述的瓷化粉为质量比为4：3
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3.1：1.8
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2：1
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1.2的低熔点玻璃粉、硅灰石矿纤、六苯氧基环三磷腈与氢氧化铝的混合物；所述低熔点玻璃粉为熔点为400℃的磷酸盐玻璃粉(在本专利技术的一个实施例中为安米微纳新材料有限公司的FR0135)。
[0014]低熔点玻璃粉、硅灰石矿纤、六苯氧基环三磷腈与氢氧化铝的质量比可以为4：3：1.8：1.2、4：3：1.9：1.1、4：3：2：1、4：3.1：
[0015]1.8：1.2、4：3.1：1.9：1.1或4：3：2：1等。
[0016]进一步，所述的补强剂为白炭黑、碳酸钙、玻璃纤维中的一种或几种的混合物，优选为碳酸钙。
[0017]优选地,本专利技术所述陶瓷化阻燃材料由以下质量份的各原料制成:
[0018]聚烯烃树脂
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40份
[0019]瓷化粉
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60份
[0020]补强剂
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1份
[0021]所述的有机聚合物为低密度线性聚乙烯或乙烯
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醋酸乙烯酯；所述的补强剂为碳酸钙。
[0022]优选地，所述的瓷化粉为质量比为4：3：2：1的低熔点玻璃粉、硅灰石矿纤、六苯氧基环三磷腈与氢氧化铝的混合物。
[0023]本专利技术还提供了一种陶瓷化聚烯烃材料的制备方法，所述的方法为：将组方量的聚烯烃树脂、瓷化粉第一次搅拌混合均匀，加入组方量的补强剂,第二次搅拌混合均匀，挤出造粒，干燥，注塑成型,得到所述陶瓷化聚烯烃材料。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述第一次搅拌混合在高速搅拌机中进行，温度为40℃，时间为15min，转速为600r/min；第二次搅拌混合在高速搅拌机中进行，温度为60℃，时间为25min，转速为600r/min。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述挤出造粒在双螺杆挤出机中进行，温度为120～140℃，例如所述挤出机的温度为120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等。
[0026]进一步，所述的干燥的条件为：温度50～70℃，时间30～50min。例如所述干燥的温度为50℃、55℃、60℃、65℃或70℃等；所述干燥的时间为30min、35min、40min、45min或50min等。
[0027]进一步，所述注塑成型采用注塑机完成，温度为140～160℃，例如所述注塑机的温度为140℃、145℃、150℃、155℃或160℃等。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0029](1)本专利技术提供了一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法,制备工艺简单,生产成本较低,通过引入一种专门为陶瓷化聚烯烃材料设计的新型瓷化粉，大幅降低了陶瓷化反应所需要的烧结时间，使得陶瓷化聚烯烃材料在低温下10min内,即可快速发生陶瓷化反应,形成形貌稳定且高成瓷强度的陶瓷体。
[0030](2)瓷化粉中特定的阻燃剂六苯氧基环三磷腈具有独特的P、N杂化结构，并且在热氧化分解过程中高含量的苯氧基有效地提供碳源有效的促进聚烯烃树脂的碳化，同时生成
难分解的P
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O
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P交联产物，提高高温下的残留率。而与氢氧化铝复配，最大限度地减少了对过量传统阻燃剂的依赖。这减少了对陶瓷化聚烯烃材料成瓷强度的负面影响，同时高效提高了其阻燃性能。
[0031](3)六苯氧基环三磷腈的熔点较低，使得瓷化粉中六苯氧基环三磷腈的添加能够增加物料的流动性，在不添加任何润滑剂的情况下，就可在挤出机温度为120～130度时即可顺利挤出，提高了陶瓷化聚烯烃材料的加工性能。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。
[0033]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于所述陶瓷化聚烯烃材料由以下质量份的各原料制成：聚烯烃树脂
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35～45份瓷化粉
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55～65份补强剂
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1～5份所述的聚烯烃树脂为低密度线性聚乙烯、乙烯
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醋酸乙烯酷、聚烯烃弹性体中的一种；所述的瓷化粉为质量比为4：3
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3.1：1.8
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2：1
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1.2的低熔点玻璃粉、硅灰石矿纤、六苯氧基环三磷腈与氢氧化铝的混合物；所述低熔点玻璃粉为熔点为400℃的磷酸盐玻璃粉。2.如权利要求1所述的陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述的补强剂为白炭黑、碳酸钙、玻璃纤维中的一种或几种的混合物。3.如权利要求1所述的陶瓷化聚烯烃材料，其特征在于：所述陶瓷化阻燃材料由以下质量份的各原料制成:聚烯烃树脂
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40份瓷化粉
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60份补强剂
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1份所述的有机聚合物为低密度线性聚乙烯或乙烯
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【专利技术属性】
技术研发人员：盛嘉伟，王田田，孙青，张俭，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：