納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是涉及一類納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料。本發(fā)明采用分步插層法制備可膨脹石墨，把乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)在雙輥上熔化塑煉，然后將混合均勻的阻燃劑加到已經(jīng)熔融的乙烯-醋酸乙烯酯中，混煉充分后，將材料從輥上取下。將混煉后的產(chǎn)品在平板硫化機(jī)上，于140℃、10MPa下壓制成所需厚度的片狀材料。新研制出的納米可膨脹石墨復(fù)合阻燃材料在火焰的作用下會(huì)膨脹一定倍率，并且形成多孔碳質(zhì)的隔熱層，該隔熱層具有較大的強(qiáng)度，能夠耐一定壓力的水流沖擊。此外在高溫火焰的作用下不會(huì)產(chǎn)生大量的刺激性氣體和煙霧，既能起到阻火隔熱的效果，又避免了有毒氣體對(duì)人體侵害和對(duì)設(shè)備的腐蝕破壞。
【專利說(shuō)明】納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料做為一種新型無(wú)鹵環(huán)保阻燃劑，當(dāng)遇到火災(zāi)時(shí)可以阻止進(jìn)一步燃燒，不產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體，是一種高科技新型高分子環(huán)保材料。

【背景技術(shù)】
[0002]阻燃材料是一類能夠阻止各類材料介質(zhì)被引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?0世紀(jì)50年代初期，Hooker化學(xué)公司用反應(yīng)性單體氯菌酸研制出阻燃不飽和聚酯，這一研究工作開辟了阻燃領(lǐng)域的新途徑，隨后新的含溴和(或)磷的反應(yīng)型阻燃單體不斷出現(xiàn)。60年代相繼研制出了多種適用于熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑，其中大部分為溴系。70年代初期至80年代中期，這類阻燃劑的生產(chǎn)和應(yīng)用得到蓬勃發(fā)展。自1996年以來(lái)，阻燃領(lǐng)域內(nèi)開展了多溴二苯醚類阻燃劑的毒性與環(huán)境問(wèn)題的爭(zhēng)議，促進(jìn)了十溴二苯醚類新型替代品(包括膨脹型阻燃劑及無(wú)鹵阻燃劑)的研究與開發(fā)。但是隨著對(duì)阻燃要求的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，阻燃劑的無(wú)鹵化、抑煙及減毒已經(jīng)成為當(dāng)前和今后阻燃劑研究領(lǐng)域的前沿性課題，要求開發(fā)出性能更優(yōu)異、效果更好，更環(huán)保的新型阻燃劑，目前國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域已經(jīng)開展了大量的研究工作。21世紀(jì)的新型阻燃劑必將會(huì)是無(wú)鹵、高效、低煙、低毒、多功能的復(fù)合型阻燃劑。
[0003]可膨脹石墨是近年出現(xiàn)的一種新型無(wú)鹵阻燃劑，它是由天然石墨經(jīng)濃硫酸酸化處理，然后經(jīng)水洗、過(guò)濾、干燥后，再在900-100(TC下膨化制得。可膨脹石墨膨脹的初始溫度為220°C左右，一般在220°C開始輕微膨脹，230-280°C迅速膨脹，之后體積可達(dá)原來(lái)的100多倍，甚至280倍?？膳蛎浭谧枞歼^(guò)程中主要起到以下作用:1、在高聚物表面形成堅(jiān)韌的炭層，將可燃物與熱源隔開；2、在膨脹過(guò)程中大量吸熱，降低了體系的溫度；3、在膨脹過(guò)程中釋放夾層中的酸根離子，促進(jìn)脫水碳化，并能結(jié)合燃燒產(chǎn)生的自由基從而中斷鏈反應(yīng)。可膨脹石墨與磷化合物、金屬氧化物復(fù)合使用，能產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用，加入少量就能達(dá)到阻燃目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明鑒于以上原因和原理，提供一種多用途，不產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體的一種高科技新型高分子阻燃環(huán)保材料
[0005]本發(fā)明納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料由下列材料進(jìn)行制備:
硫酸10份、硝酸10份、磷酸10份、磷酸銨5份、聚磷酸銨5份、重鉻酸鉀5份硝酸鈉5份、硝酸鉀5份、硝酸鐵5份、季戊四醇2份、三聚氰胺2份低密度聚乙烯5份、天然鱗片石墨100份、氫氧化鋁10份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份
生產(chǎn)的整體生產(chǎn)安排分為兩部分，首先為分步插層可膨脹石墨阻燃劑的制備與工藝方法研究，其次為其阻燃材料的制備。
備注:膨脹阻燃劑(Intumescent flame retardan, IFR) 可膨脹石墨(Expandable Graphite, EG)

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)原理圖
[0007]圖2是本發(fā)明阻燃乙烯-醋酸乙烯酯流程圖

【具體實(shí)施方式】
[0008]制備可膨脹石墨的方法及工藝路線
采用分步插層法制備不同化合物插層EG，此種方法研發(fā)路線如圖所示，并以正交法及水平法設(shè)計(jì)具體，具體方法與步驟為圖1
[0009]阻燃材料制備的具體步驟是將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)在雙輥上熔化塑煉，將混合均勻的阻燃劑加到已經(jīng)熔融的乙烯-醋酸乙烯酯中，混煉充分后，將材料從輥上取下。將混煉后的樣品在平板硫化機(jī)上，于140°C、1MPa下壓制成所需厚度的片狀材料。
具體路線如圖2
[0010]IFR可與多種阻燃劑發(fā)生協(xié)同作用，提高阻燃效果。由于EG與IFR分解溫度相近，因此它們?cè)诔商颗蛎涍^(guò)程中可以相互作用，形成相互貫穿的炭層結(jié)構(gòu)。IFR的早期分解，有效的彌補(bǔ)了 EG膨脹蠕蟲之間的孔洞，將有利于與EG形成多層、致密、穩(wěn)定的膨脹炭層，而膨脹石墨良好的熱穩(wěn)定性有效提高了 IFR炭層的穩(wěn)定性，彌補(bǔ)了 IFR炭層耐熱性不足的弱點(diǎn)，形成了膨脹石墨嵌入IFR炭層之間的嵌合炭層結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高炭層的致密性、熱穩(wěn)定性發(fā)揮了重要作用，使得炭層的厚度增加，膨脹性增強(qiáng)，抵抗熱壓力的能力增強(qiáng)，能夠有效保護(hù)基體，阻止其降解，阻燃性能提高。
[0011]采用所制備的EG分別與常用無(wú)鹵阻燃劑(ATH)和膨脹阻燃劑(IFR)復(fù)配使用，大大提高了阻燃劑的阻燃性能，所制備的阻燃材料在具有良好阻燃性能的同時(shí)，仍保持了較高的斷裂伸長(zhǎng)率。
【權(quán)利要求】
1.一種高性能納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其組成為:硫酸10份、硝酸10份、磷酸10份、磷酸銨5份、聚磷酸銨5份、重鉻酸鉀5份、硝酸5份、硝酸鉀5份、硝酸鐵5份、季戊四醇2份、三聚氰胺2份、低密度聚乙烯5份、天然鱗片石墨100份、氫氧化鋁10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于:載體材料為天然鱗片石墨，起到粘合，應(yīng)力傳遞的作用，并輔助乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，起到分散、均化作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于:增強(qiáng)劑乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于:季戊四醇份、三聚氰胺、低密度聚乙烯等等一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于:填料為納米層狀膨脹石墨，磷酸銨、重鉻酸鉀等一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于:高溫固化劑為磷酸銨、聚磷酸銨、重鉻酸鉀等一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于:偶聯(lián)劑為硫酸、硝酸一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米可膨脹石墨復(fù)合環(huán)保阻燃材料，其特征在于遇到火災(zāi)時(shí)可以有效膨脹并組織燃燒，并不會(huì)產(chǎn)生有害氣體。
【文檔編號(hào)】C08L23/08GK104419016SQ201310401030
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】朱晨武 申請(qǐng)人:天津晨創(chuàng)瑞輝科技有限公司