CN101121796A - 一种聚合物基阻燃复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物基阻燃复合材料。本发明聚合物基阻燃复合材料包括聚合物和可膨胀石墨，其中可膨胀石墨是在280℃膨化温度时膨胀容积在200mL/g以上的低温可膨胀石墨，聚合物为熔点低于250℃的聚合物。聚合物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及苯乙烯共聚物、聚酰胺6、聚对苯二甲酸丁二醇酯和橡胶等中的一种或多种的共混物。橡胶可以是顺丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等中的一种或多种的共混物。可膨胀石墨的质量分数可以为10％～35％。本发明聚合物基阻燃复合材料具有优异的阻燃性能，同时成本低，易于推广应用。

Description

一种聚合物基阻燃复合材料
一、技术领域
本发明涉及一种聚合物基复合材料，特别是涉及一种聚合物基阻燃复合材料。
二、背景技术
聚合物基阻燃复合材料是聚合物改性的重要热点。使用的阻燃剂有溴系阻燃剂、氮系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、无机磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂等。
可膨胀石墨受到高热作用可迅速发生高倍膨胀，如膨胀200～300倍，可作为膨胀型阻燃剂。但是事实上，采用膨化温度900℃时才膨胀200～300倍(或膨胀容积为200～300mL/g)的高温可膨胀石墨，制备的聚合物/可膨胀石墨复合材料的氧指数并不高，这种聚合物/可膨胀石墨复合材料并不是阻燃性能良好的复合材料。目前市售产品均是这类高温可膨胀石墨产品，其高温(900℃)膨胀容积为200～300mL/g，膨化温度一般需450℃以上膨胀容积才能达到200mL/g以上，但是它们在低膨化温度下的膨胀倍数都很低，比如膨化温度300℃时膨胀容积在50mL/g以下，这类可膨胀石墨并不是良好的阻燃剂。比如，采用这种高温可膨胀石墨用于聚丙烯的复合阻燃，即使可膨胀石墨的质量用量到30％时阻燃效果也并不好，聚丙烯/可膨胀石墨复合材料的氧指数仅22％左右。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种可膨胀石墨用量少、阻燃性能优异、产品成本低的聚合物基阻燃复合材料。
实现本发明目的的技术方案为：一种聚合物基阻燃复合材料，包括聚合物和可膨胀石墨，其中可膨胀石墨是在280℃膨化温度时膨胀容积在200mL/g以上的低温可膨胀石墨，聚合物是熔点低于250℃的聚合物。
本发明聚合物基阻燃复合材料中，聚合物可以为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及苯乙烯共聚物、聚酰胺6、聚对苯二甲酸丁二醇酯和橡胶等中的一种或多种的共混物。橡胶可以是天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等中的一种或多种的共混物。
本发明聚合物基阻燃复合材料中，可膨胀石墨的质量分数可以为10％～35％。
与现有技术相比，本发明具有显著优点。本发明发现使用在280℃膨化温度时膨胀容积在200mL/g以上的低温可膨胀石墨作为阻燃剂，并且用于熔点低于250℃的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及苯乙烯共聚物、聚酰胺6、聚对苯二甲酸丁二醇酯和橡胶等聚合物或共混物的阻燃复合，得到的阻燃复合材料具有优异的阻燃性能，并且可膨胀石墨的用量少和阻燃复合材料产品成本低。
四、具体实施方式
本发明聚合物基阻燃复合材料包括聚合物和可膨胀石墨，其中可膨胀石墨是在280℃膨化温度时膨胀容积在200mL/g以上的低温可膨胀石墨，聚合物是熔点低于250℃的聚合物。
本发明聚合物基阻燃复合材料是通过熔融共混复合制备而成，其采用的聚合物的熔点应低于250℃，可以是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及苯乙烯共聚物、聚酰胺6、聚对苯二甲酸丁二醇酯和橡胶中的一种或多种的共混物，其中苯乙烯共聚物可以是HIPS、ABS等，橡胶可以是天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等中的一种或多种的共混物。当然，还可以是或可以含有熔点低于250℃的其它聚合物。
本发明聚合物基阻燃复合材料中，可膨胀石墨的质量分数可以为10％～35％。
下面以部分实施例说明本发明的发明方案，其中采用的在280℃膨化温度时膨胀容积在200mL/g以上的低温可膨胀石墨是按照中国发明专利申请CN200410065739.7“低温可膨胀石墨的制备方法”制备而得。
实施例1
按可膨胀石墨∶聚丙烯质量比为15∶85的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和聚丙烯在185℃进行熔融混合得到聚丙烯/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为25％。
实施例2
按可膨胀石墨∶聚乙烯质量比为25∶75的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为220mL/g的可膨胀石墨和聚乙烯在180℃进行熔融混合得到聚乙烯/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为27.5％。
实施例3
按可膨胀石墨∶聚苯乙烯质量比为30∶70的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为280mL/g的可膨胀石墨和聚苯乙烯在195℃进行熔融混合得到聚苯乙烯/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为28.5％。
实施例4
按可膨胀石墨∶ABS质量比为35∶65的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和ABS在195℃进行熔融混合得到ABS/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为31％。
实施例5
按可膨胀石墨∶PA6质量比为25∶75的比例，采用短长径比螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和PA6在235℃进行熔融混合得到PA6/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为26.5％。
实施例6
按可膨胀石墨∶聚对苯二甲酸丁二醇酯质量比为25∶75的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和聚对苯二甲酸丁二醇酯在235℃进行熔融混合得到聚对苯二甲酸丁二醇酯/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为26.5％。
实施例7
按可膨胀石墨∶顺丁橡胶质量比为25∶75的比例，采用开放式炼胶机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和顺丁橡胶、硫化剂及硫化助剂进行低温混炼制得混炼胶，然后硫化得到顺丁橡胶/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为28％。
实施例8
按可膨胀石墨∶聚乙烯∶顺丁橡胶质量比为20∶65∶15的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和聚乙烯、顺丁橡胶在180℃进行熔融混合得到聚乙烯/顺丁橡胶/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为26.5％。
实施例9
按可膨胀石墨∶聚乙烯∶聚丙烯质量比为28∶54∶18的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和聚乙烯、聚丙烯在180℃进行熔融混合得到聚乙烯/聚丙烯/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为28.5％。
实施例10
按可膨胀石墨∶顺丁橡胶∶丁苯橡胶质量比为12∶68∶20的比例，采用开放式炼胶机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和顺丁橡胶、丁苯橡胶、硫化剂及硫化助剂进行低温混炼制得混炼胶，然后硫化得到顺丁橡胶/丁苯橡胶/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为24.5％。
比较例1
按可膨胀石墨∶聚乙烯质量比为25∶75的比例，采用双螺杆挤出机将目前市售可膨胀石墨产品(900℃膨胀容积为250mL/g，比如青岛英士达石墨有限公司生产的目数50目、膨胀倍数250倍的可膨胀石墨)和聚乙烯在180℃进行熔融混合得到聚乙烯/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为22％。
比较例2
按可膨胀石墨∶PET质量比为30∶70的比例，采用双螺杆挤出机将在280℃膨化温度时膨胀容积为250mL/g的可膨胀石墨和PET在280℃进行熔融混合得到PET/可膨胀石墨阻燃复合材料，其氧指数为22.5％。

Claims (4)

1.一种聚合物基阻燃复合材料，其特征在于：包括聚合物和可膨胀石墨，其中可膨胀石墨是在280℃膨化温度时膨胀容积在200mL/g以上的低温可膨胀石墨，聚合物是熔点低于250℃的聚合物。
2.根据权利要求1所述的聚合物基阻燃复合材料，其特征在于：聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及苯乙烯共聚物、聚酰胺6、聚对苯二甲酸丁二醇酯和橡胶中的一种或多种的共混物。
3.根据权利要求2所述的聚合物基阻燃复合材料，其特征在于：橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶中的一种或多种的共混物。
4.根据权利要求1～3任一项所述的聚合物基阻燃复合材料，其特征在于：可膨胀石墨的质量分数为10％～35％。
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