CN112812435A - 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112812435A
CN112812435A CN202110041949.6A CN202110041949A CN112812435A CN 112812435 A CN112812435 A CN 112812435A CN 202110041949 A CN202110041949 A CN 202110041949A CN 112812435 A CN112812435 A CN 112812435A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
flame
composite material
retardant
heat
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.)
Pending
Application number
CN202110041949.6A
Other languages
English (en)
Inventor
丁鹏
陈风青
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.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
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 University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202110041949.6A priority Critical patent/CN112812435A/zh
Publication of CN112812435A publication Critical patent/CN112812435A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • 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
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • 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
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • 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
    • 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
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • 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
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • 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
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • 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
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34922—Melamine; Derivatives thereof
    • 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
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • 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
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • 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
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • 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
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • 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
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2231—Oxides; Hydroxides of metals of tin
    • 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
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C08K2003/322—Ammonium phosphate
    • C08K2003/323—Ammonium polyphosphate
    • 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
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron
    • 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
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，其由如下质量份比例的组分制成：热塑性聚合物树脂75～80，膨胀型阻燃剂15～20，协同阻燃剂0.1～5，导热填料0.1～5。本发明还公开了其制备方法，将热塑性聚合物树脂、膨胀型阻燃剂、协同阻燃剂及导热填料混合均匀，通过熔融共混、挤出、造粒、烘干即得到具有优异的常温导热高温阻燃性能的热塑性高分子复合材料。本发明通过同步改进配方与制备工艺，使材料具备兼容性好、多功能化的特点，使制备的复合材料不仅在常温时有优异的导热性能，而且在高温时具有良好的阻燃性能。该复合材料的氧指数可达到40.5％，阻燃等级可达到UL‑94的V‑0等级，同时复合材料的常温下导热性能可达到1.34W/m‑1k‑1。

Description

一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于导热阻燃高分子复合材料领域，具体涉及一种常温导热高温阻燃热塑性聚合物复合材料及其制备方法。
背景技术
电子器件的高度集成化和微型化使得快速、高效的热管理***成为其稳定工作和长使用寿命的技术保障。高分子基热传导复合材料(PTCs)以质轻、绝缘、耐腐蚀、高密封、易加工等特性成为热管理***的首选热传导材料。除此之外，高分子材料是普遍应用于人民生活的三大材料之一，然而大多数高分子材料是易燃或可燃的，极限氧指数多低于21％，同时在燃烧过程中产生大量的有毒气体和烟雾，带来了日趋频繁的火灾危害和严重的生命财产损失，因此高分子材料阻燃问题越来越受到世界各国的重视。但是，目前PTCs材料的研究主要关注在材料导热性能的提升，却对其加剧的火灾隐患重视不够。因而，发展兼具高导热和高阻燃功能的PTCs材料成为当前电子行业的迫切需求。
现有技术中，中国发明专利文献CN201310001028.2公开了一种热传导复合材料及制造方法，该复合材料包括：高分子聚合物，包含可自由基反应的高分子材料与可将该高分子材料以自由基反应聚合的过氧化物；导热填料，至少包含两种性质兼容的导热材料；以及硅烷物，至少包含两种不同的官能基，一种官能基可参与该高分子聚合物自由基聚合反应，另一种官能基可于该导热填料表面生成化学键结。该发明具有降低接触热阻及材料热阻的功效。但是，给发明技术方案，并不能满足电子器件的常温导热、高温阻燃的需求，材料能够实现的功能较少。
现有的锡基阻燃剂，如锡酸锌、羟基锡酸锌等阻燃剂，在大多数聚合物中具有良好阻燃和抑烟性能，可以广泛用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、环氧树脂、尼龙、氯化橡胶、醇酸树脂等高分子材料的阻燃，被认为是高效的绿色阻燃剂之一，但是它作为无机阻燃剂，存在着与基体相容性不好的缺点，限制了它的应用，如何对其进行修饰改性是解决这个问题的途径之一。而且，不论哪一种锡基阻燃剂单独使用时都无法起到很好的阻燃效果，且成本较高。
高分子聚合物具有固在的热绝缘性质，在其中加入导热填料是提高其导热性的主要方法，主要加入的填料现在有碳纤维、氮化硼、氧化铝以及碳材料如石墨烯、膨胀石墨、碳纳米管等；碳纤维和氮化硼是可以耐高温的；氧化铝具有较好的耐高温和导热性能；石墨烯是从石墨中剥离出来的单层石墨，具有优异的导电性、导热性、耐热性、机械性能、和气体阻隔性能，并且在聚合物热分解过程中起到阻燃作用。但其存在不足之处，阻碍了石墨烯阻燃剂的发展，石墨烯层与层间有很强的范德华力，未表面处理的石墨烯容易团聚，影响其在聚合物中的分散；其与基体间的相互作用力较弱，不能有效的传递应力；要到达理想的阻燃效果，其添加量也较大。因此，填料之间的协同阻燃与导热对多功能化的高分子复合物极其重要。
目前，对导热填料与高分子材料进行混练时，材料间的兼容性是难以解决的问题之一。
因此，急需开发一种常温导热高温阻燃、材料之间兼容性好、制备方法简洁、成本低的多功能化高分子复合材料，以满足需求。
发明内容
为克服上述现有技术所存在的上述不足，本发明目的在于提供一种常温导热高温阻燃高分子复合材料及其制备方法，通过同步改进配方与制备工艺，使材料具备兼容性好、多功能化的特点，使制备的复合材料不仅在常温时有优异的导热性能，而且在高温时具有良好的阻燃性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，其由如下质量份比例的组分制成：
Figure BDA0002895678120000021
所述的热塑性聚合物树脂为：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)之一或其组合物。
所述的协同阻燃剂为氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，其中锡基阻燃剂为锡酸锌(ZS)或羟基锡酸锌(ZHS)。
所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂中GO是氧化石墨烯浆液。
所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，采用如下步骤制备：
1)将设定量的氧化石墨烯浆液在60℃烘箱中进行烘干，剪成小片状；
2)将设定量的锡基氧化物和GO碎片混在一起，在球磨机上研磨半个小时；
3)在锡基氧化物表面被氧化石墨烯碎片包裹之后，将混合物放入烘箱60℃烘2h；
4)最后得到的混合物即氧化石墨烯改性锡基氧化物协同阻燃剂。
所述的氧化石墨烯改性锡基氧化物与导热填料，均用于构建内部相互交联的三维立体导热/阻燃单元微结构而提高复合材料的导热/阻燃性能。
所述的膨胀型阻燃剂，是由气源和酸源按1：4的质量比混合制得。
所述气源为三聚氰胺；所述的酸源为聚磷酸铵。
所述的导热填料为：碳纤维、膨胀石墨、氮化硼、石墨烯及氧化铝之一或其组合物。
所述常温导热高温阻燃的高分子复合材料制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)按照设定的比例分别制备各原料组分；
2)将所制得的各原料组分在60～100℃的烘箱中干燥12h；
3)按照比例称取热塑性聚合物树脂、协同阻燃剂氧化石墨烯改性锡基氧化物、膨胀型阻燃剂、导热填料，在高速混合机中混合10～30分钟，使其混合均匀，得到混合物；
4)将得到的混合物于挤出机中熔融共混、挤出，造粒、干燥、压片，即得到常温导热高温阻燃的高分子复合材料；挤出机工作参数为：温度为160℃～200℃，转速为60～80rpm。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的常温导热高温阻燃高分子复合材料及其制备方法，通过同步改进配方与制备工艺，使材料具备兼容性好、多功能化的特点，使制备的复合材料不仅在常温时有优异的导热性能，而且在高温时具有良好的阻燃性能。
(2)本发明提供的氧化石墨烯改性锡基氧化物协同阻燃高分子聚合物复合材料，在常温下既具有优异的导热性能，同时在高温下具有较好的阻燃性能、起到抑烟减弱毒性的作用。本分发明采用锡基阻燃剂与其他阻燃剂协同阻燃，显著提高了聚合物阻燃性能；同时，本发明提供的专门制备的氧化石墨烯改性锡基氧化物协同阻燃的方法，该改性方法具有简单环保的特点。
(3)本发明采用的氧化石墨烯改性锡酸锌协同阻燃高分子聚合物，不仅使得氧化石墨烯在基体中分散性提高，而且改善锡基氧化物与基体的相容性，制备方法简单，成本较少，节约时间，便于工业化生产。
(4)本发明采用的氧化石墨烯改性锡基氧化物与导热填料，均用于构建内部相互交联的三维立体导热/阻燃单元微结构，通过构建多数个相互交联的三维立体导热/阻燃单元微结构，进行热管理，而提高复合材料的常温导热/高温阻燃性能。
(5)本发明提供的复合材料的氧指数可达到40.5％，高温阻燃等级可达到UL-94的V-0等级，同时复合材料的常温导热性能可达到1.34W/m-1k-1。
(6)本发明提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，其中的氧化石墨烯改性锡基氧化物既改善锡基氧化物与基体的相容性，又提高氧化石墨烯的分散性，同时协同阻燃剂与导热填料共同起到了阻燃与导热的作用，该常温导热高温阻燃的高分子复合材料既具有优异的阻燃性能，而且具有较好的导热性能，制备方法简单，易工业化，为多功能化复合材料做出贡献，可广泛应用于包装领域、日用品领域、农用领域、纺织材料及生物材料领域等。
附图说明
图1、本发明常温导热高温阻燃的高分子复合材料各实施例的导热系数对比示意图；
图2、本发明常温导热高温阻燃的高分子复合材料各实施例的极限氧指数对比示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其由如下质量份比例的组分制成：
Figure BDA0002895678120000041
所述的热塑性聚合物树脂为：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)之一或其组合物。
所述的协同阻燃剂为氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，其中锡基阻燃剂为锡酸锌(ZS)或羟基锡酸锌(ZHS)。
所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂中GO是氧化石墨烯浆液。
所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，采用如下步骤制备：
1)将设定量的氧化石墨烯浆液在60℃烘箱中进行烘干，剪成小片状；
2)将设定量的锡基氧化物和GO碎片混在一起，在球磨机上研磨半个小时；
3)在锡基氧化物表面被氧化石墨烯碎片包裹之后，将混合物放入烘箱60℃烘2h；
4)最后得到的混合物即氧化石墨烯改性锡基氧化物协同阻燃剂。
所述的氧化石墨烯改性锡基氧化物与导热填料，均用于构建内部相互交联的三维立体导热/阻燃单元微结构而提高复合材料的导热/阻燃性能。
所述的膨胀型阻燃剂，是由气源和酸源按1：4的质量比混合制得。
所述气源为三聚氰胺；所述的酸源为聚磷酸铵。
所述的导热填料为：碳纤维、膨胀石墨、氮化硼及氧化铝之一或其组合物。
所述常温导热高温阻燃的高分子复合材料制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)按照设定的比例分别制备各原料组分；
2)将所制得的各原料组分在60～100℃的烘箱中干燥12h；
3)按照比例称取热塑性聚合物树脂、协同阻燃剂氧化石墨烯改性锡基氧化物、膨胀型阻燃剂、导热填料，在高速混合机中混合10～30分钟，使其混合均匀，得到混合物；
4)将得到的混合物于挤出机中熔融共混、挤出，造粒、干燥、压片，即得到常温导热高温阻燃的高分子复合材料；挤出机工作参数为：温度为160℃～200℃，转速为60～80rpm。
本发明各具体实施例的常温导热高温阻燃的高分子复合材料的具体配方见表1。
具体实施例1：
本发明具体实施例的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其由如下质量份比例的组分制成：热塑性聚合物树脂(聚丙烯(PP))80；膨胀型阻燃剂15(三聚氰胺3，聚磷酸铵12)；协同阻燃剂(GO改性锡基氧化物、锡酸锌(ZS))0.1；导热填料(碳纤维)5。
其制备方法包括如下步骤：分别制取并称取树脂80g，三聚氰胺3g，聚磷酸铵12g，GO改性锡基氧化物0.1g，导热填料(碳纤维)5g，置于60～100℃烘箱中干燥12h；然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到常温导热高温阻燃的高分子复合材料。
所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂中GO是氧化石墨烯浆液。
所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，采用如下步骤制备而成：
1)将设定量的氧化石墨烯浆液在60℃烘箱中进行烘干，剪成小片状；
2)将设定量的锡基氧化物和GO碎片混在一起，在球磨机上研磨半个小时；
3)在锡基氧化物表面被氧化石墨烯碎片包裹之后，将混合物放入烘箱60℃烘2h；
4)最后得到的混合物即氧化石墨烯改性锡基氧化物协同阻燃剂。
所述的氧化石墨烯改性锡基氧化物与导热填料，均用于构建内部相互交联的三维立体导热/阻燃单元微结构而提高复合材料的导热/阻燃性能。
所述的膨胀型阻燃剂，是由气源和酸源按1：4的质量比混合制得。
所述气源为三聚氰胺；所述的酸源为聚磷酸铵。
对本实施例制得材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
具体实施例2：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1基本上相同，其不同之处在于：
称取PE树脂80g，三聚氰胺3g，聚磷酸铵12g，GO改性锡基氧化物(羟基锡酸锌(ZHS))1g，导热填料(碳纤维、膨胀石墨的1:1组合物)4g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料
对该复合材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
具体实施例3：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1、2基本上相同，其不同之处在于：
称取聚苯乙烯(PS)树脂80g，三聚氰胺3g，聚磷酸铵12g，GO改性锡基氧化物3g，膨胀石墨导热填料2g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料
对该复合材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
具体实施例4：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1-3均基本上相同，其不同之处在于：
称取聚丁二酸丁二醇酯(PBS)树脂80g，三聚氰胺3g，聚磷酸铵12g，GO改性锡基氧化物5g，导热填料氮化硼0.1g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料。
对该复合材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
具体实施例5：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1-4均基本上相同，其不同之处在于：
称取聚乳酸(PLA)75g，三聚氰胺4g，聚磷酸铵16g，GO改性锡基氧化物0.1g，导热填料氧化铝5g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料。
对该复合材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
具体实施例6：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1-5基本上相同，其不同之处在于：
称取聚己内酯(PCL)树脂76g，三聚氰胺4g，聚磷酸铵16g，GO改性锡基氧化物1g，导热填料4g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料。
对该复合材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
具体实施例7：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1-6均基本上相同，其不同之处在于：
称取PP、PE混合树脂77g，三聚氰胺4g，聚磷酸铵16g，GO改性锡基氧化物3g，导热填料2g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料。
对该复合材料的标准样条进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
实施例8：
本发明具体实施例提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法，与实施例1-7基本上相同，其不同之处在于：
称取PLA、PCL的1:1混合树脂75g，三聚氰胺4g，聚磷酸铵16g，GO改性锡基氧化物5g，导热填料0g置于60～100℃烘箱中干燥12h。然后在高速混合机中混合10～30分钟，将混合物于挤出机中熔融共混、挤出，控制温度为温度160℃～200℃，转速为60～80rpm，即得到一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料。
对本发明上述各实施例制备的常温导热高温阻燃的高分子复合材料的标准样条，进行极限氧指数测试，UL-94垂直燃烧测试及导热性能测试，其结果见表1。
表1：各实施例具体配方及得到的阻燃热塑性聚合物复合材料燃烧和力学测试结果：
Figure BDA0002895678120000081
由表1可知，本发明各实施例氧化石墨烯改性锡基氧化物、膨胀型阻燃剂与导热填料的复合配方可以明显提升热塑性聚合物树脂的阻燃性能及导热性能，氧化石墨烯改性锡基氧化物加入量为3％，导热填料加入量为2％时，使得复合物阻燃性能达到V-0，极限氧指数达到40.5％，同时其导热性能达到1.34W/m-1k-1，使二者得到兼顾，制备得到了可同时具备常温导热高温阻燃性能的多功能化高分子复合材料。
本发明提供的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其中的氧化石墨烯改性锡基氧化物既改善锡基氧化物与基体的相容性，又提高氧化石墨烯的分散性，同时协同阻燃剂与导热填料共同起到了阻燃与导热的作用，该常温导热高温阻燃的高分子复合材料既具有优异的阻燃性能，而且具有较好的导热性能，制备方法简单，易工业化，为多功能化复合材料做出贡献，可广泛应用于包装领域、日用品领域、农用领域、纺织材料及生物材料领域等。
以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，其由如下质量份比例的组分制成：
Figure FDA0002895678110000011
2.根据权利要求1所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的热塑性聚合物树脂为：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)之一或其组合物。
3.根据权利要求1所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的协同阻燃剂为氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，其中锡基阻燃剂为锡酸锌(ZS)或羟基锡酸锌(ZHS)。
4.根据权利要求3所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂中GO是氧化石墨烯浆液。
5.根据权利要求3～4之一所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯GO改性的锡基阻燃剂，采用如下步骤制备：
1)将设定量的氧化石墨烯浆液在60℃烘箱中进行烘干，剪成小片状；
2)将设定量的锡基氧化物和GO碎片混在一起，在球磨机上研磨半个小时；
3)在锡基氧化物表面被氧化石墨烯碎片包裹之后，将混合物放入烘箱60℃烘2h；
4)最后得到的混合物即氧化石墨烯改性锡基氧化物协同阻燃剂。
6.根据权利要求3～5之一所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯改性锡基氧化物与导热填料，均用于构建内部相互交联的三维立体导热/阻燃单元微结构而提高复合材料的导热/阻燃性能。
7.根据权利要求1的所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的膨胀型阻燃剂，是由气源和酸源按1：4的质量比混合制得。
8.根据权利要求7所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述气源为三聚氰胺；所述的酸源为聚磷酸铵。
9.根据权利要求1所述的常温导热高温阻燃的高分子复合材料，其特征在于，所述的导热填料为：碳纤维、膨胀石墨、氮化硼、石墨烯及氧化铝之一或其组合物。
10.一种权利要求1～9之一所述常温导热高温阻燃的高分子复合材料制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)按照设定的比例分别制备各原料组分；
2)将所制得的各原料组分在60～100℃的烘箱中干燥12h；
3)按照比例称取热塑性聚合物树脂、协同阻燃剂氧化石墨烯改性锡基氧化物、膨胀型阻燃剂、导热填料，在高速混合机中混合10～30分钟，使其混合均匀，得到混合物；
4)将得到的混合物于挤出机中熔融共混、挤出，造粒、干燥、压片，即得到常温导热高温阻燃的高分子复合材料；挤出机工作参数为：温度为160℃～200℃，转速为60～80rpm。
CN202110041949.6A 2021-01-13 2021-01-13 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法 Pending CN112812435A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110041949.6A CN112812435A (zh) 2021-01-13 2021-01-13 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110041949.6A CN112812435A (zh) 2021-01-13 2021-01-13 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112812435A true CN112812435A (zh) 2021-05-18

Family

ID=75869704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110041949.6A Pending CN112812435A (zh) 2021-01-13 2021-01-13 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112812435A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113185777A (zh) * 2021-06-10 2021-07-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种高阻燃聚丙烯发泡珠粒及其制备方法与应用
CN113462083A (zh) * 2021-07-14 2021-10-01 江苏浩博塑业有限公司 一种新型高阻燃性聚丙烯聚合物及其制备方法
CN114249968A (zh) * 2022-01-19 2022-03-29 科恒高分子(广东)有限公司 一种阻燃导热高抗冲tpee组合物及其制备方法
CN114672221A (zh) * 2022-04-07 2022-06-28 西南石油大学 一种bp@zhs基超薄水性膨胀防火涂料的制备方法
CN114874541A (zh) * 2022-04-15 2022-08-09 上海大学 一种阻燃抑烟高分子复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107880538A (zh) * 2017-10-11 2018-04-06 上海阿莱德实业股份有限公司 一种高导热石墨烯改性尼龙复合材料及其制备方法
CN110951161A (zh) * 2019-12-17 2020-04-03 上海大学 一种阻燃热塑性聚合物环保型复合材料及其制备方法
CN112321949A (zh) * 2020-12-02 2021-02-05 云南锡业集团（控股）有限责任公司研发中心 一种协同阻燃热塑性聚合物复合材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107880538A (zh) * 2017-10-11 2018-04-06 上海阿莱德实业股份有限公司 一种高导热石墨烯改性尼龙复合材料及其制备方法
CN110951161A (zh) * 2019-12-17 2020-04-03 上海大学 一种阻燃热塑性聚合物环保型复合材料及其制备方法
CN112321949A (zh) * 2020-12-02 2021-02-05 云南锡业集团（控股）有限责任公司研发中心 一种协同阻燃热塑性聚合物复合材料及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113185777A (zh) * 2021-06-10 2021-07-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种高阻燃聚丙烯发泡珠粒及其制备方法与应用
CN113462083A (zh) * 2021-07-14 2021-10-01 江苏浩博塑业有限公司 一种新型高阻燃性聚丙烯聚合物及其制备方法
CN114249968A (zh) * 2022-01-19 2022-03-29 科恒高分子(广东)有限公司 一种阻燃导热高抗冲tpee组合物及其制备方法
CN114249968B (zh) * 2022-01-19 2023-09-29 科恒高分子(广东)有限公司 一种阻燃导热高抗冲tpee组合物及其制备方法
CN114672221A (zh) * 2022-04-07 2022-06-28 西南石油大学 一种bp@zhs基超薄水性膨胀防火涂料的制备方法
CN114672221B (zh) * 2022-04-07 2022-11-29 西南石油大学 一种bp@zhs基超薄水性膨胀防火涂料的制备方法
CN114874541A (zh) * 2022-04-15 2022-08-09 上海大学 一种阻燃抑烟高分子复合材料及其制备方法
CN114874541B (zh) * 2022-04-15 2023-11-17 上海大学 一种阻燃抑烟高分子复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112812435A (zh) 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法
CN100562540C (zh) 一种环保型阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN101629007B (zh) 一种低烟无卤阻燃热塑性弹性体复合材料及其制备方法
CN112250935B (zh) 一种高阻燃等级低烟无卤材料及其制备方法和应用
CN110951161A (zh) 一种阻燃热塑性聚合物环保型复合材料及其制备方法
CN101280097A (zh) 纳米阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料及其制备方法
CN106009585A (zh) 一种无卤阻燃的聚碳酸酯材料及其制备方法
CN109021386A (zh) 一种耐腐蚀电缆料及其制备方法
CN102643469A (zh) 一种ldpe/eva阻燃复合材料及其制备方法
CN104231575A (zh) 一种无卤无膦pbt增强复合材料及其制备方法
CN110079012A (zh) 石墨烯/poss复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN104140598A (zh) 一种无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法
CN115011087B (zh) 一种阻燃聚酯泡沫板及其制备方法
CN104693793B (zh) 一种阻燃增强尼龙复合材料及其制备方法
CN115746452A (zh) 一种无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN102399426A (zh) 一种无卤阻燃超韧pc/pbt合金材料及其制备方法
CN102382439B (zh) 一种改性聚碳酸酯及其制备方法
CN108624027A (zh) 一种催化成炭高效无卤阻燃pc/abs混合物及其制备方法
CN103333382A (zh) 含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料及其制备方法
CN111073129B (zh) 一种电缆、无卤阻燃高分子材料及其制备方法
CN102604212B (zh) 一种芳纶浆粕增强膨胀阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN102391581A (zh) 一种无卤阻燃聚丙烯纳米复合材料及其制备方法
CN109181241B (zh) 聚磷腈阻燃剂微纳米材料在pet阻燃中的应用
CN103881320A (zh) 纳米阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯材料及其制备方法
CN112724627A (zh) Pc/abs合金料及其应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210518