本发明专利技术涉及一种含有海藻酸钙纤维的聚合物复合材料制备方法。将连续长度的海藻酸钙纤维剪切成确定的长度并烘干，直接或者进行离子交换改性后与聚合物进行机械共混，成型后形成复合材料。加入海藻酸钙纤维的复合材料，阻燃和导热性能都有所提高。本发明专利技术采用的海藻酸钙纤维为可生物降解纤维，具有环境友好型、生产原料储量丰富的优点，同时复合材料的生产加工工艺简单，适用面广。
Method for preparing polymer composite material containing calcium alginate fiber
The invention relates to a preparation method of a polymer composite material containing calcium alginate fibers. The continuous length of calcium alginate fiber is cut into definite length and dried, or modified by ion exchange directly, and then mechanically blended with the polymer to form a composite. The flame retardant and thermal conductivity of the composites with calcium alginate fiber increased. The calcium alginate fiber used in the invention is a biodegradable fiber, has the advantages of environment friendly and abundant raw material storage, and has simple production and processing technology and wide application range.
【技术实现步骤摘要】
一种含有海藻酸钙纤维的聚合物复合材料制备方法
本专利技术涉及聚合物复合材料
，具体是用长度一定的海藻酸钙纤维加入聚合物中制备一种无卤环保阻燃导热的聚合物复合材料。
技术介绍
绝大部分聚合物材料在应用时都存在随着温度升高老化速度加快的现象，同时，绝大部分聚合物都是易燃的，这都在一定程度上限制了聚合物的应用。提高聚合物材料的阻燃或者导热性能，最常用和方便的方式就是通过机械共混的方式，向聚合物中添加具有提高改性能作用的填料。同时提高聚合物材料的导热性能与阻燃性能并不矛盾。从燃烧的过程来看，开始燃烧需要材料短期内局部达到较高热量，而提高了材料的导热性能，可以让材料在开始燃烧之前将局部过多的热量快速传递到材料其他热量较低的部分，进而降低燃烧产生的可能性或者延迟燃烧发开始的时间。而开始燃烧后，剧烈的燃烧反应产生的能量变化非常巨大，导热性能所能影响的热量变化可以忽略不计。在提高导热性能方面，现阶段大部分处理方式都以提高导热通路的完整性和其在基体中的分布的均匀性为入手方向。在提高阻燃性能方面，传统的卤系阻燃剂虽然效果卓著，但是对环境和人体都有一定危害，近年来关注点主要在无卤阻燃上，或者更进一步提出可生物降解的要求。本专利技术所涉及到的海藻酸钙纤维主要是通过湿法纺丝的方式制备，以藻类中提取出来的海藻酸钠为原料，经过氯化钙水溶液凝固浴固化，使海藻酸与Ca2+结合成“蛋—壳”结构，形成海藻酸钙，干燥后形成海藻酸钙纤维。海藻酸钙纤维是一种优秀的本质阻燃纤维，具有生物可降解性和较大的长径比，含有金属离子Ca2+，有利于阻燃导热性能的提高。同时，海藻酸钙酸纤维还具有优秀的吸湿性和生物相容性。
技术实现思路
本专利技术主要解决了传统卤系阻燃剂在应用时毒性大，对环境和人体都有危害的问题，提出了一种用可生物降解的海藻酸钙纤维制备环保无卤阻燃导热聚合物的方法，形成具有良好阻燃效果的聚合物复合材料，同时提高聚合物在燃烧发生之前的导热性能。本专利技术的海藻酸钙纤维用于制备聚合物复合材料的方法包括：海藻酸钙纤维和聚合物按照10-40:90-60重量比混合，使海藻酸钙纤维均匀的分散于聚合物基体中，然后成型得到聚合物复合材料制品。所述的海藻酸钙纤维是一种由藻类中提取出的海藻酸钠，经氯化钙水溶液固化浴固化干燥形成的一种可生物降解的再生纤维素纤维。连续纤维的细度为3-6dtex，剪切成5-40mm的长度经机械共混加入聚合物中。所述的聚合物为工程塑料、通用塑料、橡胶中的一种或者几种的混合物。所述的工程塑料包括聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、改性聚苯醚(MPPO)等通用工程塑料和聚芳香酯(PAR)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、含氟树脂(PTFE和EPDM)等特种工程塑料中的一种或几种混合。所述的通用塑料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、环烯烃共聚物(COC)、聚苯乙烯(PS)、聚1-丁烯(PB)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸乙酯(PMMA)、酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)等通用塑料中的一种或几种混合。所述的橡胶包括天然橡胶(NR)和合成橡胶，如异戊橡胶(IR)、乙丙橡胶(EPM和EPDM)、顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、聚氨酯橡胶(PU)等橡胶中的一种或几种混合。海藻酸钙纤维与聚合物的共混可以通过常规塑料橡胶加工方式进行加工成型。热塑性塑料和填料可以通过双螺杆挤出机进行共混挤出，并用注塑机等成型设备进行成型；橡胶类聚合物和填料可以通过双棍进行共混；热固性聚合物和填料可以通过研磨机和搅拌机进行混合。本专利技术与现有方法相比，具有以下优点：1、本专利技术采用的海藻酸钙纤维，其原料从藻类中提取，形成纤维方式简单。我国藻类储量丰富，价格低廉。同时，海藻酸钙纤维为可生物降解的可再生纤维素纤维，相比于传统阻燃填料，既不同于卤系阻燃剂会对人体、环境造成危害，也不会产生常用无极阻燃剂的粉尘问题。2、本专利技术制备聚合物复合材料的方式简单通用，可应用于制造各种通用塑料、工程塑料和橡胶制品。3、本专利技术制备的海藻酸钙纤维聚合物复合材料的导热性能和热阻燃性能得到了显著提高。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例一(1)将连续长度的海藻酸钙纤维剪切成5mm的长度，在50℃的烘箱中烘干8h。(2)称取10g长度为5mm的海藻酸钙纤维，90g聚丙烯树脂，均匀混合后用双螺杆挤出机进行熔融共混。(3)将步骤(2)中得到的混合物经过压片机压片成型，得到聚丙烯/海藻酸钙纤维复合材料制品。表1海藻酸钙纤维/聚丙烯复合材料的阻燃导热性能实施例二(1)将连续长度的海藻酸钙纤维剪切成5mm的长度，在50℃的烘箱中烘干8h。(2)称取20g长度为5mm的海藻酸钙纤维，80g乙烯-醋酸乙烯共聚物，用双辊进行混合加工。(3)将步骤(2)中得到的混合物经过压片机压片成型，得到乙烯-醋酸乙烯共聚物/海藻酸钙纤维复合材料制品。纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的LOI％为19，所得复合材料LOI％为20.8，导热系数由纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的0.212W·m-1·k-1升高到0.260W·m-1·k-1。实施例三(1)将连续长度的海藻酸钙纤维剪切成40mm的长度，在60℃的烘箱中烘干8h。(2)称取40g长度为40mm的海藻酸钙纤维，60g乙烯-醋酸乙烯共聚物，用双辊进行混合加工。(3)将步骤(2)中得到的混合物经过压片机压片成型，得到乙烯-醋酸乙烯共聚物/海藻酸钙纤维复合材料制品。纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的LOI％为19，所得复合材料LOI％为22.4，导热系数由纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的0.212W·m-1·k-1升高到0.317W·m-1·k-1。由复合材料的断面扫面电子显微镜可以看出，加入海藻酸钙纤维的复合材料中，纤维均匀分布于乙烯-醋酸乙烯共聚物中，提高的导热通路的完整性。实施例四(1)将连续长度的海藻酸钙纤维剪切成20mm的长度，在50℃的烘箱中烘干8h。(2)称取30g长度为20mm的海藻酸钙纤维，70g乙烯-醋酸乙烯共聚物，用双辊进行混合加工。(3)将步骤(2)中得到的混合物经过压片机压片成型，得到乙烯-醋酸乙烯共聚物/海藻酸钙纤维复合材料制品。纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的LOI％为19，所得复合材料LOI％为21.7，导热系数由纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的0.212W·m-1·k-1升高到0.296W·m-1·k-1。实施例五(1)将连续长度的海藻酸钙纤维剪切成40mm的长度，在50℃的烘箱中烘干8h。(2)称取20g长度为40mm的海藻酸钙纤维，80g乙烯-醋酸乙烯共聚物，用双辊进行混合加工。(3)将步骤(2)中得到的混合物经过压片机压片成型，得到乙烯-醋酸乙烯共聚物/海藻酸钙纤维复合材料制品。纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的LOI％为19，所得复合材料LOI％为21.5，导热系数由纯乙烯-醋酸乙烯共聚物的0.212W·m-1·k-1升高到0.283W·m-1·k-1。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含有海藻酸钙纤维的聚合物复合材料制备方法，其特征在将具有连续长度的海藻酸钙纤维剪切成一定长度的纤维后，于聚合物按照10‑40:90‑60重量比混合，使海藻酸钙纤维均匀分散于聚合物基体中，然后成型得到聚合物复合材料制品。
【技术特征摘要】
1.一种含有海藻酸钙纤维的聚合物复合材料制备方法，其特征在将具有连续长度的海藻酸钙纤维剪切成一定长度的纤维后，于聚合物按照10-40:90-60重量比混合，使海藻酸钙纤维均匀分散于聚合物基体中，然后成型得到聚合物复合材料制品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻酸钙纤维是一种从藻类植物里提取，经过纺丝形成的，含有Ca2+离子的一种天然高分子材料，具有一定的长径比和自阻燃性；所述聚合物包括通用塑料、工程塑料、橡胶中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对连续长度的海藻酸钙纤维进行剪切，使得用作填料的海藻酸钙长度基本一致，在5mm-40mm之间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于可以根据基体聚合物的结构对海藻酸钙进行改性，改性方法为离子交换，在5-50％的金属盐溶液中室温下进行，主要是二价金属盐，包括硫酸铜，氯化镁，氯化镍等。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对一定长度的海藻纤维进行烘干，烘干温度在40℃-60℃，时间在8h-...
【专利技术属性】
技术研发人员：张胜，陈镜融，谷晓昱，孙军，李洪飞，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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