一种低密度阻燃聚合物制品、制备方法及其用途技术

本发明专利技术提供一种低密度阻燃聚合物制品、制备方法及其用途。本发明专利技术的低密度阻燃聚合物制品，包括以下组成：聚合物基体，1‑99重量份；气凝胶复合材料，1‑99重量份；其中，所述低密度聚合物制品的表观密度为0.05～0.95g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种低密度阻燃聚合物制品、制备方法及其用途
本专利技术涉及一种低密度阻燃聚合物制品、制备方法及其用途，更具体地说，涉及一种包含气凝胶复合材料的低密度阻燃聚合物制品、制备方法及其用途。
技术介绍
聚合物制品应用广泛，通过加入低密度、高性能的填充材料，进一步降低材料的密度，可以帮助降低能耗，使其在诸如汽车部件及内饰材料、包装材料上的优势更加明显。而聚合物制品的基材可以是实心的聚合物，也可以是聚合物泡沫材料。聚合物泡沫材料是以聚合物树脂为主要原料制成的内部具有无数微孔的多孔材料，由于其质轻、并且拥有隔热、吸音、防震、耐腐蚀等特性，因此在日用品、鞋材、体育用品、包装、建筑以及汽车等领域都得到了广泛的应用。通常，在聚合物泡沫材料的发泡过程中加入用于轻量化、物理性能(如机械性能或吸音)改进、阻燃或提高经济性的填料。目前常见的填料包括有机填料，例如三聚氰胺、松香、环戊二烯基树脂或聚合物改性的聚氧乙烯多元醇等，以及无机填料，例如炭黑、硅质矿物、金属氧化物或金属盐等。传统气凝胶是以含有二氧化硅为主要成分的新型材料，其特有的纳米多孔结构使其具有隔热、保温、阻燃等多种特性，并且可以用较少的量实现更好的材料分散，因此作为一种新型填料已开始应用于聚合物泡沫材料中。然而，目前大多数传统气凝胶都是以粉末态存在，往往对聚合物基材的发泡工艺带来不利影响，例如会引起发泡体系失衡而造成无法发泡，或需要严格控制反应温度或压力等实验条件，因此工序复杂，成本较高，不适宜产业化规模应用。专利技术专利CN106810761A公开了一种杂化聚四氟乙烯硅气凝胶改性的阻燃聚丙烯发泡板。其中，先在传统硅气凝胶中加入聚四氟乙烯超细粉制成一种杂化聚四氟乙烯硅气凝胶胶态化合物，然后和偶联剂一起投入到高速混合机中并送入挤出机中成型，使该杂化聚四氟乙烯硅气凝胶接枝到聚丙烯树脂基材上。然而，这种改性的气凝胶仍主要呈粉末形态，且通过化合键键合至聚丙烯树脂基材，制备工艺较复杂。专利技术专利CN102471520B公开了一种隔热聚合物泡沫体和气凝胶复合制品，其通过在挤出热塑性聚合物泡沫体中限定至少一个空腔，再将如二氧化硅、氧化铝等气凝胶材料嵌入至由该挤出热塑性聚合物泡沫体限定的空腔中。然而，需要通过冷成形方法提前在聚合物泡沫体中限定该空腔，具体是在低于聚合物泡沫体的软化温度的温度下，将模具凸出部压入聚合物泡沫体中，通过凸出部压缩聚合物泡沫体的一部分以建立空腔，制作工艺复杂且对发泡产品的性能提高有限。因此，探寻一种在聚合物泡沫基体的原有发泡工艺基础上，将利于发泡体系的新型气凝胶材料作为填料掺入聚合物树脂基体中并与其更好地结合，从而制备出具有优良性能的聚合物发泡制品是本领域急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种低密度阻燃聚合物制品。所述低密度阻燃聚合物制品包含一种不同于传统气凝胶粉末的气凝胶复合材料作为填料，使得所述低密度阻燃聚合物生产工艺更简单优化，所得的最终制品性能更优良。本专利技术的技术方案如下：一种低密度阻燃聚合物制品，包括以下组成：聚合物基体，1-99重量份；气凝胶复合材料，1-99重量份；其中，所述低密度聚合物制品的表观密度为0.05～0.95g/cm3,UL94阻燃等级至少为V1，氧指数＞27。具体地，所述阻燃聚合物发泡制品，600s内总热释放量＜10MJ/m2，烟密度等级sdr＜20，导热系数＜0.035W/m·K，抗压强度为0.05-50MPa。具体地，所述气凝胶复合材料可作为填料结合到所述聚合物基体中形成本专利技术的最终制品。在所述阻燃聚合物制品中，所述气凝胶复合材料可以填充物的形态均匀分散在所述聚合物基体内，或所述气凝胶复合材料与所述聚合物基体可以分层的形态包裹在所述聚合物基体的外侧，所述气凝胶复合材料的本体体积占所述阻燃聚合物发泡制品至少50％。具体地，所述气凝胶复合材料的平均粒径可以为0.1mm-10mm、密度可以为0.05-0.5g/cm3的有机无机复合材料，其可包含质量比为9:1-1:9的有机材料和无机材料。优选地，所述气凝胶复合材料的孔隙率可以为大于90％。具体地，所述聚合物基体包含环氧树脂，聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、酚醛树脂、聚脲醛、环氧树脂、乙烯-乙酸乙烯共聚物、三聚氰胺甲醛、聚氨基甲酸酯、有机硅中的至少一种。具体地，所述聚合物基体为聚合物泡沫基体，所述聚合物泡沫基体包含聚氨酯泡沫、聚烯烃泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚丙烯酸酯泡沫、酚醛树脂泡沫、聚脲醛泡沫、环氧树脂泡沫、乙烯-乙酸乙烯共聚物泡沫、三聚氰胺甲醛泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫、有机硅泡沫中的至少一种。具体地，在所述气凝胶复合材料中，所述有机材料包含聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性有机硅树脂、水性氟碳树脂、醋酸乙烯-乙烯聚合物胶、聚乙烯醇缩醛，水溶性蛋白质、纤维素、壳聚糖、果胶、瓜尔胶、海藻酸盐中的至少一种，所述无机材料包含氧化硅、氧化钠、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镁以及含有这些组成的天然以及合成的无机物中的至少一种。优选地，所述无机材料为蒙脱土。具体地，所述气凝胶复合材料可具有小于0.040W/K·m的热导率，以及UL94阻燃等级为V0。具体地，针对不同类型的聚合物泡沫基体，可添加特定的气凝胶复合材料以实现基体和填料两者更好的相容性，例如聚氨酯泡沫基体，可选用包含聚氨酯树脂的气凝胶复合材料；例如聚丙烯泡沫基体，可选用包含聚丙烯树脂的气凝胶复合材料。本专利技术还提供一种所述阻燃聚氨酯发泡制品的制备方法，包括以下步骤：(1)制备所述气凝胶复合材料：按质量比称量各个原料，将所述有机材料、所述无机材料和溶剂在100-10000rpm的转速下混合搅拌均匀，其中任选地加入添加剂，得到均质混合液；将上述均质混合液进行冻干处理。(2)将所述聚合物基体和所述气凝胶复合材料进行掺混，使所述气凝胶复合材料作为填料与所述聚合物基体结合，制得所述低密度阻燃聚合物制品。步骤(1)中，具体地，将上述均质混合液在0至-195℃的温度条件下冷冻成固态，然后在温度为0-50℃、压力为1-100Pa下进行冻干处理，得到所述气凝胶复合材料。具体地，将所述均质混合液倒入模具中，经过1-12小时的时间冷冻成型，脱模，粉碎，再进行冻干处理，得到粒径为0.1-10mm、密度为0.05-0.5g/cm3的颗粒，即所述气凝胶复合材料。具体地，所述模具可以为塑料橡胶或金属制品。具体地，所述溶剂可以为水或叔丁醇、丙醇、异丙醇、丙酮、二甲基亚砜中的至少一种，所述添加剂可以为阻燃剂和表面活性剂等中的至少一种，其中，所述添加剂可以为磷系阻燃剂如聚磷酸盐及其衍生物、膨胀石墨等中的至少一种，所述表面活性剂可以为六甲基硅氮烷、三甲基氯硅烷、三甲基乙基硅烷等含活性基团的有机硅化合物中的至少一种。步骤(2)中，具体地，当所述聚合物基体为聚合物泡沫基体时，将用于制备所述聚合物泡沫基体的各物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，包括以下组成：/n聚合物基体，1-99重量份；/n气凝胶复合材料，1-99重量份；/n其中，所述低密度阻燃聚合物制品的表观密度为0.05～0.95g/cm

【技术特征摘要】
1.一种低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，包括以下组成：
聚合物基体，1-99重量份；
气凝胶复合材料，1-99重量份；
其中，所述低密度阻燃聚合物制品的表观密度为0.05～0.95g/cm3，UL94阻燃等级不低于V1，氧指数＞27。


2.根据权利提要求1所述的低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，所述低密度阻燃聚合物发泡制品，600s内总热释放量＜10MJ/m2，烟密度等级sdr＜20，导热系数＜0.035w/m·K，抗压强度为0.05-50MPa。


3.根据权利要求1所述的低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，在所述低密度阻燃聚合物制品中，所述气凝胶复合材料以填充物的形态均匀分散在所述聚合物基体中，或所述气凝胶复合材料与所述聚合物基体以分层的形态包裹在所述聚合物基体的外侧。


4.根据权利要求1所述的低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，所述气凝胶复合材料为平均粒径为0.1mm-10mm、密度为0.05-0.5g/cm3的有机无机复合材料，其包含质量比为9:1-1:9是有机材料和无机材料。


5.根据权利要求1所述的低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，所述聚合物基体包含环氧树脂，聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、酚醛树脂、聚脲醛、环氧树脂、乙烯-乙酸乙烯共聚物、三聚氰胺甲醛、聚氨基甲酸酯、有机硅中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的低密度阻燃聚合物制品，其特征在于，所述聚合物基体为聚合物泡沫基体，所述聚合物泡沫基体包含聚氨酯泡沫、聚烯烃泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚丙烯酸酯泡沫、酚醛树脂泡沫、聚脲醛泡沫、环氧树脂泡沫、乙烯-乙酸乙烯共聚物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇昕，
申请(专利权)人：王宇昕，
类型：发明
国别省市：浙江;33