一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途，涉及阻燃材料技术领域。该阻燃耐老化纳米复合材料，包括：复合物，上述复合物由铁基交联累托石与葫芦[n]脲桥联后形成；聚乙烯和阻燃剂。本发明专利技术制得的纳米复合材料具有较好的阻燃性能和耐老化性能，且耐溶剂性能良好；除此之外，还具有优异的热稳定性和力学性能；且在燃烧过程中起到减少烟气和热量释放的作用，对环境友好。对环境友好。对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于阻燃材料
，具体涉及一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]聚乙烯是有着高强度、成型加工简单、优良耐化学药品腐蚀性等优异性能的通用塑料，在各个行业中发挥着及其重要的作用。飞速发展的世界经济对聚乙烯产品需求量大幅度的提高，当前聚乙烯已经发展成为目前全球占比重量大的合成树脂品种。在国家的可持续发展的号召下，用塑料替代金属等部件，不仅降低了成本，而且节约能源。
[0003]然而，由于聚乙烯由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使其很容易燃烧，且释放大量烟气和有毒气体。聚乙烯的易燃性不仅限制了其应用，直接或间接引起的火灾数量也不计其数。火灾不仅造成了巨大巧经济损失，更为严重的是，燃烧过程中释放的热量、烟气和有毒气体会危及人民的宝贵生命。因此，提高聚乙烯的阻燃性能成为扩展其应用的必经之路，同时降低它在燃境过程中释放的可燃气体量对于保护人民的生命财产安全也非常重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途，该纳米复合材料具有较好的阻燃性能和耐老化性能，耐溶剂性能良好；同时还具有优异的热稳定性和力学性能；且在燃烧过程中不产生有毒气体及烟雾，对环境友好。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0006]一种阻燃耐老化纳米复合材料，包括：
[0007]复合物，上述复合物由铁基交联累托石与葫芦[n]脲桥联后形成；
[0008]聚乙烯；
[0009]阻燃剂。葫芦[n]脲是一种桶状的环状化合物，空腔由羰基环绕而成，它的两端开口大小相同，一种纳米尺寸的刚性分子，与聚合物具有良好的相容性，能够稳定、均匀分散在聚合物中；其桥接铁基交联累托石，起到类似密封的作用，聚合物分子链穿插其中，形成高度规整的排列结构，减缓和阻碍在燃烧过程中聚合物分子降解所产生的可燃性小分子向燃烧界面迁移，减缓外界氧气向材料内部渗透，使得在燃烧界面上的氧化反应难以充分进行，从而起到阻燃的作用；二者共同作用可以使燃烧过程中形成的炭层表面空洞减少，纳米填料的屏蔽阻隔效应发挥的更好，阻碍可燃气体和氧气进一步进入，与阻燃剂协同下有效提高聚乙烯的阻燃性能，且在燃烧过程中起到减少烟气和热量释放的作用。除此之外其纳米尺寸级结构，表面积与体积比较大，附近聚合物的运动受到限制，使得复合材料获得很好的补强效果，且分散相的存在阻碍挥发性物质发生迁移，减少气体在聚合物基体中的扩散和渗透，增强其热稳定性，提升复合材料的耐老化性能。葫芦脲的加入使得材料的抗冲击性能和拉伸性能强度都得到了提高，同时起到了增韧与增强作用。
[0010]优选地，葫芦[n]脲包括葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲中的一种或几种。
[0011]优选地，葫芦[n]脲与铁基交联累托石的质量比为1：4～6。
[0012]优选地，纳米复合材料组分包括：按重量份计，4～6份复合物，88～93份聚乙烯，0.3～0.5份阻燃剂。
[0013]优选地，阻燃剂为无机盐类阻燃剂，包括：三聚氰胺聚磷酸盐、氰尿酸三聚氰胺盐、聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或多种。
[0014]一种阻燃耐老化纳米复合材料的制备方法，包括：
[0015]S1：取铁基交联累托石、葫芦[n]脲混合，加入硝酸镧、去离子水中，超声、加热反应，接着冷却过滤、洗涤、干燥得复合物；
[0016]S2：将上述复合物、聚乙烯、阻燃剂混炼，制样、冷却、脱模成型，得纳米复合材料。
[0017]优选地，步骤S1中铁基交联累托石制备方法：将铁交联剂(Fe/累托石＝9～10mmol/g)缓慢加入质量百分比为5～6％的累托石悬浮液中，常温搅拌反应2～3h，陈化2～3d后，抽滤，去离子水洗涤至无氯离子为止，65～70℃下烘干、研细即得铁基交联累托石。
[0018]优选地，步骤S1中硝酸镧的加入量为葫芦脲质量的1.5％～2.5％。
[0019]优选地，步骤S1中超声时间为20～30min，加热温度为90～100℃，反应时间22～24h。
[0020]优选地，步骤S2中混炼的具体参数设置为：温度170～180℃，共混时间8～10min，辊筒速比1：1.3～1.5；所述制样过程温度为170～180℃。
[0021]优选地，步骤S2中加入2～4重量份纳米拟薄水铝石粉与纳米轻烧粉的复混物；其中，纳米拟薄水铝石粉与纳米轻烧粉的质量比为1：2～2.5。纳米级别的拟薄水铝石粉与轻烧粉的复混物均匀分散在纳米复合材料中，两者协同作用，在聚合物基底与葫芦[n]脲桥联铁基交联累托石之间搭建起桥梁，进一步固定聚合物分子链，提升纳米复合材料的气体阻隔性和阻燃性能；同时可填充在层隙间，阻碍溶剂分子的扩散，提高复合材料的耐溶剂性能。
[0022]本专利技术还公开了阻燃耐老化纳米复合材料在管道输送用管材和电线电缆中的用途。
[0023]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本专利技术制得的纳米复合材料，加入葫芦[n]脲桥联铁基交联累托石，可起到类似密封的作用，减缓外界氧气向材料内部渗透，实现阻燃的作用。二者结合再与阻燃剂协同作用可以有效地提高聚乙烯的阻燃性能，且在燃烧过程中起到减少烟气和热量释放的作用。除此之外其纳米尺寸级结构使得复合材料获得很好的补强效果，增强其热稳定性，提升复合材料的耐氧老化性能。同时葫芦[n]脲的存在起到了增韧与增强作用。另一方面，纳米级别的拟薄水铝石粉与轻烧粉的复混物均匀分散在纳米复合材料中，进一步提升纳米复合材料的气体阻隔性和阻燃性能；且可有效阻碍溶剂分子的扩散，进而提高复合材料的耐溶剂性能。
[0025]因此，本专利技术提供了一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途，该纳米复合材料具有较好的阻燃性能和耐老化性能，耐溶剂性能良好；同时还具有优异的热稳定性和力学性能；且在燃烧过程中不产生有毒气体及烟雾，对环境友好。
附图说明
[0026]图1为本专利技术试验例1中阻燃性能测试结果对比示意图；
[0027]图2为本专利技术试验例1中耐老化性能测试结果对比示意图；
[0028]图3为本专利技术试验例1中气体阻隔性能测试结果对比示意图；
[0029]图4为本专利技术试验例2中力学性能测试结果对比示意图；
[0030]图5为本专利技术试验例3中耐溶剂性能测试结果对比示意图。
具体实施方式
[0031]以下结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步详细描述：
[0032]实施例1：
[0033]铁基交联累托石的制备：
[0034]将铁交联剂(Fe/累托石＝10mmol/g)缓慢加入质量百分比为5％的累托石悬浮液中，常温搅拌反应2h，陈化2d后，抽滤，去离子水洗涤至无氯离子为止，70℃下烘干、研细即得铁基交联累托石，备用。
[0035]一种阻燃耐老化纳米复合材料的制备：
[0036]S1：称取葫芦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃耐老化纳米复合材料，包括：复合物，所述复合物由铁基交联累托石与葫芦[n]脲桥联后形成；聚乙烯；阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐老化纳米复合材料，其特征在于：所述葫芦[n]脲包括葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种阻燃耐老化纳米复合材料，其特征在于：所述葫芦[n]脲与铁基交联累托石的质量比为1：4～6。4.根据权利要求1所述的一种阻燃耐老化纳米复合材料，其特征在于：所述纳米复合材料组分包括：按重量份计，4～6份复合物，88～93份聚乙烯，0.3～0.5份阻燃剂。5.根据权利要求1或权利要求4所述的一种阻燃耐老化纳米复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为无机盐类阻燃剂，包括：三聚氰胺聚磷酸盐、氰尿酸三聚氰胺盐、聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或多种。6.权利要求1～5任一项所述的一种阻燃耐老化纳米复合材料的制备方法，包括：S1：取...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：嘉兴市爵拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：