【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃材料，具体涉及一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料及其制备方法和阻燃材料。
技术介绍
1、随着经济的迅速发展，塑料的使用量急剧增加。为了更科学、全面、客观地反映塑料制品在实际火灾条件下的火灾危险性，更好地区分不同材料的燃烧性能，并符合美国保险实验室(ul)、国际电工协会(iec)和欧盟建筑产品法规(cpr)等国际标准的要求，我国制定了一系列强制性国家标准。其中包括《电缆及光缆燃烧性能分级》(gb31247-214)和民用建筑设计强制性标准gb51348等。
2、从整个标准的发展趋势来看，不仅需要通过提高阻燃方面的要求来减小塑料火灾的危害，还需要在环保方面提出更加人性化的标准要求。因此，提高塑料的环保阻燃性能已成为研发材料工作者的重要任务之一。
3、火灾危害的关键因素包括释热速度、产烟速度和有毒气体释放速度。其他因素还包括点燃性、难熄性、所产生挥发物的易燃性以及烟雾的遮蔽性。高且早期的热释放速度会导致火势迅速蔓延和火焰传播速度快。因此，在火灾情况下，人们的逃生时间主要取决于释热速度。非晶态阻燃陶瓷化成炭剂就是针对以上三个速度、四个特性的控制来进行研发的。
4、然而传统的阻燃成炭剂存在分散性加工工艺差，阻燃成炭性差燃烧跌落、热释放速度快，烟的密度高，材料成本高等缺点。非晶态阻燃陶瓷化成炭剂是由高分子有机材料、陶瓷化无机材料、纳米材料等合成的功能型阻燃陶瓷化成炭剂，产品添加量小成本低与无机阻燃剂配合解决阻燃聚合物的协效阻燃、低热释放、控制燃烧滴落、产烟峰值小毒性指数电导率低，不含卤素绿色
5、非晶态阻燃陶瓷化成炭剂在阻燃领域具有许多优势。然而，由于复合配方的复杂性和相互之间的协调作用等因素，存在阻燃效率低、热释放稳定性差以及成炭性能不佳等问题。在短时间内难以生成良好形貌的炭层，导致无法高效实现预期效果。因此，改善成炭剂的成炭性能和协效阻燃能力成为提高整体性能的重要研究方向。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术采用熔融改性合成的方法，将有机硅树脂加入处理后不同耐温等级瓷化粉充分分散后再次加入纳米二氧化硅、结构改性剂、耐高温纳米稳定剂、氢化镁、氧化铝进行有机改性合成，并在材料配比与制作工艺参数等方面进行协调，制备了一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料。产品能够发挥其在无卤阻燃聚烯烃材料在火焰条件下的协同阻燃作用，从而促进成炭反应在聚合物表面隔绝热量和可燃性气体传递的炭层的形成，同时热分解产物与瓷化物相互作用产生的液相熔体会将聚合物的炭层粘接起来形成致密的碳层，不但减少了热释放，还可以减少产烟量降低烟气毒性，从而在无卤阻燃聚烯烃材料的阻燃性能与燃烧热释放、火焰传播速度、燃烧跌落物、烟气毒性等标准获得了明显提升。
2、本专利技术第一方面是提供一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料，包括以下组分：
3、有机硅树脂100质量份；
4、陶瓷基处理瓷化粉70-80质量份；
5、耐高温纳米稳定剂20-30质量份；
6、结构改性剂5-15质量份；
7、气相纳米二氧化硅20-30质量份；
8、氧化镁50-60质量份；
9、氧化铝50-60质量份。
10、本专利技术第二方面是提供一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，包括以下步骤：
11、步骤1：将有机硅树脂烘干；
12、步骤2：根据配方量，将有机硅树脂加入密炼机中加热熔融；
13、步骤3：根据配方量，加入预先陶瓷基处理的瓷化粉密炼；
14、步骤4：根据配方量，加入耐高温纳米晶须、结构改性剂，保温密炼；
15、步骤5：根据配方量，加入气相纳米二氧化硅、氧化镁、氧化铝，密炼后挤出粉碎，制得非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料。
16、进一步地，上述非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法的步骤1中，有机硅树脂置于80±3℃烘箱中烘干4h，再按研究配方称量。
17、进一步地，上述非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法的步骤2中，设定密炼机温度和转速分别为100～110℃和30～40hz，加热熔融时间为10～20min。
18、进一步地，上述非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法的步骤3中，密炼时间为60～70min。
19、进一步地，上述非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法的步骤4中，保温密炼的时间为40～50min。
20、进一步地，上述非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法的步骤5中，密炼的时间为50～60min。
21、本专利技术第三方面还提供一种阻燃材料，包含热塑性聚烯烃、氢氧化铝和上述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料。
22、进一步地，将热塑性聚烯烃材料100质量份、氢氧化铝150质量份、非晶态阻燃陶瓷化成炭剂10质量份加入开练机中，在开练机上120度出片，置于设定温度为160℃的平板硫化机中预热2min保压5min制得。
23、有益效果
24、该材料通过在不同温度与时间的反应下使sio2、al2o3、mgo、na2o、k2o、tio2、cao、b等通过熔融共混法制备了一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料，与常规无机成炭剂相比，在燃烧时会产生熔融的液态相组分，提高材料结壳性，起到无机态与有机态的桥梁作用。
25、非晶态聚合物根据温度以三种状态存在，这三种状态在热运动的特性上有所不同-玻璃体、超弹性和液相体，在低温下分子链没有流动性，在这种情况下聚合物在非晶态下表现为固体，在足够高的温度下热运动的能量变得足够大以产生分子链位移进入超弹性状态，其特征在于聚合物易于拉伸或压缩的能力，从超弹性状态到到玻璃态的转变为陶瓷化，在粘性流体状态下不仅分子片段而且整个大分子都发生位移，聚合物然后变成流体，成炭反应在聚合物形成可以隔绝热量和可燃性气体传递的炭层。同时产生的粘稠熔体会将聚合物炭层粘接起来，能够提高炭层的致密性和热稳定性。不但减少了可燃气体的产生，还可以提高阻隔层的阻隔性能提高阻燃效率。通过冷却达到非晶态的陶瓷化形成一个致密的、热稳定性良好阻隔层对凝聚相与气相之间的传质传热过程有抑制作用，大大提升了成炭剂的成炭性能，从而使阻燃聚烯烃材料的阻燃性能获得了明显提升，同时与传统的无机成炭剂相比还可减少碳排放。
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1.一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料，其特征在于：包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，有机硅树脂置于80±3℃烘箱中烘干4h，再按研究配方称量。
4.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，设定密炼机温度和转速分别为100~110℃和30~40Hz，加热熔融时间为10~20min。
5.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，密炼时间为60~70min。
6.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，保温密炼的时间为40~50min。
7.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤5中，密炼的时间为50~60min。
8.一种阻燃材料，其特征在于：包含热塑性聚烯烃、氢氧化铝和权利要求1所述的非晶态阻燃
9.根据权利要求8所述的阻燃材料，其特征在于：将热塑性聚烯烃材料100质量份、氢氧化铝150质量份、非晶态阻燃陶瓷化成炭剂10质量份加入开练机中，在开练机上120度出片，置于设定温度为160℃的平板硫化机中预热2min保压5min制得。
...【技术特征摘要】
1.一种非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料，其特征在于：包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，有机硅树脂置于80±3℃烘箱中烘干4h，再按研究配方称量。
4.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，设定密炼机温度和转速分别为100~110℃和30~40hz，加热熔融时间为10~20min。
5.根据权利要求2所述的非晶态阻燃陶瓷化成炭剂材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，密炼时间为60~70mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建青，汪家克，
申请(专利权)人：苏州百研阻燃材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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