一种钴酸镍作为阻燃协效剂的应用

1.本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种钴酸镍作为阻燃协效剂的应用。


背景技术：

2.聚合物具有质轻、比强度高、化学稳定性好等优点，已成为人们日常生活中不可或缺的材料。然而，绝大部分聚合物都属于易燃材料，遇火易发生熔融、流淌，且火焰蔓延很快，严重危害人们的生命和财产安全。为提高聚合物的阻燃性能，在聚合物中加入阻燃剂是一种简单、有效的方法。膨胀型阻燃剂（ifr）具有相对环保、低毒等特点在聚合物中广泛使用，但是其添加量较大，严重影响材料的其他性能。加入一些阻燃协效剂可以提高ifr的阻燃效率，适当降低ifr的用量。


技术实现要素：

3.为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的旨在提供一种钴酸镍作为阻燃协效剂的应用。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种钴酸镍作为阻燃协效剂的应用。
5.较好地，钴酸镍作为膨胀性阻燃剂的阻燃协效剂。
6.较好地，钴酸镍的用量为膨胀性阻燃剂的1~15 wt%。
7.较好地，钴酸镍和膨胀性阻燃剂加入到聚合物中制备阻燃聚合物。
8.较好地，所述膨胀性阻燃剂由酸源、气源和碳源按质量比3∶（0~2）∶（0~2）组成；所述酸源为聚磷酸铵，所述气源为聚磷酸铵、尿素、三聚氰胺、聚酰胺的一种或混合物，所述碳源为季戊四醇、双季戊四醇、淀粉、乙二醇、酚醛树脂的一种或混合物；其中，聚磷酸铵同时含有磷和氮，所以既可以作为酸源，也可以作为气源；在非含氧聚合物中必须加入碳源，在含氧聚合物中可以少加或者不加碳源，如环氧树脂，不需要加或者少加碳源。
9.较好地，所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、不饱和聚酯、聚氨酯、尼龙或环氧树脂。
10.钴酸镍（nico2o4）属于双金属氧化物，是一种重要的功能材料。由于其特殊的结构和物理化学性质，钴酸镍在电化学、催化、吸附等方面有十分重要的应用。但是，尚未发现钴酸镍作为膨胀性阻燃剂的协效剂在聚合物中的应用。
11.有益效果：本发明将钴酸镍作为膨胀性阻燃剂的阻燃协效剂应用在聚合物中，少量添加钴酸镍能明显提升膨胀性阻燃剂在聚合物中的阻燃性能，降低膨胀性阻燃剂在聚合物中的添加量；在钴酸镍添加量为1.5wt%、膨胀性阻燃剂添加量为18.5wt%条件下，聚丙烯的极限氧指数可以达到34.5，ul
‑
94垂直燃烧等级达到v
‑
0级；在钴酸镍添加量为0.25wt%、膨胀性阻燃剂添加量为9.75wt%条件下，环氧树脂的极限氧指数可以达到30.6，ul
‑
94垂直燃烧等级达到v
‑
0级。
附图说明
12.图1：实施例1所得产物与对比样品的锥形量热测试获得的热释放率曲线图。
具体实施方式
13.下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
14.实施例1称取聚丙烯（pp）80 g、钴酸镍1.5g、膨胀性阻燃剂18.5 g（聚磷酸铵（app）13.9 g，季戊四醇（per）4.6 g）进行混合，然后采用双螺杆挤出机加工制样，得到阻燃pp，样品记作pp2；在加工工程中，双螺杆挤出机的料筒温度控制在160~170℃，转速为50 r/min，注射区的温度为190 ℃，模板区的温度为70 ℃。
15.为了对比研究，按上述同样加工方法制备样品，其中不加钴酸镍和膨胀性阻燃剂的样品，记作pp0；不加钴酸镍的样品，记作pp1。
16.实施例2与实施例1的区别在于原料用量调整为：聚丙烯（pp）80 g、钴酸镍2.0 g、膨胀性阻燃剂18.0 g（聚磷酸铵（app）13.5 g，双季戊四醇（dper）4.5g）；其它制备过程同实施例1。所得样品记作pp3。
17.实施例3称取环氧树脂（ep）80 g、钴酸镍0.25 g、膨胀性阻燃剂（聚磷酸铵（app））9.75 g进行混合，随后，加入10 g固化剂间苯二胺继续混合90 s，将所得的粘稠混合液倒入聚四氟乙烯模具并在80 ℃下固化1 h，然后在150 ℃条件下再保持2 h，得到阻燃ep复合材料，样品记作ep2。
18.为了对比研究，按上述同样加工方法制备样品，其中不加钴酸镍和膨胀性阻燃剂的样品，记作ep0；不加钴酸镍的样品，记作ep1。
19.实施例4与实施例3的区别在于原料和用量调整为：环氧树脂（ep）80 g、钴酸镍0.5 g、膨胀性阻燃剂9.5 g（聚磷酸铵（app）9.0 g、乙二醇0.5 g）；其它制备过程同实施例1。所得样品记作ep3。
20.阻燃性能测试方法：（1）极限氧指数loi测试：参照 gb/t 2406
‑
1993，将所得样板制样（自撑材料，型式iv，样品尺寸100 mm
×ꢀ
6.5mm
ꢀ×ꢀ
3 mm）用于测试极限氧指数loi。
21.（2）垂直燃烧等级（ul
‑
94）测试：参照 gb/t 2408
‑
2008，实验方法b
‑
垂直燃烧法，样品尺寸为125 mm
×ꢀ
13mm
ꢀ×ꢀ
3 mm。
22.（3）锥形量热测试：依据标准iso 5660 测试锥形量热，样品尺寸为125 mm
×ꢀ
13mm
ꢀ×ꢀ
3 mm，热辐射为35kw/m2。
23.测试结果：pp0、pp1、pp2、pp3的锥形量热测试获得的热释放率曲线图见图1，pp0、pp1、pp2、pp3的极限氧指数、垂直燃烧和锥形量热测试数据见表1，ep0、ep1、ep2、ep3的极限氧指数和垂直燃烧见表2。
24.从表1数据和图1中的曲线可以看出：相对于对比样品（pp0和pp1），实施例1所得的产物（pp2）、实施例2所得的产物（pp2）的氧指数loi得到大幅提高，ul94达到v0等级，热释放速率峰值（phrr）值得到降低，表明实施例1
‑
2所得的产物相对于对比样品，显示出最好的阻燃性能。说明：钴酸镍的加入提升了聚丙烯复合材料的阻燃性能，显示出了良好的阻燃性能。
25.从表2数据可以看出：相对于对比样品（纯ep0和ep1），实施例3所得的产物（ep2）、实施例4所得的产物（ep3）的氧指数loi得到提高，ul94达到v0等级，表明实施例3
‑
4所得的产物相对于对比样品，显示出最好的阻燃性能。说明：钴酸镍的加入提升了环氧树脂复合材料的阻燃性能，显示出了良好的阻燃性能。


技术特征：
1.一种钴酸镍作为阻燃协效剂的应用。2.如权利要求1所述的钴酸镍作为阻燃协效剂的应用，其特征在于：钴酸镍作为膨胀性阻燃剂的阻燃协效剂。3.如权利要求2所述的钴酸镍作为阻燃协效剂的应用，其特征在于：钴酸镍的用量为膨胀性阻燃剂的1~15 wt%。4.如权利要求3所述的钴酸镍作为阻燃协效剂的应用，其特征在于：钴酸镍和膨胀性阻燃剂加入到聚合物中制备阻燃聚合物。5.如权利要求2~4之任一所述的钴酸镍作为阻燃协效剂的应用，其特征在于：所述膨胀性阻燃剂由酸源、气源和碳源按质量比3∶（0~2）∶（0~2）组成；所述酸源为聚磷酸铵，所述气源为聚磷酸铵、尿素、三聚氰胺、聚酰胺的一种或混合物，所述碳源为季戊四醇、双季戊四醇、淀粉、乙二醇、酚醛树脂的一种或混合物。6.如权利要求4所述的钴酸镍作为阻燃协效剂的应用，其特征在于：所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、尼龙或环氧树脂。

技术总结
本发明属于阻燃材料领域，公开一种钴酸镍作为阻燃协效剂的应用。本发明将钴酸镍作为膨胀性阻燃剂的阻燃协效剂应用在聚合物中，少量添加钴酸镍能明显提升膨胀性阻燃剂在聚合物中的阻燃性能，降低膨胀性阻燃剂在聚合物中的添加量。添加量。添加量。


技术研发人员：李志伟 赵文静 李小红 张治军
受保护的技术使用者：河南大学
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2021/10/26