一种可陶瓷化阻燃高分子复合材料及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种可陶瓷化阻燃高分子复合材料。 技术背景
[0002] 中国专利CN1095181采用云母带、不燃硅涂料及PVC/氧化镧/氧化铈混合塑料， 制成具有高耐火、耐高温且燃烧时低烟无卤的高耐火电缆。此专利缺点是成本高，无成瓷 性。中国专利CN101169993采用耐火无机纤维隔热材料和硅基弹性体复合材料制成隔热耐 火电缆。此专利缺点是成本高，无成瓷性。中国专利CN1480958采用矿物质膨胀材料制成隔 热耐火电缆，该电缆能在750°C火焰中承受相应额定电压正常工作90分钟(符合GB12666. 6 标准要求）或180分钟(符合IEC331标准要求)。此专利缺点是工艺复杂，无成瓷性。中国 专利CN1710670采用云母带、金属护套和无机耐火膨胀材料制成可在800°C以下温度环境 中长期运行的耐火电缆。此专利缺点是工艺复杂，无成瓷性。中国专利CN1973019A的防火 陶瓷化组合物包含矿物硅酸盐，在不超过800°C的温度下形成液相的至少一种无机磷酸盐， 至少包含50%重量百分比的有机聚合物的聚合物基组合物。该防火陶瓷化组合物使用于 制造耐火电缆、聚氨酯泡沫等。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高。中国 专利CN1320556C的耐火电缆，包括至少一根导体和至少一层耐火包裹层的电缆，其中耐火 包裹层包含至少一种燃烧温度范围在最低温度与最高温度T 2之间的有机聚合物；（至少 一种玻璃料；至少一种惰性化合物；其中所述惰性化合物的软化点温度或熔融温度不低于 l〇〇〇°C ;所述温度范围的选择要使玻璃料流到惰性化合物和燃烧过的有机聚合物上，从而 形成固态炭耐火包裹层。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高，无阻燃性。 中国专利101404189B发明了一种快速陶瓷化耐火电缆料及其制备方法，采用乙烯-醋酸乙 烯酯共聚物EVA，线性低密度聚乙烯LLDPE与成瓷填料，阻燃剂，抗氧剂，润滑剂，偶联剂共 混挤出制备耐火电缆料，在750°C及更高的温度下，该电缆料能够在10分钟内瓷化，瓷化物 可保证线路在750°C-950 °C下正常运行超过90分钟。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成 瓷要求的温度高，电缆料力学性能差。
[0003] 总之，在现有技术中，耐火高分子复合材料的缺点是应用范围窄，成本高，形成的 陶瓷强度差，成瓷要求的温度高，阻燃效果差。
[0004] 因此，亟待开发一种成瓷温度低、成瓷效果好、阻燃效果优良且成本低、应用范围 广的阻燃可瓷化高分子复合材料。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于聚烯烃或基于聚氨酯弹性体， 该复合材料按重量份计，包括如下组分： 聚烯烃类树脂或热塑性聚氨酯弹性体 30-40份 成瓷填料 25-45份 无卤阻燃剂 20-30份 协效阻燃剂 1-5份 增塑剂 1-3份 抗氧剂 0. 5-2份 交联剂 0. 02-0. 15份 所述成瓷填料包括低软化点玻璃粉和至少一种硅酸盐矿物填料。
[0006] 优选的，所述聚烯烃类塑料或弹性体为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、 线性低密度聚乙烯LLDPE、聚丙烯PP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、乙烯-辛烯共聚物P0E、 热塑性聚氨酯弹性体TPU中的至少一种。
[0007] 优选的，所述硅酸盐矿物填料为高岭土、云母、滑石粉、硅灰石中的至少一种。
[0008] 优选的，所述硅酸盐矿物填料还包括玻璃纤维。
[0009] 所述低软化点玻璃粉为氧化铅玻璃粉、氧化铋玻璃粉、磷酸盐玻璃粉、硼酸盐玻璃 粉中的一种，软化点在300-500°C之间。硅酸盐的熔点在800-1500°C之间。其中，低软化点 玻璃粉用量为成瓷填料总质量的的40-75%，其余为硅酸盐矿物填料。
[0010] 所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵（APP)、聚磷酸铵（APP)与成炭剂（CA)复配物、改性聚 磷酸铵（MAPP)、次磷酸铝（AP)、磷酸三苯酯（TPP)、三聚氰胺磷酸盐（MP)、三聚氰胺聚磷酸 盐（MPP)、三聚氰胺焦磷酸盐（MPyP)、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA)、2-羧乙基苯基次膦酸三聚 氰胺盐（CMA)、三聚氰胺次磷酸盐（MHPA)、三聚氰胺亚磷酸盐（MP0A)中的至少一种； 所述改性聚磷酸铵为哌嗪改性聚磷酸铵、乙二胺改性聚磷酸铵、二乙烯三胺改性聚磷 酸铵和羟乙基乙二胺改性聚磷酸铵中的一种； 所述成炭剂的结构式为： n 为 10-20 ;
【主权项】
1. 一种可陶瓷化阻燃高分子复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份计，包括如 下组分： 聚烯烃类树脂或热塑性聚氨酯弹性体 30-40份 成瓷填料 25-45份 无卤阻燃剂 20-30份 协效阻燃剂 1-5份 增塑剂 1-3份 抗氧剂 0. 5-2份 交联剂 0. 02-0. 15份 所述成瓷填料包括低软化点玻璃粉和硅酸盐矿物填料。
2. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚烯烃类树脂为高密度聚乙烯、 低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、 热塑性聚氨酯弹性体中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述硅酸盐矿物填料为高岭土、云 母、滑石粉、硅灰石中的至少一种。
4. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述成瓷填料还包括玻璃纤维。
5. 根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述低软化点玻璃粉占成瓷填料总 重的 40-75%。
6. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述低软化点玻璃粉为氧化铅玻璃 粉、氧化铋玻璃粉、磷酸盐玻璃粉、硼酸盐玻璃粉中的一种，软化点为300-500°C。
7. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵、聚磷酸 铵与成炭剂复配物、改性聚磷酸铵、次磷酸铝、磷酸三苯酯、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷 酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、2-羧乙基苯基次膦酸三聚氰胺盐、三聚氰胺 次磷酸盐、三聚氰胺亚磷酸盐中的至少一种； 所述改性聚磷酸铵为哌嗪改性聚磷酸铵、乙二胺改性聚磷酸铵、二乙烯三胺改性聚磷 酸铵和羟乙基乙二胺改性聚磷酸铵中的一种； 所述成炭剂的结构式为： η 为 10-20 ;
聚磷酸铵与成炭剂的质量比为3:1。
8. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述协效阻燃剂为水滑石、埃洛石、 氧化铅、氧化镁、氧化锌、有机蒙脱土、氧化钥、氧化锑、五氧化二锑、硼酸锌、氧化镧、氧化 镍、氧化锆中的一种。
9. 根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2 -乙 基己）酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异 丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、 氯代甲氧基脂肪酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的至少一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧 剂 1076、抗氧剂626、抗氧剂168、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂 MB、抗氧剂300中的一种；所述交联剂为过氧化二异丙苯，三烯丙基异氰脲酸酯中的一种。
10.权利要求1所述的一种可陶瓷化阻燃高分子复合材料在阻燃电缆领域的应用。
【专利摘要】本发明提供了基于聚烯烃或基于热塑性聚氨酯弹性体的可陶瓷化阻燃高分子复合材料，该复合材料按重量份计，包括如下组分：聚烯烃类树脂或热塑性聚氨酯弹性体30-40份，成瓷填料25-45份，无卤阻燃剂20-30份，协效阻燃剂 1-5份，增塑剂1-3份，抗氧剂0.5-2份，交联剂0.02-0.15份，所述成瓷填料包括低软化点玻璃粉和硅酸盐矿物填料。本发明还提供了该复合材料在电缆领域上的应用。本发明复合物可在600-1000oC范围内形成致密的陶瓷化产物，形成的陶瓷化产物具有良好的高温强度和阻燃性能，在常温下也具有良好的力学性能。
【IPC分类】C08L23-08, C08L75-04, C08K13-02, C08L23-12, C08L23-06, C08K3-32, C08K5-3492, C08K3-34, C08K7-14, C08K13-04
【公开号】CN104650441
【申请号】CN201510113925
【发明人】王玉忠, 邸宏伟, 邓聪, 李映明, 李瑞敏
【申请人】四川大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月16日