一种膨胀型珍珠岩用于制备聚合物复合材料的方法
【专利摘要】本发明涉及一种膨胀型珍珠岩用于制备聚合物复合材料的方法，包括膨胀型珍珠岩和聚合物按2-60：98-60重量比混合，使膨胀型珍珠岩均匀分散于聚合物基体中，然后成型得到聚合物复合材料制品；所述膨胀型珍珠岩是一种由天然的矿物珍珠岩经高温膨化的产物，内部是蜂窝状多孔结构；所述的聚合物是通用塑料、工程塑料、橡胶中的一种或一种以上。形成具优良隔热阻燃性能的聚合物复合材料；克服现有粘土类添加剂无法显著改善阻燃性能的缺陷，而且填料廉价易得，环保无毒，没有粉尘污染。
【专利说明】一种膨胀型珍珠岩用于制备聚合物复合材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚合物复合材料【技术领域】，具体是指膨胀型珍珠岩微粉用于制备聚合 物复合材料的方法。
【背景技术】
[0002] 向聚合物中添加无机填料是改善聚合物性能的一个重要手段，由于填料的尺寸稳 定性，在填充的聚合物中，聚合物界面区域内的分子链运动受到限制，热变形温度提高，热 稳定性提高，延缓了燃烧过程中的热传导，使聚合物的热释放速率得到显著的下降，并且价 格低廉的填料还可以降低聚合物的成本，提高其市场竞争力。
[0003] 本实验采用的膨胀型珍珠岩微粉，粒径可以达到微米级或者纳米级，在聚合物中 分散均匀，不易团聚，且颜色为纯白，不会限制此聚合物复合材料的使用范围。膨胀型珍珠 岩的多孔结构，可以很好地起到抑烟隔热的作用，克服了传统的无机填料对氧指数的提升 量不大，并且燃烧时炭层无明显膨胀的缺点，此珍珠岩微粉可以使聚合物在燃烧时形成良 好的膨胀型炭层，氧指数较纯的聚合物提升1-7个单位，锥形量热结果显示，添加了珍珠岩 微粉的聚合物最大热释放速率得到显著的下降。
【发明内容】
[0004] 本发明主要解决了传统无机填料在阻燃上的缺陷，提供了一种膨胀珍珠岩用于制 备聚合物复合材料的方法，形成具有良好阻燃隔热性能的聚合物复合材料；克服了现有无 机填料分散困难的缺点，而且填料廉价易得，无毒环保，无粉尘污染。
[0005] 本发明的膨胀珍珠岩用于制备聚合物复合材料的方法包括：膨胀型珍珠岩和聚合 物按2-60:98-60重量比混合，使膨胀型珍珠岩均匀分散于聚合物基体中，然后成型得到聚 合物复合材料制品。
[0006] 所述膨胀型珍珠岩是一种经由天然的珍珠岩加工的产物，是珍珠岩矿砂经预热， 瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。其原理为：珍珠 岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，经预热焙烧，急速加热（l〇〇(TC以上），矿砂中水分汽 化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构，膨胀型珍珠岩中含有68. 4-74% 的 Si02、4% -5%的 Na20、2% _3%的 K20 还有少量的 A1203、Fe203、CaO、]\%0和 H20。具有高 孔隙率、比表面积大、超轻质量和隔热效果显著的特点。
[0007] 所述的聚合物是通用塑料、工程塑料、橡胶中的一种或一种以上。
[0008] 所述的通用塑料包括聚乙烯（PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)、聚丙烯（PP)、聚 1- 丁烯（PB)、环烯烃共聚物（C0C)、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)、聚氯乙烯（PVC)、聚苯乙 烯（PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、酚醛树脂、 氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯（PU)等通用塑料中的一种或者多种混合物。
[0009] 所述的工程塑料包括聚酰胺（PA)、聚甲醛（Ρ0Μ)、聚碳酸酯（PC)、改性聚苯醚 (ΜΡΡ0)等通用工程塑料和含氟树脂（PTFE和PVDF)、聚酰亚胺（PI)、聚苯硫醚（PPS)、聚芳 酯（PAR)等特种工程塑料中的一种或者多种混合物。
[0010] 所述的橡胶包括天然橡胶（NR)和合成橡胶，如丁苯橡胶（SBR)、乙烯-醋酸乙烯共 聚物（EVA)、顺丁橡胶（BR)、异戊橡胶（IR)、乙丙橡胶（EPM和EPDM)、丁基橡胶（IIR)、丁腈 橡胶（NBR)、聚氨酯橡胶（PU)等橡胶中的一种或者多种混合物。
[0011] 膨胀珍珠岩和聚合物可用现有常用的混合设备和成型设备进行混合和成型。比如 双螺杆挤出机可以对热塑性塑料进行混合加工挤出，并用压片机或注塑机等设备成型；研 磨机和搅拌机可以混合热固性塑料类等；双辊可以对橡胶类聚合物进行混合加工。
[0012] 本发明与现有无机填料聚合物复合材料相比，具有以下优点：
[0013] 1、本发明采用的膨胀型珍珠岩源自天然矿石经简单加工而成，珍珠岩矿在我国有 着丰富的储量，价格低廉，矿石质量好，可以使复合材料的成本得到大幅度的降低，具有市 场竞争力。
[0014] 2、本发明制备的聚合物复合材料可应用于制造各种通用塑料、工程塑料和橡胶制 品。
[0015] 3、本发明制备的膨胀珍珠岩聚合物复合材料的热分解温度和阻燃性能得到了显 著提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 附图是本发明实施例提供的膨胀型珍珠岩/乙烯-醋酸乙烯共聚物复合材料与纯 乙烯-醋酸乙烯共聚物热释放速率对比图。
【具体实施方式】
[0017] 结合以下实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发 明，并非用于限定本发明的范围。
[0018] 实施例1
[0019] (1)将膨胀型珍珠岩进行筛分，研磨。在80°C的烘箱中烘干5h。
[0020] (2)称取5g膨胀珍珠岩微粉，95g聚丙烯树脂，均匀混合后用双螺杆挤出机进行熔 融共混。
[0021] (3)将步骤（2)中得到的混合物经过注塑机加工，注塑成型得到聚丙烯膨胀珍珠 岩复合材料制品。
[0022] 所得复合材料经过透射电镜和扫描电镜观察，发现膨胀型珍珠岩微粉在聚丙烯基 体分散均匀，说明已经制得了膨胀珍珠岩/聚合物复合材料。
[0023] 表1膨胀型珍珠岩的对聚丙烯阻燃性能的影响
[0024]
【权利要求】
1. 一种膨胀型珍珠岩用于制备聚合物复合材料的方法，其特征在于：烘干后的膨胀型 珍珠岩微粉和聚合物按2-60:98-60重量比混合，使膨胀型珍珠岩微粉均匀分散于聚合物 基体中，然后成型得到聚合物复合材料制品。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述膨胀型珍珠岩是一种由天然的矿物珍 珠岩经高温膨化的产物，内部是蜂窝状多孔结构；所述的聚合物是通用塑料、工程塑料、橡 胶中的一种或一种以上。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的通用塑料包括聚乙烯（PE)、乙 烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)、聚丙烯（PP)、聚1- 丁烯（PB)、环烯烃共聚物（COC)、乙烯-醋 酸乙烯共聚物（EVA)、聚氯乙烯（PVC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚 物（ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯 (PU)等通用塑料中的一种或者多种混合物。
4. 根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的工程塑料包括聚酰胺（PA)、聚甲 醛（POM)、聚碳酸酯（PC)、改性聚苯醚（MPPO)等通用工程塑料和含氟树脂（PTFE和PVDF)、 聚酰亚胺（PI)、聚苯硫醚（PPS)、聚芳酯（PAR)等特种工程塑料中的一种或者多种混合物。
5. 根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的橡胶包括天然橡胶（NR)和合成 橡胶，如丁苯橡胶（SBR)、顺丁橡胶（BR)、异戊橡胶（IR)、乙丙橡胶（EPM和EPDM)、丁基橡胶 (IIR)、丁腈橡胶（NBR)、聚氨酯橡胶（PU)等橡胶中的一种或者多种混合物。
6. 根据权利要求1中所述的方法，其特征在于要对膨胀型珍珠岩进行筛分和研磨，保 证膨胀珍珠岩微粉的粒径在100目到2000目之间。
7. 根据权利要求1-6中所述的方法，其特征在于要对膨胀型珍珠岩进行充分烘干。烘 干温度在60°C -KKTC，烘干时间在4-6h。
【文档编号】C08L75/04GK104194045SQ201410356297
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】张胜, 陈宸, 谷晓昱 申请人:北京化工大学