纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阻燃复合材料。
【背景技术】
[0002]聚乙烯(PE)具有电绝缘性能好、介电常数小、介电损耗小和化学稳定性优良等优点，是电线电缆中广泛使用的材料之一。但聚乙烯的阻燃性差，氧指数仅为17.4，是易燃材料，其燃烧热值高，在燃烧时热释放速率大、火焰传播速度快，不易熄灭，同时聚乙烯燃烧时产生熔滴还可能会引燃其他可燃物燃烧，加剧了火灾的破坏程度，对人们的生命安全形成巨大的威胁，由此限制其发展。因此，无卤、低烟、低毒成为阻燃聚乙烯的发展方向。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为了解决聚乙烯的阻燃性差的技术问题，提供了一种纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法。
[0004]纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法:
[0005]一、将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，悬浊液中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为(3?98):5:5，悬浊液中悬浊物(纳米氧化铋和氢氧化铝)质量与酒精的比例为I?300g:lL ；
[0006]二、将步骤一所得的悬浊液倒入球磨罐中，磨球与物料的质量比为15:1，以50?300r/min的转速球磨I?10h，然后在60°C烘24小时，得到混合粉体；
[0007]三、将混合粉体在流变仪中混炼，一区温度为120°C，二区温度为130°C，三区温度为120°C，转速为50?65r/min，当扭矩稳定时停止混炼，再放到平板硫化机中，在平板硫化机压力为O?lOMPa，模压温度为IlCTC?130°C的条件下热压成型5min?30min，冷却至室温，即得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料。
[0008]纳米氧化铋作为无机阻燃剂具有分解吸热、抑烟等阻燃性能。氢氧化铝是目前最常用的无机阻燃剂之一，氢氧化铝本身具有阻燃、消烟、填充3个功能，通过吸收热分解产生的热量，降低体系温度从而起到阻燃效果，因其不挥发、无毒，被誉为无公害无机阻燃剂。
[0009]无机粒子作为阻燃剂既提高了聚乙烯阻燃性能的同时也不降低其自身的机械性能并且不产生有毒气体。
[0010]本发明制备工艺及所需设备简单，成本低廉，容易实施，制备所得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料中复合阻燃剂(纳米氧化铋和氢氧化铝)显著提高了聚乙烯的阻燃性能，其热释放速率峰值和总热释放速率均比纯聚乙烯低，而且随着阻燃剂含量增加降低越多。所制备的纳米氧化铋和氢氧化铋/聚乙烯阻燃复合材料，能够应用于阻燃电线电缆中。
【附图说明】
[0011]图1是聚乙烯和实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的热释放速率(HHR)对比曲线，图中I表示聚乙烯的热释放速率(HHR)曲线，2表示实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的热释放速率(HHR)曲线；
[0012]图2是聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO生成速率(COP)对比曲线，图中I表示聚乙烯的CO生成速率(COP)曲线，2表示实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的CO生成速率(COP)曲线；
[0013]图3是聚乙烯和本实验制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的0)2生成速率(CO2P)对比曲线，图中I表示聚乙烯的0)2生成速率(CO2P)曲线，2表示实验一制备的纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的0)2生成速率(CO2P)曲线；
【具体实施方式】
[0014]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0015]【具体实施方式】一:本实施方式纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料的制备方法:
[0016]一、将纳米氧化铋、氢氧化铝和聚乙烯倒入酒精中并混合，得到悬浊液，悬浊液中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为(3?98):5:5，悬浊液中悬浊物(纳米氧化铋和氢氧化铝)质量与酒精的比例为I?300g:lL ；
[0017]二、将步骤一所得的悬浊液倒入球磨罐中，磨球与物料的质量比为15:1，以50?300r/min的转速球磨I?10h，然后在60°C烘24小时，得到混合粉体；
[0018]三、将混合粉体在流变仪中混炼，一区温度为120°C，二区温度为130°C，三区温度为120°C，转速为50?65r/min，当扭矩稳定时停止混炼，再放到平板硫化机中，在平板硫化机压力为O?lOMPa，模压温度为IlCTC?130°C的条件下热压成型5min?30min，冷却至室温，即得纳米氧化铋和氢氧化铝/聚乙烯阻燃复合材料。
[0019]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为98:1:1。其它与【具体实施方式】一相同。
[0020]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为97:1.5:1.5。其它与【具体实施方式】一或二之一相同。
[0021]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是步骤一中聚乙烯、纳米氧化铋与氢氧化铝的质量比为95:2.5:2.5。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0022]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是步骤二中以100r/min的转速球磨4h。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0023]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是步骤二中以200r/min的转速球磨6h。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0024]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是步骤二中以300r/min的转速球磨8h。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0025]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是步骤三中流变仪转速为50r/min。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0026]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是步骤三中流变仪转