本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米阻燃復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、納米碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。納米材料是指其結(jié)構(gòu)單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因為強相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的特性，例如熔點、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時所表現(xiàn)的性質(zhì)。聚丙烯(PP)是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料，其具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕及耐熱性能，且相比于PBT塑料，PP的價格相對較低，PP是用量最為廣泛的通用塑料之一，被廣泛應(yīng)用家電、汽車、紡織、OA辦公、家具衛(wèi)浴、食品包裝等行業(yè)。但PP化學(xué)結(jié)構(gòu)決定其極易燃燒，氧指數(shù)為17.4～18.5，屬易燃材料，極易傳播火焰，使PP在許多領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，人民越來越關(guān)注生命財產(chǎn)的保護，阻燃材料的開發(fā)前景廣闊。專利申請?zhí)枮?01310178355.5公開了一種阻燃納米復(fù)合材料，采用阻燃劑、抗氧劑、增韌劑、納米氧化物粉體對聚乙烯樹脂進行改性，其選用的阻燃劑三氧化二銻、氫氧化鎂或氫氧化鋁為無機阻燃劑，阻燃效果一般，使用量大，已造成復(fù)合材料性能降低，且所用的阻燃劑不溶于去離子水，致使反應(yīng)難徹底，制備的復(fù)合材料性能不夠穩(wěn)定?；谏鲜鲫愂觯景l(fā)明提出了一種納米阻燃復(fù)合材料及其制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種納米阻燃復(fù)合材料及其制備方法。

一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂30～50份、環(huán)氧樹脂15～25份、聚對苯二甲酸乙二酯20～30份、納米材料5～15份、納米碳纖維8～15份、乙酸乙酯6～10份、沸石2～6份、阻燃劑0.8～1.5份、穩(wěn)定劑1～3份、潤滑劑1～3份、固化劑1.2～3.6份。

優(yōu)選的，所述的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂35～45份、環(huán)氧樹脂18～22份、聚對苯二甲酸乙二酯22～28份、納米材料8～12份、納米碳纖維10～14份、乙酸乙酯7～9份、沸石3～5份、阻燃劑1～1.4份、穩(wěn)定劑1.5～2.5份、潤滑劑1.5～2.5份、固化劑1.5～3份。

優(yōu)選的，所述的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂40份、環(huán)氧樹脂20份、聚對苯二甲酸乙二酯25份、納米材料10份、納米碳纖維12份、乙酸乙酯8份、沸石4份、阻燃劑1.2份、穩(wěn)定劑2份、潤滑劑2份、固化劑3份。

優(yōu)選的，所述納米材料包括納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米銀離子和納米銅離子，其中，各組分的重量百分比為納米氧化鋅15～25％、納米二氧化鈦20～40％、納米二氧化硅20～40％、納米銀離子10～20％、納米銅離子5～10％。

優(yōu)選的，所述阻燃劑為溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑、磷系阻燃劑和氮系阻燃劑中的至少一種。

本發(fā)明還提出了一種納米阻燃復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的聚丙烯樹脂、環(huán)氧樹脂和聚對苯二甲酸乙二酯分別進行高溫軟化，然后以300～480r/min的轉(zhuǎn)速進行攪拌混合，攪拌0.6～1h，得混合樹脂；

S2、加入所述比重的沸石、納米材料、納米碳纖維和阻燃劑加入到研磨機中，加入所述比重的乙酸乙酯，進行研磨混合三次，每次研磨3～8min，得混合助劑；

S3、將步驟S1中的混合樹脂降溫至80～110℃，加入步驟S2所得的混合助劑和所述比重的穩(wěn)定劑和潤滑劑，以步驟S1中的轉(zhuǎn)速混合攪拌8～15min，得混合料；

S4、將步驟S3中所得的混合料加入到雙螺桿擠出機中，在高溫120～150℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后，經(jīng)切粒機切粒即得。

優(yōu)選的，所述步驟S1中聚丙烯樹脂的加熱溫度為165～180℃，加熱時間為1～3h；環(huán)氧樹脂的加熱溫度為136～152℃，加熱時間為1～3h、聚對苯二甲酸乙二酯的加熱溫度為238～250℃，加熱時間為2～2.5h。

本發(fā)明提出的一種納米阻燃復(fù)合材料，其具有顯著的阻燃性能、抗菌性和抗老化性，其力學(xué)性能好，耐低溫沖擊性好，本發(fā)明還提出了一種納米阻燃復(fù)合材料的制備方法，采用性能優(yōu)良且能相互補強的樹脂進行共混，然后對共混后的樹脂進行改性，制備方法簡單、制備條件溫和，本發(fā)明所用阻燃劑均為環(huán)保阻燃劑，用量少，不會降低復(fù)合材料的性能，其阻燃效果好，安全環(huán)保，燃燒時不會對環(huán)境造成污染，本發(fā)明所得復(fù)合材料性能穩(wěn)定，可得廣泛應(yīng)用。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步解說。

實施例一

本發(fā)明提出的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂42份、環(huán)氧樹脂18份、聚對苯二甲酸乙二酯22份、納米材料8份、納米碳纖維12份、乙酸乙酯8份、沸石4份、氮系阻燃劑1份、穩(wěn)定劑1份、潤滑劑2.5份、固化劑2.4份。

所述納米材料包括納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米銀離子和納米銅離子，其中，各組分的重量百分比為納米氧化鋅18％、納米二氧化鈦30％、納米二氧化硅29％、納米銀離子15％、納米銅離子8％。

其制備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的聚丙烯樹脂加熱至168℃，加熱2.5h，將所述比重的環(huán)氧樹脂加熱至140℃，加熱2.5h，將所述比重的聚對苯二甲酸乙二酯加熱至240℃，加熱2.2h后，將上述完成加熱軟化操作的樹脂以400r/min的轉(zhuǎn)速進行攪拌混合，攪拌0.8h，得混合樹脂；

S2、加入所述比重的沸石、納米材料、納米碳纖維和氮系阻燃劑加入到研磨機中，加入所述比重的乙酸乙酯，進行研磨混合三次，每次研磨4min，得混合助劑；

S3、將步驟S1中的混合樹脂降溫至100℃，加入步驟S2所得的混合助劑和所述比重的穩(wěn)定劑和潤滑劑，以步驟S1中的轉(zhuǎn)速混合攪拌8min，得混合料；

S4、將步驟S3中所得的混合料加入到雙螺桿擠出機中，在高溫140℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后，經(jīng)切粒機切粒即得。

實施例二

本發(fā)明提出的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂50份、環(huán)氧樹脂15份、聚對苯二甲酸乙二酯28份、納米材料12份、納米碳纖維10份、乙酸乙酯9份、沸石3份、溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑1.2份、穩(wěn)定劑1.5份、潤滑劑2份、固化劑1.8份。

所述納米材料包括納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米銀離子和納米銅離子，其中，各組分的重量百分比為納米氧化鋅22％、納米二氧化鈦25％、納米二氧化硅36％、納米銀離子12％、納米銅離子5％。

其制備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的聚丙烯樹脂加熱至175℃，加熱2h，將所述比重的環(huán)氧樹脂加熱至150℃，加熱1.5h，將所述比重的聚對苯二甲酸乙二酯加熱至245℃，加熱2.1h后，將上述完成加熱軟化操作的樹脂以350r/min的轉(zhuǎn)速進行攪拌混合，攪拌0.9h，得混合樹脂；

S2、加入所述比重的沸石、納米材料、納米碳纖維和溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑加入到研磨機中，加入所述比重的乙酸乙酯，進行研磨混合三次，每次研磨6min，得混合助劑；

S3、將步驟S1中的混合樹脂降溫至80℃，加入步驟S2所得的混合助劑和所述比重的穩(wěn)定劑和潤滑劑，以步驟S1中的轉(zhuǎn)速混合攪拌15min，得混合料；

S4、將步驟S3中所得的混合料加入到雙螺桿擠出機中，在高溫120℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后，經(jīng)切粒機切粒即得。

實施例三

本發(fā)明提出的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂48份、環(huán)氧樹脂22份、聚對苯二甲酸乙二酯25份、納米材料10份、納米碳纖維8份、乙酸乙酯6份、沸石2份、磷系阻燃劑0.8份、穩(wěn)定劑3份、潤滑劑1份、固化劑2.8份。

所述納米材料包括納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米銀離子和納米銅離子，其中，各組分的重量百分比為納米氧化鋅25％、納米二氧化鈦20％、納米二氧化硅28％、納米銀離子18％、納米銅離子9％。

其制備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的聚丙烯樹脂加熱至180℃，加熱1h，將所述比重的環(huán)氧樹脂加熱至136℃，加熱3h，將所述比重的聚對苯二甲酸乙二酯加熱至238℃，加熱2.4h后，將上述完成加熱軟化操作的樹脂以480r/min的轉(zhuǎn)速進行攪拌混合，攪拌0.6h，得混合樹脂；

S2、加入所述比重的沸石、納米材料、納米碳纖維和磷系阻燃劑加入到研磨機中，加入所述比重的乙酸乙酯，進行研磨混合三次，每次研磨5min，得混合助劑；

S3、將步驟S1中的混合樹脂降溫至110℃，加入步驟S2所得的混合助劑和所述比重的穩(wěn)定劑和潤滑劑，以步驟S1中的轉(zhuǎn)速混合攪拌10min，得混合料；

S4、將步驟S3中所得的混合料加入到雙螺桿擠出機中，在高溫150℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后，經(jīng)切粒機切粒即得。

實施例四

本發(fā)明提出的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂45份、環(huán)氧樹脂25份、聚對苯二甲酸乙二酯20份、納米材料15份、納米碳纖維15份、乙酸乙酯10份、沸石5份、氮系阻燃劑1.5份、穩(wěn)定劑2.5份、潤滑劑3份、固化劑3.6份。

所述納米材料包括納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米銀離子和納米銅離子，其中，各組分的重量百分比為納米氧化鋅15％、納米二氧化鈦34％、納米二氧化硅34％、納米銀離子10％、納米銅離子7％。

其制備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的聚丙烯樹脂加熱至165℃，加熱3h，將所述比重的環(huán)氧樹脂加熱至152℃，加熱1h，將所述比重的聚對苯二甲酸乙二酯加熱至250℃，加熱2h后，將上述完成加熱軟化操作的樹脂以300r/min的轉(zhuǎn)速進行攪拌混合，攪拌1h，得混合樹脂；

S2、加入所述比重的沸石、納米材料、納米碳纖維和氮系阻燃劑加入到研磨機中，加入所述比重的乙酸乙酯，進行研磨混合三次，每次研磨8min，得混合助劑；

S3、將步驟S1中的混合樹脂降溫至95℃，加入步驟S2所得的混合助劑和所述比重的穩(wěn)定劑和潤滑劑，以步驟S1中的轉(zhuǎn)速混合攪拌12min，得混合料；

S4、將步驟S3中所得的混合料加入到雙螺桿擠出機中，在高溫130℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后，經(jīng)切粒機切粒即得。

實施例五

本發(fā)明提出的一種納米阻燃復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂40份、環(huán)氧樹脂20份、聚對苯二甲酸乙二酯30份、納米材料5份、納米碳纖維9份、乙酸乙酯7份、沸石6份、溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑0.9份、穩(wěn)定劑2份、潤滑劑1.5份、固化劑3份。

所述納米材料包括納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米銀離子和納米銅離子，其中，各組分的重量百分比為納米氧化鋅20％、納米二氧化鈦28％、納米二氧化硅22％、納米銀離子20％、納米銅離子10％。

其制備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的聚丙烯樹脂加熱至178℃，加熱1.5h，將所述比重的環(huán)氧樹脂加熱至144℃，加熱2h，將所述比重的聚對苯二甲酸乙二酯加熱至242℃，加熱2.5h后，將上述完成加熱軟化操作的樹脂以420r/min的轉(zhuǎn)速進行攪拌混合，攪拌0.7h，得混合樹脂；

S2、加入所述比重的沸石、納米材料、納米碳纖維和溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑加入到研磨機中，加入所述比重的乙酸乙酯，進行研磨混合三次，每次研磨3min，得混合助劑；

S3、將步驟S1中的混合樹脂降溫至90℃，加入步驟S2所得的混合助劑和所述比重的穩(wěn)定劑和潤滑劑，以步驟S1中的轉(zhuǎn)速混合攪拌9min，得混合料；

S4、將步驟S3中所得的混合料加入到雙螺桿擠出機中，在高溫135℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后，經(jīng)切粒機切粒即得。

將上述實施例一～五中制備出的納米阻燃復(fù)合材料的阻燃性能進行分析比較，得出如下結(jié)果：

備注：阻燃性按UL-94標準判斷。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。