具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法

2023-10-08 05:47:14

專利名稱：具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子複合材料及其製備方法，尤其是涉及一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法。
背景技術：
微波吸收材料是一種重要的功能材料，最先應用於軍事上。塗在飛機、大炮，坦克、潛艇、巡洋艦、飛彈、飛彈發射架和武器倉庫外面，起到保護自己打擊敵人的作用。隨著科學技術的發展，吸波材料在電視廣播、雷達技術、微波暗室和電子器件等民用方面也有著廣泛的用途。PVC材料用途極廣，具有加工性能良好，製造成本低,耐腐蝕,絕緣等良好特點。加入一些阻燃抑煙劑能夠提高PVC的阻燃性能，抑制PVC燃燒過程中有害氣體的釋放。高校化學工程學報2004年6月第18卷第3期報導了在100克的PVC中添加100克的納米氫氧化鎂，其氧指數達到了 30. 1，拉伸強度為13.4MPa。但是這種PVC材料只有阻燃抑煙性能，而沒有微波吸收性能。Journal of Alloys and Compounds 509 (2011) 8398-8400報導了將鐵鋇氧體慘雜A PVC中，鐵鋇氧體與PVC之比為70比30，測試厚度為2. 5mm時，在頻率2_18GHz範圍內，最低反射損失為_40dB。但是填料添加量大，嚴重影響了材料的加工和力學性能，而且材料也不具備阻燃抑煙性能。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有微波吸收特性的阻燃PVC複合材料及製備方法，採用haake密煉機，將阻燃劑、多壁碳納米管、PVC進行共混。加入阻燃劑能夠提高PVC的阻燃抑煙性能，抑制PVC燃燒過程中有害氣體的釋放，加入多壁碳納米管能夠賦予PVC複合材料微波吸收性能。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，包括以下步驟(I)在高速捏合機中依次加入100份PVC樹脂、2-5份熱穩定劑、0. 5-2份潤滑劑、
0.1-4份加工助劑以及30-60份增塑劑，待物料塑化完全，出料，出料溫度控制在80-100°C，得到PVC預混料；(2)在haake密煉機中加入100份PVC預混料，10-150份阻燃劑，5-20份多壁碳納米管，密煉機溫度為130-170°C，混合5-15min，即得到具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料。所述的PVC樹脂的聚合度為800-2000 ;熱穩定劑為有機錫類熱穩定劑或複合鉛鹽熱穩定劑；潤滑劑為氧化聚乙烯或脂肪酸金屬皂類潤滑劑；加工助劑為單硬酯酸甘油酯或丙烯酸酯類的高分子共聚物；增塑劑為鄰苯二甲酸酯類增塑劑。所述的有機錫類熱穩定劑包括月桂酸有機錫、馬來酸脂有機錫、硫醇有機錫、氧化、燒基錫或有機錫TM-181,複合鉛鹽熱穩定劑包括二鹽基硫酸鉛、 鹽基亞憐酸鉛或_ 鹽基硬脂酸鉛；所述的脂肪酸金屬皂類潤滑劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸鉛；所述的丙烯酸酯類的高分子共聚物包括丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；所述的鄰苯二甲酸酯類增塑劑包括鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二正辛酯或鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯。所述的阻燃劑包括氫氧化鎂、三氧化二銻、二氧化矽、有機蒙脫土或碳酸鈣。所述的氫氧化鎂的粒徑為500-5000目。所述的二氧化矽包括氣相二氧化矽或沉澱二氧化矽。所述的碳酸鈣包括輕質活性碳酸鈣或重質活性碳酸鈣，粒徑為50-2000目。所述的多壁碳納米管的直徑為5-100nm，長度為0. 5-10 u m0與現有技術相比，本發明採用PVC、各種阻燃劑、多壁碳納米管為主要原料，在haake密煉機中混合，形成均勻的共混物。所製得PVC複合材料不僅具有高的阻燃抑煙性能，還具有微波吸收性能。在PVC用量為100份，氫氧化鎂用量為100份，三氧化二銻用量為10份，多壁碳納米管用量為7份時，PVC複合材料的氧指數達到41. 5，最低反射率為-12. 8dB,反射率低於-IOdB的頻率範圍為2. 62GHz。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例和比較例所用材料如下聚氯乙烯(PVC):聚合度為1300上海氯鹼公司產品。氫氧化鎂(Mg(OH) 2):牌號YZ-GX105粒徑小於2um，5000目，Mg(OH) 2含量大於94%，大連亞泰公司產品。納米有機蒙脫土(O-MMT):牌號NanolinDK，平均粒徑25X lOOOnm，浙江豐虹新材料股份有限公司產品。三氧化二銻(Sb203):化學純，中國醫藥(集團)上海化學試劑公司產品美字牌重質活性碳酸鈣 100-1500目，上海碳酸鈣廠產品美字牌輕質活性碳酸鈣 100-1500目，上海碳酸鈣廠產品高補強透明沉澱法二氧化矽上海蓉田橡膠助劑有限公司的產品多壁碳納米管(MWNTs) NC7000,管徑約為9. 5nm,長度約為I. 5 y m。比利時Nanocyl公司產品。實施例1-7按表I和表2中的配方中的配方在高速捏合機中依次加入100份PVC樹脂、4. 5份有機錫熱穩定劑(TM-181)、I份氧化聚乙烯(0PE-629)、0. 2份單硬酯酸甘油酯(APA)以及50份鄰苯二甲酸二異癸酯DIDP，待物料塑化完全，出料。出料溫度控制在90°C。得到PVC預混料將PVC預混料，阻燃劑，多壁碳納米管加入haake密煉機中，密煉機溫度為150°C，混合8min。得到一種具有阻燃微波吸收的PVC複合材料。
氧指數測定按照標準ASTMD2863測定，樣條尺寸120 X 6. 5 X 3mm3用傳輸-反射法測試材料的復介電常數和復磁導率，並換算成一定厚度的微波吸收橡膠複合材料的微波反射率。表I具有微波吸收性的阻燃PVC複合材料實施例配方(重量份數)
權利要求
1.一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟 (1)在高速捏合機中依次加入100份PVC樹脂、2-5份熱穩定劑、O.5-2份潤滑劑、O. 1-4份加工助劑以及30-60份增塑劑，待物料塑化完全，出料，出料溫度控制在80-100°C，得到PVC預混料； (2)在haake密煉機中加入100份PVC預混料，10-150份阻燃劑，5_20份多壁碳納米管，密煉機溫度為130-170°C，混合5-15min，即得到具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料。
2.根據權利要求I所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的PVC樹脂的聚合度為800-2000 ;熱穩定劑為有機錫類熱穩定劑或複合鉛鹽熱穩定劑；潤滑劑為氧化聚乙烯或脂肪酸金屬皂類潤滑劑；加工助劑為單硬酯酸甘油酯或丙烯酸酯類的高分子共聚物；增塑劑為鄰苯二甲酸酯類增塑劑。
3.根據權利要求2所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的有機錫類熱穩定劑包括月桂酸有機錫、馬來酸脂有機錫、硫醇有機錫、氧化燒基錫或有機錫TM-181,複合鉛鹽熱穩定劑包括二鹽基硫酸鉛、_■鹽基亞憐酸鉛或二鹽基硬脂酸鉛；所述的脂肪酸金屬皂類潤滑劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸鉛；所述的丙烯酸酯類的高分子共聚物包括丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；所述的鄰苯二甲酸酯類增塑劑包括鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二正辛酯或鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯。
4.根據權利要求I所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的阻燃劑包括氫氧化鎂、三氧化二銻、二氧化矽、有機蒙脫土或碳酸鈣。
5.根據權利要求4所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的氫氧化鎂的粒徑為500-5000目。
6.根據權利要求4所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的二氧化矽包括氣相二氧化矽或沉澱二氧化矽。
7.根據權利要求4所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的碳酸鈣包括輕質活性碳酸鈣或重質活性碳酸鈣，粒徑為50-2000目。
8.根據權利要求I所述的一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的多壁碳納米管的直徑為5-100nm，長度為O. 5-10 μ m。
全文摘要
本發明涉及一種具有微波吸收特性的阻燃聚氯乙烯複合材料的製備方法，採用PVC、多壁碳納米管、阻燃劑為主要原料，加入阻燃劑能夠提高PVC的阻燃抑煙性能，抑制PVC燃燒過程中有害氣體的釋放，加入多壁碳納米管能夠賦予PVC複合材料微波吸收性能。與現有技術相比，本發明不僅具有較好的阻燃抑煙性能，還具有微波吸收的性能，在PVC含量為100份，氫氧化鎂含量為100份，碳納米管含量為7份時，複合材料的氧指數達到41.5，最低反射率為-12.8dB，反射率低於-10dB的頻率範圍為2.62GHz。
文檔編號C08L27/06GK102627814SQ20121008697
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者張勇, 張爽, 翟瀅浩 申請人:上海交通大學