[发明专利]一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可陶瓷化聚合物材料及其制备方法，更具体地说涉及一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料及其制备方法，属于高分子材料的加工应用技术领域。

背景技术

电线、电缆外包覆的绝缘层常采用高分子材料，但其作为一种可燃材料，容易引起火灾事故，因此实际中要求电线/电缆材料，尤其作为核电站的特种电线/电缆材料以及通讯中使用的电线/电缆在火灾条件下仍然能够输送电力、保持通讯的畅通。为了达到这个标准，要求电线、电缆的绝缘层材料在很宽的烧蚀温度范围内(600～1000℃)，能够拥有一定的自支撑性能，即能保持其完整性，拥有一定的强度能够耐水的冲击。现有的技术中，往往是通过添加大量的低熔点(390～780℃)的玻璃粉如硼酸盐等来充当烧结过程中的助熔剂，从而使得材料遭受火灾时，在较低的温度(450～800℃)下残余物形成壳状结构，来保持其完整性。但是，利用此类方法所制备高分子聚合物材料存在以下问题：在高温(800℃以上)烧蚀条件下材料会软化变形、出现严重的滴落现象，烧结体强度低；作为支撑材料的高分子聚合材料可能会变形甚至断裂失去原本的功能，使所支撑的物体坍塌，导致二次灾害的发生，或阻塞通道对逃生和援救工作造成困难，尤其当该高分子材料作为悬臂梁、外伸梁、电线、电缆或在其它类似条件下使用时，对材料烧结体的自支撑能力要求更高。

现有技术中，公开号为CN 104497404A的中国专利公开了“一种可瓷化聚烯烃复合材料及其制备方法”、公开号为CN 101404189A的中国专利公开了“一种快速陶瓷化耐火电缆料”均有涉及到陶瓷化聚合物的制备方法，一个使用瓷化粉，一个使用成瓷填料，所制备的材料在烧蚀过程中都缺乏自支撑性能，另外前者由于采用偶联剂处理，制备方法较复杂；公开号为CN 105295379A的中国专利公开了“一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法”，主要是提供一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料，有一定的自支撑性能，但主要材料用量较大，由于基体单一所制备的材料应用范围窄，成本也很高；因此需要开发一种新的材料及制备方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述问题，提供一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料，同时提供一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料的制备方法，通过特定的配方和交联技术，显著提高了材料的自支撑性能。

为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料，其特征在于：按质量份数计，由以下各组分混合组成：

进一步地，所述磷酸盐化合物的用量为15～45份；所述交联剂用量为0.2～2份。

进一步地，所述聚合物基体为硅橡胶、聚丙烯、聚乙烯、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种。

进一步地，所述硅酸盐玻璃粉中包含5wt％～30wt％的碱金属元素或碱土金属元素。

进一步地，所述磷酸盐化合物为磷酸钠、聚磷酸铵、三聚磷酸钠中的一种，所述磷酸盐化合物的分解温度为300～400℃。

进一步地，所述交联剂为1,4-过氧化异丙基苯或1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。

进一步地，所述基体采用硅橡胶时，所述交联剂采用1,4-过氧化异丙基苯；所述聚合物基体采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物时，所述交联剂采用1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。

一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)混合硅酸盐玻璃粉与磷酸盐化合物

分别称取质量为0～45份的磷酸盐化合物、140～185份硅酸盐玻璃粉；将磷酸盐化合物和硅酸盐玻璃粉依次加入到高速混合机中，高速搅拌20min后关闭高速混合机，取出混合均匀的粉料待用；

(2)混炼原料

打开双辊开炼机并预热10min，根据聚合物基体的软化点和交联剂的分解温度来设定双辊开炼机的滚筒温度，达到预设的温度后，将100质量份聚合物基体，逐渐倒入双辊开炼机内，剪切至聚合物基体材料能够将前辊包裹为止；再将步骤(1)中混合好待用的粉料逐渐加入到聚合物基体材料上进行混合，待填料在基体中均匀分散后，均匀加入质量为0～2份的交联剂；