[发明专利]纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料。

背景技术

聚乙烯是一种质轻无毒，具有优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能的热塑性材料，其价格低廉，成型加工容易，广泛应用于电器、化工、食品、机械等行业。但聚乙烯有耐燃性差和强度不足的缺点，它是一种易燃高分子材料，氧指数为17.5，在高压、发热等条件下很容易燃烧引起火灾，所以对聚乙烯材料常常需要予以阻燃改性处理，使之达到难燃的目的；另一方面，将纳米碳纤维增强聚乙烯材料具有其优异的力学性能和独特的优点。纳米碳纤维是一种新型亚微米增强材料，具有较高的强度和杨氏模量，较好的导电、导热及热稳定性以及极好的表面尺寸效应等，因而受到了人们极大的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能和较高阻燃性能的纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯50%～80%、纳米碳纤维3%～15%、阻燃剂12%～30%、阻燃增效剂4%～8%、分散剂0.1%～2%、抗氧剂0.1%～1%、增塑剂0.1%～1%、色料0.1%～1%。

所述的纳米碳纤维为以烯烃为碳源而制成直径在50nm～200nm的纳米碳纤维。

所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺阻燃剂、聚氨酯阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷阻燃剂、三聚氰胺阻燃剂中的一种。

所述的阻燃增效剂为硼酸锌或微胶囊化红磷。

所述的分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、OP蜡、乙撑双硬酯酰胺（EBS）中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010或1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基已酯）或邻苯二甲酸二正丁酯。

上述的纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料的制备方法为：按重量配比称取各组份、并加入转速在1000转/分钟以上的高速混合机中充分混合15～30分钟，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机充分熔融共混，熔融温度控制在180℃～230℃，螺杆转速为120～600转/分钟，通过双螺杆挤出机的剪切、混炼10～15分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料，不仅具有高强度、高刚度、高耐热性能和加工性能，而且还显著提高抗静电能力，同时具有良好的无卤阻燃性（氧指数为30以上），达到UL94-0阻燃级标准，其阻燃高效、持久、低烟、无毒、防熔滴和环境友好，可满足人们对阻燃的严格要求，因此具有优异的综合性能和实用价值，可广泛应用于国防军工及民用工业等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯64%、纳米碳纤维8%、氢氧化铝20%、微胶囊化红磷5%、聚乙烯蜡1.5%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%、邻苯二甲酸二（2-乙基已酯）0.4%、色料0.6%。其中，所述的纳米碳纤维为以烯烃为碳源而制成直径在50nm～200nm的纳米碳纤维。

制备方法：按重量配比称取各组份、并加入转速在1000转/分钟以上的高速混合机中充分混合15～30分钟，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机充分熔融共混，熔融温度控制在180℃～230℃，螺杆转速为120～600转/分钟，通过双螺杆挤出机的剪切、混炼10～15分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料。

实施例2：

一种纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯50%、纳米碳纤维15%、聚硅氧烷阻燃剂25%、硼酸锌6%、乙撑双硬酯酰胺（EBS）2%、受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%、邻苯二甲酸二正丁酯0.5%、色料1%。其中，所述的纳米碳纤维为以烯烃为碳源而制成直径在50nm～200nm的纳米碳纤维。

制备方法：按重量配比称取各组份、并加入转速在1000转/分钟以上的高速混合机中充分混合15～30分钟，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机充分熔融共混，熔融温度控制在180℃～230℃，螺杆转速为120～600转/分钟，通过双螺杆挤出机的剪切、混炼10～15分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的纳米碳纤维增强和具有阻燃改性的聚乙烯复合材料。