[发明专利]一种高分子基阻燃阻尼复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子基阻燃层和阻尼层交替叠合的层状复合材料及其制备方法，该材料兼具优良的阻燃性和阻尼性，属于高分子材料的加工制造领域。

背景技术

随着科学技术和现代工业的发展，机械设备趋于高速化和自动化，振动和噪声污染日益严重；振动不仅对机械设备的运行和寿命产生影响，同时也影响了人身健康，因此减振降噪已引起社会各界的广泛关注，成为一个亟待解决的重要问题；阻尼材料可以将机械振动能转变为热能或其他形式的能耗散掉，从而达到减振降噪的目的。

高分子材料在受交变应力( 如振动)作用时应变滞后于应力的变化, 特别是处于玻璃化转变区域的高分子材料,表现出明显的力学阻尼特性，此时聚合物具有足够高的损耗因子，能够大量吸收振动能量，从而具有减振降噪的作用；因此高分子基阻尼材料被广泛的应用于宇航、火车、汽车、机械设备和日常用品领域，如果发生火灾事故可能会导致人们巨大的人身和财产伤害，所以要求其必须具有良好的防火阻燃性，但是普通高分子基阻尼材料易燃，特别是常用的聚氨酯和合成橡胶基体阻尼材料的极限氧指数低于20，配方中常加入石油树脂、松香酯等增粘树脂，在发生火灾时极易燃烧，潜在的危险性和危害性极大。

常规的阻燃改性方法是在聚合物基阻尼材料中加入大量阻燃剂，如直接将阻燃剂氢氧化铝和三氧化二锑加入氯化丁基橡胶中虽然可以有效提高阻燃性能，但阻燃剂的加入会使阻尼性能明显降低；在易燃的阻尼材料上铺设阻燃保护层的方法可在不降低阻尼性能情况下有效提高阻燃防火性，但现有的的铺设阻燃层的方法多是人工黏贴或机器铺设，工艺复杂，且制备的层状复合材料层数有限。

发明内容

针对目前高分子基复合材料难以兼具优良的阻尼性和阻燃性的现状，本发明提供一种兼具优良的阻尼与阻燃性能的高分子基阻燃阻尼复合材料及其制备方法。

本发明的技术原理是：(1）利用阻燃层不易燃烧、在火焰燃烧时吸收热量释放水份并形成碳质保护层的特点，隔绝阻尼层的聚合物与空气接触，阻止继续燃烧，达到优良的阻燃性能；（2）采用阻燃层和阻尼层交替层合结构，使复合材料具有大量连续的层界面，可增加界面摩擦和滑移，在室温附近温度出现新的中间损耗峰，从而有效拓宽复合材料的阻尼温域，使其在室温附近呈现高阻尼特性。

具体讲，本发明解决上述技术问题所采用的方案是，将以下高分子基阻燃层物料和阻尼层物料经熔融塑化、n次层状交替叠合而形成的2^（n+1）层交替层状复合阻尼材料，其中n≥1：

（1）所述高分子基阻尼层的基体选用最大损耗因子大于0.75、且有效阻尼温域（Tanδ>0.5）大于40℃的高分子材料或高分子基复合材料；

（2）所述高分子基阻燃层的基体选用具有阻燃性的高分子材料或高分子基复合材料。

上述高分子基阻尼层可以选用符合要求的丁基橡胶、氯化丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶中的一种为基体，以保证阻尼层具备有效的阻尼减振功能。

上述高分子基阻尼层的基体中可以根据加工需要加入加工助剂和填料，其中加工助剂有操作油（如：白油）、增粘树脂（如：松香树脂、石油树脂）、润滑剂（如：硬脂酸）、抗氧剂（如：芳香胺类、受阻酚类）和防老化剂（如：胺类、酮胺类），填料可为炭黑、白炭黑、蒙脱土等，加工助剂和填料的加入量为阻尼层高分子基体重量的1～100%。

上述阻燃层可以选用本身具有阻燃性的聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯丁橡胶中的一种高分子材料为基体；或者选用加入阻燃剂的高分子基复合材料（比如，加入阻燃剂的氯化丁基橡胶复合材料、加入阻燃剂的聚苯乙烯复合材料）为基体，其中，加入的阻燃剂可以是硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、六溴环十二烷、溴化环氧树脂、聚磷酸铵和十溴二苯乙烷中的至少一种，其阻燃剂的加入量为该聚合物基体重量的1～50%。

在上述高分子基阻燃层可以根据加工需要加入加工助剂和填料，其中加工助剂有增塑剂（如：氯化石蜡、邻苯二甲酸二丁酯）、稳定剂（如：钙锌稳定剂、有机锡稳定剂）、润滑剂（如：硬脂酸），填料可为炭黑、白炭黑、蒙脱土、滑石粉等，加工助剂和填料加入量为阻燃层高分子基体重量的1～100%。

当上述阻燃层与阻尼层之间的相容性较差时，可以在阻燃层或阻尼层中加入相容剂，比如聚乙烯接枝马来酸酐、氯化聚乙烯，相容剂的加入量为加入聚合物基体重量的1～20%，以使层间粘结性能良好。