[发明专利]一种阻燃型电热复合材料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种电热复合材料组合物。

背景技术

电热材料是一种能将电能转换成热能的功能材料。与石油、天然气、煤等化石能源等加热相比，通过电能转换成热能具有可控、易调节和环保的优点，因此电热材料已被广泛应用于航空航天、电子电工、冶金化工、交通、汽车、军事、建筑建材等行业。传统电热材料主要以金属、合金材料为主。近年来随着对材料加工和使用条件的严格要求，非金属电热材料已得到了广泛的研究，尤其以导电填料填充的树脂基为代表电热复合材料由于具有轻质、转换效率高、低耗等优点，成为研究的热点。

电热复合材料是利用焦耳定律原理将电能转化成热能的一种新型自发热材料，因此实际应用过程中，只有在电流通过电热复合材料时，才会有热量产生。若在内部导电材料存在短路的情况下，在电流通过材料时会导致局部温度过高而产生热量堆积引发火灾，造成严重后果。目前，树脂基电热复合材料中主要通过添加阻燃剂以达到阻燃效果，此方法将导致复合材料加工成型困难，力学性能劣化。为此迫切需求一种具有优异力学性能的阻燃型树脂基电热复合材料。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明将提供一种阻燃型电热复合材料组合物，该复合材料组合物在获得电热复合材料良好电热性能的同时，保障复合材料优异的阻燃性能和力学性能。

所述阻燃型电热复合材料组合物，其特征在于，所述复合材料组合物包括：a)55wt%-95wt%阻燃型树脂基体，b)5wt%-30wt%导电材料，c)0wt%-15wt%助剂材料。

优选地，所述复合材料组合物各组分占比为：a)65wt%-95wt%阻燃型树脂基体，b)5wt%-25wt%导电材料，c)0wt%-10wt%助剂材料。

更加优选地，a)75wt%-85wt%阻燃型树脂基体，b)10wt%-15wt%导电材料，c)5wt%-10wt%助剂材料。

所述阻燃型树脂包括热固性树脂和热塑性树脂。阻燃树脂为氧指数(OI)值大于22的树脂材料，优选的为OI值大于27，更加优选的为OI值大于30。这里所指的OI在规定条件下,试样在氧气和氮气混合气流中,维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度,以氧所占体积百分数表示。

所述阻燃型热固性树脂包括阻燃环氧树脂、阻燃乙烯基树脂、阻燃丙烯酸树脂、阻燃硅树脂、阻燃不饱和聚酯树脂、阻燃酚醛树脂等中的一种或任意组合。

所述阻燃型热塑性树脂包括聚氯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯撑苯并双口恶唑树脂、聚苯并咪唑树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚芳醚酮树脂等中的一种或任意组合。

所述导电材料为导电纳米材料，包括碳纳米材料、金属纳米材料以及其他具有导电功能的纳米材料的一种或几种的组合物。

所述导电材料或其组合物的电阻率小于0.6?·m，优选为电阻率小于0.2?·m，更优选为电阻率小于0.1?·m。

所述导电碳纳米材料包括碳纳米管，石墨烯、纳米炭黑等，所述导电金属纳米材料包括纳米铜粉、纳米银粉、纳米铝粉等，所述其他具有导电功能的纳米材料包括氧化锡、氧化铟锡、氧化锌、碳化硅、二硅化钼等。

所述助剂材料包括流平剂、分散剂和触变剂。

所述流平剂包括丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂和氟碳化合物类流平剂等中的一种或任意组合。

所述触变剂包括气相二氧化硅、有机膨润土、聚乙烯蜡、蓖麻油衍生物、聚脲化合物以及聚酰胺蜡等中的一种或任意组合。

所述分散剂包括离子型分散剂或非离子型分散剂。所述离子型分散剂如烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种组合物；所述型非离子型分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚氧乙烯-聚丙乙烯嵌段共聚合物中的一种或任意组合。

按照UL94可燃性评级标准，所述电热复合材料组合物的阻燃等级至少达到V2级，更优则达到V1级，最优达到V0级。

所述电热复合材料组合物的表面电阻为小于2000（?/m²)，优选为小于1500（?/m²)，更加优选小于800（?/m²),进一步优选小于500、400、350、300、250、200、150、100、90、80、70、60、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.9、0.8、0.7、0.65?/m²；或者在以上任意两个数值之间的区间内。

所述组合物的制备方法包括：