[发明专利]一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途，涉及阻燃材料技术领域。该阻燃耐老化纳米复合材料，包括：复合物，上述复合物由铁基交联累托石与葫芦[n]脲桥联后形成；聚乙烯和阻燃剂。本发明制得的纳米复合材料具有较好的阻燃性能和耐老化性能，且耐溶剂性能良好；除此之外，还具有优异的热稳定性和力学性能；且在燃烧过程中起到减少烟气和热量释放的作用，对环境友好。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

聚乙烯是有着高强度、成型加工简单、优良耐化学药品腐蚀性等优异性能的通用塑料，在各个行业中发挥着及其重要的作用。飞速发展的世界经济对聚乙烯产品需求量大幅度的提高，当前聚乙烯已经发展成为目前全球占比重量大的合成树脂品种。在国家的可持续发展的号召下，用塑料替代金属等部件，不仅降低了成本，而且节约能源。

然而，由于聚乙烯由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使其很容易燃烧，且释放大量烟气和有毒气体。聚乙烯的易燃性不仅限制了其应用，直接或间接引起的火灾数量也不计其数。火灾不仅造成了巨大巧经济损失，更为严重的是，燃烧过程中释放的热量、烟气和有毒气体会危及人民的宝贵生命。因此，提高聚乙烯的阻燃性能成为扩展其应用的必经之路，同时降低它在燃境过程中释放的可燃气体量对于保护人民的生命财产安全也非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃耐老化纳米复合材料及其制备方法和用途，该纳米复合材料具有较好的阻燃性能和耐老化性能，耐溶剂性能良好；同时还具有优异的热稳定性和力学性能；且在燃烧过程中不产生有毒气体及烟雾，对环境友好。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种阻燃耐老化纳米复合材料，包括：

复合物，上述复合物由铁基交联累托石与葫芦[n]脲桥联后形成；

聚乙烯；

阻燃剂。葫芦[n]脲是一种桶状的环状化合物，空腔由羰基环绕而成，它的两端开口大小相同，一种纳米尺寸的刚性分子，与聚合物具有良好的相容性，能够稳定、均匀分散在聚合物中；其桥接铁基交联累托石，起到类似密封的作用，聚合物分子链穿插其中，形成高度规整的排列结构，减缓和阻碍在燃烧过程中聚合物分子降解所产生的可燃性小分子向燃烧界面迁移，减缓外界氧气向材料内部渗透，使得在燃烧界面上的氧化反应难以充分进行，从而起到阻燃的作用；二者共同作用可以使燃烧过程中形成的炭层表面空洞减少，纳米填料的屏蔽阻隔效应发挥的更好，阻碍可燃气体和氧气进一步进入，与阻燃剂协同下有效提高聚乙烯的阻燃性能，且在燃烧过程中起到减少烟气和热量释放的作用。除此之外其纳米尺寸级结构，表面积与体积比较大，附近聚合物的运动受到限制，使得复合材料获得很好的补强效果，且分散相的存在阻碍挥发性物质发生迁移，减少气体在聚合物基体中的扩散和渗透，增强其热稳定性，提升复合材料的耐老化性能。葫芦脲的加入使得材料的抗冲击性能和拉伸性能强度都得到了提高，同时起到了增韧与增强作用。

优选地，葫芦[n]脲包括葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲中的一种或几种。

优选地，葫芦[n]脲与铁基交联累托石的质量比为1：4～6。

优选地，纳米复合材料组分包括：按重量份计，4～6份复合物，88～93份聚乙烯，0.3～0.5份阻燃剂。

优选地，阻燃剂为无机盐类阻燃剂，包括：三聚氰胺聚磷酸盐、氰尿酸三聚氰胺盐、聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或多种。

一种阻燃耐老化纳米复合材料的制备方法，包括：

S1：取铁基交联累托石、葫芦[n]脲混合，加入硝酸镧、去离子水中，超声、加热反应，接着冷却过滤、洗涤、干燥得复合物；