[发明专利]航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料及其制法和应用

权利要求书

1.一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，其特征在于：包括以下质量份的原料，60~80份低密度聚乙烯LDPE、2~5份改性石墨烯、30~38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6~8份硫酸铝、5~7份苯基次磷酸铝、5~8份水玻璃、0.5~1份乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和7~9份碱式碳酸铝镁。

2.根据权利要求1所述的一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料，其特征在于：所述改性石墨烯为石墨烯-(Al₂O₃+Mg(OH)₂)复合结构；所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料燃烧后，形成碳层和金属氧化物层的双层结构。

3.一种航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的制法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，配料：按质量比例配料称取：60~80份低密度聚乙烯LDPE、2~5份改性石墨烯、30~38份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、6~8份硫酸铝、5~7份苯基次磷酸铝、5~8份水玻璃、0.5~1份乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和7~9份碱式碳酸铝镁；

S2，混合：将上述配好的原料置于高速混料机中，于常温下500~600转/min混合30~45min；

S3，捏炼：将S2混合后的原料置于捏炼机中，于142~148℃温度下混炼20~25min，得到混炼原料；

S4，造粒：将S3获得的混炼原料置于挤出机中，于148~159℃下进行挤出造粒，得到航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料。

4.根据权利要求3所述的制法，其特征在于：所述改性石墨烯的制法包括以下步骤：

S01，用去离子水配制浓度为0.3~0.35mol/L的氢氧化钠水溶液；

S02，按固液比（0.15~0.23）：1将石墨烯加入至S1中配制好的氢氧化钠水溶液中，并32~40℃超声搅拌处理30~45min；固液比的单位为g/mL；

S03，按石墨烯质量8.5~9.6倍和7.3~8.1倍分别称取硝酸镁和硝酸铝，并按固液比（0.23~0.28）：1配制硝酸镁和硝酸铝混合溶液，混合溶液的溶剂为水，并剧烈搅拌，充分溶解；固液比的单位为g/mL；

S04，将S02搅拌好的石墨烯溶液缓慢加入至S03配制好的混合溶液中，并用氢氧化钠调整pH值为10~10.7之间，随后剧烈搅拌；

S05，向S04搅拌后的溶液中加入水合肼，水合肼与S04搅拌后的溶液的体积比为（0.05~0.09）：1；然后升温到90~95℃，加热反应2.5~3h，得到反应液；

S06，将S05得到的反应液采用离心机分离，并用去离子水洗涤，得到产物；

S07，将S06所获得的产物置于烘箱中，在100~120℃干燥氧化3~5h，获得石墨烯-(Al₂O₃+Mg(OH)₂)复合结构的改性石墨烯。

5.根据权利要求4所述的制法，其特征在于：S03中，剧烈搅拌的转速是800~1000转/min。

6.根据权利要求4所述的制法，其特征在于：S04中，缓慢加入的速度为10~15mL/min；剧烈搅拌的转速是800~1000转/min；剧烈搅拌的时间是30~45 min。

7.根据权利要求4所述的制法，其特征在于：所述航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料的氧指数大于39%，残碳量大于48%，密度小于1.75 g/cm³。

8.根据权利要求3~7任意一项所述的制法获得的航空航天用防火轻型石墨烯聚合物材料在航空航天线缆组件中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述航空航天线缆组件包括电网安装线及动力电缆、发动机高温耐火电缆、通信数据电缆和特种电缆。