一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合纳米材料技术领域，具体来说，涉及一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料是指至少在一维方向上的尺寸在1-100nm之间，具有相当独特的性质，例如小尺寸效应、表面效应、量子效应以及库仑效应等。这些小尺寸的物质在电子、光学、磁存储材料催化、陶瓷、机械加工、生物医学等领域都具有广阔的应用前景。与纳米材料相关的各项技术包括制备、修饰、组装等，正在成为当前研究的热点。高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂所构成的材料，聚合物因其性能优异、价格低廉而被广泛应用于各个领域，但是大多数的聚合物材料属于易燃、可燃材料，燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快，不易熄灭，还产生浓烟和有毒气体，因此对聚合物进行阻燃设计十分重要。

例如，中国专利号201210334002.5，公开了高分子纤维复合新材料，其选用特殊配比的其它助剂对植物纤维填料进行改性，再通过超分散剂、阳离子表面活性剂与改性后的植物纤维填料表面上的极性基团发生锚锢作用，以降低植物纤维填料的表面极性，从而所得制品具有较好的稳定性。但是以上材料还存在以下不足：现有的复合高分子纳米合成材料的阻燃性能还不够出色，无法大幅提高材料的阻燃性。而在大部分建筑物内均存在家具，一旦建筑物发生火灾时，家具会加大火势，造成更多的人身及经济损失。而通过具备阻燃性的复合高分子纳米合成材料制作成家具会提高建筑物的安全。因此现在亟需配置一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料来解决上述问题。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料，该复合高分子纳米合成材料包括以下质量份数的成分组成：

聚丙烯基体70-100份；

增韧剂5-9份；

填充剂5-9份；

增强型纤维4-8份；

环保粘黏剂10-20份；

复合纳米材料60-80份；

肤感层15-25份；

UV固化型涂料5-10份；

其中，所述具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料包括改性高分子材料层、粘接层、阻燃层及亲肤涂层，且所述改性高分子材料层的外侧设置有阻燃层，所述阻燃层与所述改性高分子材料层之间设置有粘接层，所述阻燃层的外侧设置有亲肤涂层。

进一步的，所述改性高分子材料层包括以下质量份数的成分组成：

聚丙烯基体70-100份；

增韧剂5-9份；

填充剂5-9份；

增强型纤维4-8份。

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，聚丙烯按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。聚丙烯材料由于其来源广泛、密度小、力学均衡性好、耐化学腐蚀、易加工及价格低廉等突出优点，因而被广泛使用。

通过增韧剂聚丙烯材料进行改性，使得聚丙烯具有极高的冲击强度和低温韧性、模量高、刚性及耐热性好、尺寸稳定性好等突出优点，克服了通用聚丙烯材料收缩率大、热变形温度低、力学持久性差等缺点。填充剂可大大提高通用聚丙烯材料的刚性、耐热性及尺寸稳定性。增强型纤维提高聚丙烯材料的刚性、耐热性及尺寸稳定性。

进一步的，所述增韧剂包括聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯类、间规1，2-聚丁二烯类或低分子聚酰胺中的至少一种；

所述填充剂包括石灰石及云母，且所述石灰石及所述云母的质量份数比为2:1；

所述增强型纤维包括棉纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、玻璃纤维、金属纤维或碳纤维中的至少一种。

进一步的，所述粘接层包括环保粘黏剂，且所述环保粘黏剂包括热熔型胶黏剂、无溶剂型胶、氯丁胶乳水基胶、水基聚氨酯胶黏剂、水基丙烯酸型胶黏剂或无机胶粘剂中的至少一种。

进一步的，所述阻燃层包括复合纳米材料，且所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为10：2：8：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

蒙脱土又名胶岭石、微晶高岭石，一种硅酸盐的天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。蒙脱土白色微带浅灰色，含杂质时呈浅黄、浅绿、浅蓝色，土状光泽或无光泽，有滑感。加水后其体积可膨胀数倍，并变成糊状物。受热脱水后体积收缩。具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，主要产于火山凝灰岩的风化壳中。蒙脱土可做漂白剂、吸附剂填充剂，被称为万能材料。同时蒙脱土属于黏土，一种含水层状硅酸盐，加入聚合物、无机纳米复合材料中，能提高聚合物的阻燃性能和力学性能。蒙脱土是一种很优异的成炭剂，可以提高材料阻燃性。

进一步的，所述亲肤涂层包括以下质量份数的成分组成：

肤感层15-25份；

UV固化型涂料5-10份。

进一步的，所述亲肤涂层通过模压法制备得到：

将薄膜压贴于所述阻燃层，并对薄膜表面进行模压，且使薄膜表面具有褶皱纹理；

将UV固化型涂料喷涂在薄膜表面，并在常温下使UV固化型涂料干燥并固化。

根据本发明的另一方面，提供了一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各组分，并将聚丙烯基体、增韧剂、填充剂及增强型纤维加入开炼机共混10min，得到第一混合物；

S2、将所述第一混合物放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述改性高分子材料层；

S3、将粘接层涂刷在改性高分子材料层表面，且通过粘接层将所述阻燃层与所述改性高分子材料层连接，同时将所述亲肤涂层模压至所述阻燃层表面。

进一步的，所述通过粘接层将所述阻燃层与所述改性高分子材料层连接之前，将所述阻燃层放入浸渍液中浸渍处理1-2h。

进一步的，所述浸渍液包括酚醛树脂、纳米银溶液、抗氧化剂及表面活性剂，且酚醛树脂、纳米银溶液、抗氧化剂及表面活性剂的质量份数比为25：1：1：1。纳米银是广谱抗菌剂，其作用是将菌体直接与氧化代谢酶结合，使菌体窒息而死，对耐药菌也有一定作用，纳米银可明显抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、淋球菌、白色念珠菌、酵母菌、真菌等病原菌。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料，通过在复合纳米材料中添加ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土，从而复合纳米材料表现出良好的阻燃性能，蒙脱土片层结构可抑制燃烧所产生的热量传播，降低热释放速率，从而复合高分子纳米合成材料获得更好的阻燃效果，制作成家具会提高建筑物的安全；通过增韧剂、填充剂、增强型纤维对聚丙烯基体进行改性处理，从而增加了复合高分子纳米合成材料的抗冲击强度、韧性；通过加入肤感层、UV固化型涂料，从而使本发明的材料具备亲肤特性，与人体交互时能给人以亲切、愉悦的感觉，更好的满足人们对家具的情感需求。

（2）本发明的一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料的制备方法，高效的完成复合高分子纳米合成材料的制备，且通过浸渍液，进一步的提高材料的阻燃能力，且具备抗菌、防腐性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料及其制备方法。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，根据本发明的一个方面，提供了具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料，该复合高分子纳米合成材料包括以下质量份数的成分组成：

聚丙烯基体70-100份；

增韧剂5-9份；

填充剂5-9份；

增强型纤维4-8份；

环保粘黏剂10-20份；

复合纳米材料60-80份；

肤感层15-25份；

UV固化型涂料5-10份；

其中，所述具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料包括改性高分子材料层、粘接层、阻燃层及亲肤涂层，且所述改性高分子材料层的外侧设置有阻燃层，所述阻燃层与所述改性高分子材料层之间设置有粘接层，所述阻燃层的外侧设置有亲肤涂层。

在一个实施例中，所述改性高分子材料层包括以下质量份数的成分组成：

聚丙烯基体70-100份；

增韧剂5-9份；

填充剂5-9份；

增强型纤维4-8份。

在一个实施例中，所述增韧剂包括聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯类、间规1，2-聚丁二烯类或低分子聚酰胺中的至少一种；

所述填充剂包括石灰石及云母，且所述石灰石及所述云母的质量份数比为2:1；

所述增强型纤维包括棉纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、玻璃纤维、金属纤维或碳纤维中的至少一种。

在一个实施例中，所述粘接层包括环保粘黏剂，且所述环保粘黏剂包括热熔型胶黏剂、无溶剂型胶、氯丁胶乳水基胶、水基聚氨酯胶黏剂、水基丙烯酸型胶黏剂或无机胶粘剂中的至少一种。

在一个实施例中，所述阻燃层包括复合纳米材料，且所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为10：2：8：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

在一个实施例中，所述亲肤涂层包括以下质量份数的成分组成：

肤感层15-25份；

UV固化型涂料5-10份。

在一个实施例中，所述亲肤涂层通过模压法制备得到：

将薄膜压贴于所述阻燃层，并对薄膜表面进行模压，且使薄膜表面具有褶皱纹理；

将UV固化型涂料喷涂在薄膜表面，并在常温下使UV固化型涂料干燥并固化。

实施例一

聚丙烯基体70g；

增韧剂5g；

填充剂5g；

增强型纤维4g；

环保粘黏剂10g；

复合纳米材料60g；

肤感层15g；

UV固化型涂料5g；

所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为10：2：8：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例二

聚丙烯基体85g；

增韧剂7g；

填充剂7g；

增强型纤维6g；

环保粘黏剂15g；

复合纳米材料70g；

肤感层20g；

UV固化型涂料8g；

所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为10：2：8：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例三

聚丙烯基体100g；

增韧剂9g；

填充剂9g；

增强型纤维8g；

环保粘黏剂20g；

复合纳米材料80g；

肤感层25g；

UV固化型涂料10g；

所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为10：2：8：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例四

聚丙烯基体100g；

增韧剂9g；

填充剂9g；

增强型纤维8g；

环保粘黏剂20g；

复合纳米材料80g；

肤感层25g；

UV固化型涂料10g；

所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为5：5：5：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例五

聚丙烯基体100g；

增韧剂9g；

填充剂9g；

增强型纤维8g；

环保粘黏剂20g；

复合纳米材料80g；

肤感层25g；

UV固化型涂料10g；

所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为1：1：1：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例六

聚丙烯基体100g；

环保粘黏剂20g；

复合纳米材料80g；

肤感层25g；

UV固化型涂料10g；

所述复合纳米材料由改性工艺制备得到：

称取ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠，且ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土及硬脂酸钠的质量份数比为10：2：8：1；

将蒙脱土与硬脂酸钠高速混合复配；

将ABS树脂及三嵌共聚物材料在双辊开炼机上开炼2-3min；

向双辊开炼机内加入蒙脱土与硬脂酸钠的混合体，继续开炼10min，得到初始复合纳米材料；

将所述初始复合纳米材料放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述复合纳米材料。

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例七

聚丙烯基体100g；

环保粘黏剂20g；

蒙脱土80g；

肤感层25g；

UV固化型涂料10g；

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

实施例八

聚丙烯基体100g；

环保粘黏剂20g；

蒙脱土80g；

利用上述质量份数的成分进行配置得到复合高分子纳米合成材料，并进行材料性能测试。

对比例

采用传统的高分子纳米材料，并进行材料性能测试。

实验例

对实施例一至八与对比例一，置于同一测试环境内进行复合高分子纳米合成材料性能测试，即测试复合高分子纳米合成材料的阻燃性能及手感，测试结果及性能参数如表1所示：

表1：实验例主要复合高分子纳米合成材料性能参数对比

由表1可知，本发明的具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料相较于传统的高分子纳米合成材料存在较为明显的性能领先，基于垂直燃烧测试标准，可得出在阻燃等级及火焰时间上本发明的实施例具有优势，能够提供高阻燃性能。此外，本发明的肤感层及UV固化型涂料使材料表面具备很好的亲肤感，且手感的柔软度及滑爽度均达到了很高的等级。

根据本发明的另一方面，提供了一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各组分，并将聚丙烯基体、增韧剂、填充剂及增强型纤维加入开炼机共混10min，得到第一混合物；

S2、将所述第一混合物放置于180℃的平板硫化机上预热5min，并热压5min，且冷压出模，得到所述改性高分子材料层；

S3、将粘接层涂刷在改性高分子材料层表面，且通过粘接层将所述阻燃层与所述改性高分子材料层连接，同时将所述亲肤涂层模压至所述阻燃层表面。

在一个实施例中，所述通过粘接层将所述阻燃层与所述改性高分子材料层连接之前，将所述阻燃层放入浸渍液中浸渍处理1-2h。

在一个实施例中，所述浸渍液包括酚醛树脂、纳米银溶液、抗氧化剂及表面活性剂，且酚醛树脂、纳米银溶液、抗氧化剂及表面活性剂的质量份数比为25：1：1：1。

综上所述，本发明的一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料，通过在复合纳米材料中添加ABS树脂、三嵌共聚物材料、蒙脱土，从而复合纳米材料表现出良好的阻燃性能，蒙脱土片层结构可抑制燃烧所产生的热量传播，降低热释放速率，从而复合高分子纳米合成材料获得更好的阻燃效果，制作成家具会提高建筑物的安全；通过增韧剂、填充剂、增强型纤维对聚丙烯基体进行改性处理，从而增加了复合高分子纳米合成材料的抗冲击强度、韧性；通过加入肤感层、UV固化型涂料，从而使本发明的材料具备亲肤特性，与人体交互时能给人以亲切、愉悦的感觉，更好的满足人们对家具的情感需求。本发明的一种具备高阻燃性的复合高分子纳米合成材料的制备方法，高效的完成复合高分子纳米合成材料的制备，且通过浸渍液，进一步的提高材料的阻燃能力，且具备抗菌、防腐性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。