一种汽车用阻燃材料及其制备方法

本发明涉及材料，尤其涉及一种汽车用阻燃材料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着经济和汽车工业的快速发展，汽车轻量化已成为未来汽车行业的发展方向。对于新能源汽车而言，整车质量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。欧洲塑料制造业协会(apme)指出，汽车中1kg工程塑料可替代2-3kg的传统材料。当前，在汽车内饰材料、承重零部件以及新能源动力电池等零部件中，均能看到高分子材料应用的身影。然而，这些高分子材料在阻燃方面效果较差，在遭遇交通事故或出现电线短路等情况很容易引发火灾，因此，在考虑汽车轻量化的同时，首要考虑高分子材料的阻燃性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种汽车用阻燃材料及其制备方法。

2、一种汽车用阻燃材料，其原料包括：

3、改性纳米碳酸钙5-10份，无卤阻燃剂25-30份，聚丙烯60-70份。

4、进一步地，如上所述的汽车用阻燃材料，所述改性纳米碳酸钙按照如下方法制备得到：

5、s1、将一定量的硅酸钠溶液和四氢呋喃溶液(纯度≥99％，浓度为0.5mol/l)加入到纳米碳酸钙中，于50-60℃恒温下反应3-4小时，然后洗涤过滤数次，干燥后得到初步改性纳米碳酸钙；

6、s2、将适量的硅烷偶联剂溶液(纯度≥98％，浓度为0.1mol/l)加入到初步改性纳米碳酸钙中，于磁力搅拌器中反应数小时，然后经过洗涤、过滤、干燥得到改性纳米碳酸钙。

7、进一步地，如上所述的汽车用阻燃材料，所述硅酸钠溶液与纳米碳酸钙和四氢呋喃溶液的质量比为2-3:1：2；

8、所述硅酸钠溶液的浓度为：0.4-0.6mol/l。

9、进一步地，如上所述的汽车用阻燃材料，所述硅烷偶联剂与纳米碳酸钙的质量比为0.5:1。

10、进一步地，如上所述的汽车用阻燃材料，其原料包括：

11、改性纳米碳酸钙5份，无卤阻燃剂30份，聚丙烯65份。

12、进一步地，如上所述的汽车用阻燃材料，所述无卤阻燃剂为氮系阻燃剂或者无机阻燃剂中的一种或两种。

13、一种如上任一所述汽车用阻燃材料的制备方法，包括：

14、将改性纳米碳酸钙、氮系阻燃剂或者无机阻燃剂与聚丙烯放入恒温干燥箱中干燥12h；然后将其混合，并放入挤出机中进行挤出造粒；其中，挤出机机头温度190℃，ⅰ区温度190℃，ⅱ区温度200℃，ⅲ区温度210℃，喂料机转速10rpm，主机转速9rpm；

15、最后将剪切的粒料经过12h干燥后放入注塑机中注塑成型，即可得到所述汽车用阻燃材料。

16、如上所述汽车用阻燃材料的制备方法，所述注塑机温度设为190℃-195℃-200℃-195℃，注射压力为70mpa，冷却时间为20s。

17、有益效果：

18、本发明通过将改性纳米碳酸钙与聚丙烯混合来制备汽车用阻燃材料，一方面，可以有效提高汽车用阻燃材料的阻燃性；另一方面，可以有效提高汽车用阻燃材料的力学性能。同时，通过采用氮系阻燃剂或无机阻燃剂，可以避免其他种类的无卤阻燃剂与纳米碳酸钙发生化学反应，降低阻燃效果；而且将氮系或者无机类阻燃剂与改性纳米碳酸钙一起，可以进一步提高汽车用阻燃材料的阻燃效果。

19、纳米碳酸钙是地球上常见的矿物质之一,化学式为cac03,是一种白色、无味、无臭的粉末。我国的纳米碳酸钙资源分布广泛、储备量大，价格便宜、制作成本低。本发明通过对纳米碳酸钙进行适当改性，使得改性后的纳米碳酸钙具有阻燃性，因此在总阻燃剂添加量相同的条件下，通过加入适当的改性纳米碳酸钙，就可以降低高成本的无卤阻燃剂的添加量，从而降低汽车用阻燃材料的成本。

20、本发明提供的改性纳米碳酸钙，一方面表面包覆一层难燃的二氧化硅颗粒，当遇到高温的氧气时，二氧化硅会燃烧产生sio2，二氧化硅的氧化反应需要大量的能量，因此可以吸收火焰的热量，有效地阻止火焰蔓延，从而提高了其阻燃性，降低了阻燃材料成本。另一方面，改性纳米碳酸钙经过硅烷偶联剂的处理，使其表面粗糙度增加，表面活性降低，可以提高与聚丙烯的相容性，有效提高了其力学性能。

21、本发明提供的纳米碳酸钙的改性方法，通过将一定量的硅酸钠和纳米碳酸钙加入到四氢呋喃溶液，硅酸钠在四氢呋喃和高温条件下会发生如下反应：na2sio3→sio2+na2o+heat，四氢呋喃充当催化作用，且在高温下会挥发，从而促进了硅酸钠/四氢呋喃在高温下脱水缩聚产生二氧化硅，使得纳米碳酸钙的表面包覆了一层难燃的二氧化硅层，该二氧化硅层作为纳米碳酸钙的耐热保护层，当遇到高温的氧气时，二氧化硅会燃烧产生sio2，二氧化硅的氧化反应需要大量的能量，因此可以吸收火焰的热量，从而有效地阻止火焰向材料内部蔓延。在相同温度下，改性纳米碳酸钙的表面温度会低于纳米碳酸钙，从而降低了改性纳米碳酸钙的分解能力，提高了改性纳米碳酸钙的热稳定性。同时，无卤阻燃剂也会产生膨胀的炭层阻挡氧气向材料内部的渗透，而且无卤阻燃剂也会产生难燃气体，进一步稀释氧气含量，因此，本发明通过将改性纳米碳酸钙和无卤阻燃剂共同添加进聚丙烯，两者可以产生协同效应，进一步提高汽车用阻燃材料的阻燃性。

22、而且，本发明通过硅烷偶联剂，改善了改性纳米碳酸钙的表面活性，进而改善了改性纳米碳酸钙与聚丙烯的相容性，从而最终提高了汽车用阻燃材料的力学性能。

技术特征：

1.一种汽车用阻燃材料，其特征在于，其原料包括：

2.根据权利要求1所述的汽车用阻燃材料，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙按照如下方法制备得到：

3.根据权利要求2所述的汽车用阻燃材料，其特征在于，所述硅酸钠溶液与纳米碳酸钙与四氢呋喃溶液的质量比为2-3:1：2；

4.根据权利要求2所述的汽车用阻燃材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂与纳米碳酸钙质量比为0.5:1。

5.根据权利要求1所述的汽车用阻燃材料，其特征在于，其原料包括：

6.根据权利要求1所述的汽车用阻燃材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为氮系阻燃剂或者无机阻燃剂中的一种或两种。

7.一种权利要求1-6任一所述汽车用阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述汽车用阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述注塑机温度设为190℃-195℃-200℃-195℃，注射压力为70mpa，冷却时间为20s。

技术总结本发明提供一种汽车用阻燃材料及其制备方法。该阻燃材料的原料包括：改性纳米碳酸钙5‑10份，无卤阻燃剂25‑30份，聚丙烯60‑70份。改性纳米碳酸钙的制备包括：将一定量的硅酸钠溶液和四氢呋喃溶液加入到纳米碳酸钙中，于50‑60℃恒温下反应3‑4小时，然后洗涤过滤数次，干燥后得到改性碳酸钙；将适量的硅烷偶联剂加入到S1得到的纳米碳酸钙中，于磁力搅拌器中反应数小时，然后经过洗涤、过滤、干燥得到改性纳米碳酸钙。本发明提供的汽车用阻燃材料不仅成本低、而且阻燃效果好、力学性能也高。技术研发人员：徐世伟,袁泉,何莉萍,秦云受保护的技术使用者：湖南大学苏州研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/2