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    一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠及其制備方法技術

    技術編號:14933879 閱讀:95 留言:0更新日期:2017-03-31 15:49
    本發明專利技術公開了一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠,包括聚磷腈高分子,聚磷腈高分子的主鏈由磷、氮元素組成,側基包括含氟酚氧基和碳硼烷雙酚單烷基醚;側基R1為含氟酚氧基和碳硼烷雙酚單烷基醚的任意一種或任意兩種的組合;側基R2為碳硼烷雙酚單己基醚、碳硼烷雙酚單辛基醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一種。本發明專利技術的聚磷腈高分子是一種非鹵化的、耐火焰、低生煙的彈性體,適用于電氣電纜的絕緣膠和絕熱泡沫膠。該絕緣膠導熱性好、耐熱性高,制備方法簡單,有優異的電氣電纜絕緣性能,應用領域廣,具有良好的市場前景。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及電線電纜材料,特別涉及一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠及其制備方法
    技術介紹
    隨著電子電氣事業的發展和電機電器技術的提高,大功率電氣、電子產品的等高性能的科技產品的廣泛應用,一種既能滿足電纜使用要求同時具有阻燃耐熱的電纜絕緣膠顯得極為重要。隨著科技的發展和社會的進步,因聚氯乙烯和含鹵阻燃劑的電纜線在燃燒時可產生的煙霧對人體有害,致使火災中很多人員窒息而死,精密設備癱瘓,含鹵電纜料將逐漸被淘汰。因而設計和制備對人無害、綠色環保,同時又具備優異的阻燃性能和絕緣性能的電纜線具有重要意義。聚二氯磷腈結構中氯原子具有很強的活性,可被親核試劑所取代,得到無氯聚磷腈衍生物。聚磷腈衍生物是以P、N原子交替排列作為主鏈結構的一類新型無機一有機高聚物,具有傳統的有機高分子和無機物難以比擬的特性,主鏈中的磷和氮賦予了其良好的阻燃性能,側鏈上的有機組分賦予了與聚烯烴良好的相容性,且聚磷腈綠色環保。通過有機基團和側鏈的選擇,可以賦予聚磷腈多種優異的性能,如聚烷氧基磷腈、聚芳氧基磷腈等材料的使用溫度范圍在-70℃~300℃,已經發現聚芳氧基磷腈彈性體用于對燃燒安全性要求很高的電絕緣場合具有十分理想的性能。目前設計的側基含氟聚芳氧基磷腈膠料具有很高的撕裂強度、伸張性能和優良的電性能,是一種優良的電氣電纜絕緣材料。該材料是高含量的氮元素與磷元素,其構成的協同體系有良好的阻燃性能。中國專利CN102682870A公開了一種軌道交通用乙丙膠絕緣防鼠防蟻低煙無鹵阻燃直流高壓電纜絕緣料。該電纜用絕緣料下列原料制得,其原料組份的重量配比為:乙丙橡膠100份、硫化劑2.3~3.2份、共硫化劑0.3~1.2份、補強劑50~67份、微晶石蠟5~7份、環氧大豆油5~7份、偶聯劑0.8~1.2份、低密度聚乙烯8~10份、氧化鋅納米粉5~8份、防老劑1.2~1.6份、紅丹5~7份、氧化鎂納米粉1.0~5份、白碳黑15~25份。該電纜絕緣料采用氧化鎂、氧化鋅等無機阻燃材料,無機物與有機聚合物之間的相容性較差,往往會降低電纜材料的力學性能和加工性能,也可能改變聚合物的耐溫級別。有關含聚磷腈的無鹵環保阻燃已經有所報道:中國專利申請號CN201210113112,公開一種含聚磷腈的無鹵環保阻燃聚烯烴電纜料體系的制備方法,其主要特征在于:聚磷腈以10~35份添加入電纜料中,與5~25份磷酸三甲苯酯、聚偏磷酸或聚磷酸銨等阻燃劑共同作用,制得了含聚磷腈的無鹵環保阻燃聚烯烴電纜料。這里使用的聚磷腈為聚烷氧基磷腈或聚磷腈馬來酰胺,熱穩定性欠佳,耐高溫性能仍然有較大的局限性。
    技術實現思路
    本專利技術為解決上述技術問題為提供一種具有阻燃耐熱作用的電氣、電纜絕緣膠,該材料含有P、N、B元素,具有良好的阻燃性、耐熱性;同時,制備該材料的方法簡單,具有優異的電纜絕緣性能的聚磷腈絕緣膠及其制備方法。為解決上述技術問題,本專利技術采用的技術方案為:一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠,包括聚磷腈高分子,所述聚磷腈高分子的化學結構式為:所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R1為二氟苯酚、三氟甲基苯酚、三氟甲氧基苯酚、五氟乙氧基苯酚、碳硼烷雙酚單己基醚、碳硼烷雙酚單辛基醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一種或任意兩種的組合;所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R2為碳硼烷雙酚單己基醚、碳硼烷雙酚單辛基醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一種。本專利技術有益效果是:本專利技術的聚磷腈高分子的主鏈由磷、氮元素組成,側基由含氟酚氧基和碳硼烷雙酚單烷基醚組成。碳硼烷作為取代基引入聚磷腈側鏈中,不破壞碳硼烷的籠狀結構合成側鏈帶碳硼烷結構的聚磷腈高分子。所述聚磷腈高分子是一種具有阻燃耐熱絕緣體材料,是一種對燃燒安全性要求很高的電絕緣場合的理想材料。同時,本專利技術的聚磷腈高分子是一種非鹵化的、耐火焰、低生煙的彈性體,適用于電氣電纜的絕緣膠和絕熱泡沫膠。該絕緣膠導熱性好、耐熱性高,制備方法簡單,有優異的電氣電纜絕緣性能,應用領域廣,具有良好的市場前景。進一步的,所述聚磷腈高分子的化學結構式中n為6、8、10、12其中任意的一位整數。進一步的,所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R1與取代基R2摩爾比為1:0.05~1:0.2。為解決上述技術問題,本專利技術采用的另一種技術方案為:一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠制備方法,包括以下步驟:S1、取58g聚氯化磷腈,加入400mL四氫呋喃溶液中,攪拌至聚氯化磷腈完全溶解,得到聚氯化磷腈四氫呋喃溶液,備用;S2、取170.1g對三氟甲基苯酚溶于150mL四氫呋喃溶液中,通過攪拌器緩慢加入40g氫氧化鈉,將溶液的溫度調至40℃恒溫,在攪拌下反應1小時至對三氟甲基苯酚完全反應為對三氟甲氧基酚氧基鈉為止,得中間產物溶液(Ⅰ),備用;S3、取設有攪拌器、冷凝管和恒壓滴液漏斗的1000mL三口燒瓶,加入66.4g的1,7-二(4-羥基苯基)-碳硼烷,通過攪拌器緩慢加入8g氫氧化鈉,再加入250mL四氫呋喃溶液和42.4g溴代辛烷至三口燒瓶中,并往反應溶液中通氮氣,在100℃下攪拌反應2小時后,將溫度降至50℃,得到反應后的三口燒瓶;S4、分別將步驟S1和步驟S2中的得到的聚氯化磷腈四氫呋喃溶液和中間產物溶液(Ⅰ),通過恒壓滴液漏斗慢慢滴入步驟S3反應后的三口燒瓶中進行反應,得到反應液;S5、將反應液倒入盛有自來水的燒杯中進行攪拌,攪拌10min后,得到溶液中凝聚的橡膠狀固體,將凝聚的橡膠狀固體和溶液進行分離,分離后通過四氫呋喃溶液對橡膠狀固體進行溶解,再將溶液倒入盛有自來水的燒杯中重復本步驟,直至洗去橡膠狀固體中的鹽分,最終得到的橡膠狀固體為三氟甲氧基酚氧基單辛基醚碳硼烷雙酚氧基聚磷腈。本專利技術有益效果是:本專利技術的聚磷腈高分子的主鏈由磷、氮元素組成,側基由含氟酚氧基和碳硼烷雙酚單烷基醚組成。碳硼烷作為取代基引入聚磷腈側鏈中,不破壞碳硼烷的籠狀結構合成側鏈帶碳硼烷結構的聚磷腈高分子。所述聚磷腈高分子是一種具有阻燃耐熱絕緣體材料,是一種對燃燒安全性要求很高的電絕緣場合的理想材料。同時,本專利技術的聚磷腈高分子是一種非鹵化的、耐火焰、低生煙的彈性體,適用于電氣電纜的絕緣膠和絕熱泡沫膠。該絕緣膠導熱性好、耐熱性高,制備方法簡單,有優異的電氣電纜絕緣性能,應用領域廣,具有良好的市場前景。進一步的,上述步驟S4具體為:先將聚本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠,其特征在于,包括聚磷腈高分子,所述聚磷腈高分子的化學結構式為:所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R1為二氟苯酚、三氟甲基苯酚、三氟甲氧基苯酚、五氟乙氧基苯酚、碳硼烷雙酚單己基醚、碳硼烷雙酚單辛基醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一種或任意兩種的組合;所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R2為碳硼烷雙酚單己基醚、碳硼烷雙酚單辛基醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一種。

    【技術特征摘要】
    1.一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠,其特征在于,包括聚磷腈高分
    子,所述聚磷腈高分子的化學結構式為:
    所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R1為二氟苯酚、三氟甲基苯酚、
    三氟甲氧基苯酚、五氟乙氧基苯酚、碳硼烷雙酚單己基醚、碳硼烷雙酚單辛基
    醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一種或任意兩種的
    組合;
    所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R2為碳硼烷雙酚單己基醚、碳
    硼烷雙酚單辛基醚、碳硼烷雙酚單癸基醚、碳硼烷雙酚單十二烷基醚的任意一
    種。
    2.根據權利要求1所述的具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠,其特征在于:
    所述聚磷腈高分子的化學結構式中n為6、8、10、12其中任意的一位整數。
    3.根據權利要求1所述的具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠,其特征在于:
    所述聚磷腈高分子的化學結構式中的取代基R1與取代基R2摩爾比為
    1:0.05~1:0.2。
    4.一種具有阻燃耐熱性能的聚磷腈絕緣膠制備方法,其特征在于,包括以
    下步驟:
    S1、取58g聚氯化磷腈,加入400mL四氫呋喃溶液中,攪拌至聚氯化磷腈
    完全溶解,得到聚氯化磷腈四氫呋喃溶液,備用;
    S2、取170.1g對三氟甲基苯酚溶于150mL四氫呋喃溶液中,通過攪拌器
    緩慢加入40g氫氧化鈉,將溶液的溫度調至40℃恒溫,在攪拌下反應1小時至
    對三氟甲基苯酚完全反應為對三氟甲氧基酚氧基鈉為止,得中間產物溶液(Ⅰ),
    備用;
    S3、取設有攪拌器、冷凝管和恒壓滴液漏斗的1000mL三口燒瓶,加入66.4g
    的1,7-二(4-羥基苯基)-碳硼烷,通過攪拌器緩慢加入8g氫氧化鈉,再加入250mL

    \t四氫呋喃溶液和42.4g溴代辛烷至三口燒瓶中,并往反應溶液中通氮氣,在100℃
    下攪拌反應2小時后,將溫度降至50℃,得到反應后的三口燒瓶;
    S4、分別將步驟S1和步驟S2中的得到的聚氯化磷腈四氫呋喃溶液和中間
    產物溶液(Ⅰ),通過恒壓滴液漏斗慢慢滴入步驟S3反應后的三口燒瓶中進行反
    應,得到反應液;
    S5、將反應液倒入盛有自來水的燒杯中進行攪拌,攪拌10min后,得到溶
    液中凝聚的橡膠狀固體,將凝聚的橡膠狀固體和溶液進行分離,分離后通過四
    氫呋喃溶液對橡膠狀固體進行溶解,再將溶液倒入盛有自來水的燒杯中重復本
    步驟,直至洗去橡膠狀固體中...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:鄭飛
    申請(專利權)人:福州通爾達電線電纜有限公司
    類型:發明
    國別省市:福建;35

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