一種用于消防水帶的復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于消防水帶的復合材料及其制備方法，復合材料按重量份計，包括以下組分：4?5份氧化鋅納米棒、1?2份改性富勒烯、30?60份天然橡膠、20?30份TPE、3?10份過氧化二異丙苯、40?50份高密度聚乙烯、2?5份環氧樹脂、1?2份馬來酸酐、2?5份聚乙二醇單甲醚、0.1?3份纖維素、0.1?0.5份硬脂酸鋅、0.4?3份抗氧化劑、1?5份硬脂酸以及5?10份氣相二氧化硅。本發明專利技術的復合材料具有優異的力學性能，通過改性的富勒烯提高了復合材料的耐磨性能和拉伸強度。

A Composite Material for Fire-fighting Water Belt and Its Preparation Method

The invention discloses a composite material for fire water belts and a preparation method thereof. The composite material comprises the following components by weight: 4 5 parts of zinc oxide nanorods, 1 2 parts of modified fullerenes, 30 60 parts of natural rubber, 20 30 parts of TPE, 3 10 parts of diisopropylbenzene peroxide, 40 50 parts of high density polyethylene, 2 5 parts of epoxy resin, 1 2 parts of maleic anhydride and 2 5 parts of polyethylene. Diol monomethyl ether, 0.1 3 portions of cellulose, 0.1 0.5 portions of zinc stearate, 0.4 3 portions of antioxidants, 1 5 portions of stearic acid and 5 10 portions of fumed silica. The composite material of the invention has excellent mechanical properties, and the wear resistance and tensile strength of the composite material are improved by modifying fullerenes.

【技術實現步驟摘要】
一種用于消防水帶的復合材料及其制備方法
本專利技術涉及一種用于消防設備的材料及其制備方法，特別涉及一種用于消防水帶的復合材料及其制備方法。
技術介紹
消防水帶是用來運送高壓水或泡沫等阻燃液體的軟管。傳統的消防水帶以橡膠為內襯，外表面包裹著亞麻編織物。先進的消防水帶則用聚氨酯等聚合材料制成。消防水帶的兩頭都有金屬接頭，可以接上另一根水帶以延長距離或是接上噴嘴以增大液體噴射壓力。消防水帶在使用時應避免驟然曲折、扭轉，充水后避免在地上強行拖拉，避免與油、酸、堿等腐蝕性化學物質接觸，在可能有火焰或強輻射熱的區域，應采用具有防火和耐高溫性能的水帶，水帶用完后應清洗干凈，故為了滿足水帶上述性能的要求，現有技術中采用復合材料制備消防水帶，復合材料已經廣泛用于仿生材料領域、生物醫用領域、人工智能領域、航空航天領域等，綜合性能優異。如關于消防水帶的材料方面的改進有中國專利2016105526900，該專利提供了一種具有阻燃耐酸堿功能的消防水帶材料，該材料具有阻燃、耐酸堿、防霉變的性能，但是該種組分對于生產加工而言，成分較多，不同組分的體系相容性存在一定問題，且生產過程中將會步驟反鎖，不利于工業生產。除了對消防水帶的材料的改進，為了提高消防水帶的性能，還可以針對消防水帶的結構進行改進，如中國專利2017105145960提供了一種高強度的消防水帶，該消防水帶包括水帶本體、防火層、耐磨層、防腐蝕層等結構，中國專利2018104798396提供了一種具有外層管坯、內層管坯及編織線層的消防水帶，該內外兩層的管坯間緊密結合在一起形成不可分離的雙層結構，使得內外兩層看似兩層，但實際為同體結構，吻合度十分好。如中國專利2007100141264針對消防水帶的結構和材料均作出改進，在橡塑管表面形成了防腐涂層。通過該方法生產的消防水帶具有單位長度重量輕，耐用、柔軟的性能。故消防水帶的材料必須要具備：耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、可任意彎曲，同時消防水帶的材料還需具有重量輕，綜合力學性能良好。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術提供了一種用于消防水帶的復合材料。本專利技術的另一目的是提供了該復合材料的制備方法。技術方案：本專利技術所述一種用于消防水帶的復合材料，按重量份計，包括以下組分：4-5份氧化鋅納米棒、1-2份改性富勒烯、30-60份天然橡膠、20-30份TPE、3-10份過氧化二異丙苯、40-50份高密度聚乙烯、2-5份環氧樹脂、1-2份馬來酸酐、2-5份聚乙二醇單甲醚、0.1-3份纖維素、0.1-0.5份硬脂酸鋅、0.4-3份抗氧化劑、1-5份硬脂酸以及5-10份氣相二氧化硅。本專利技術中氧化鋅納米棒提高了復合材料的比強度，在單位長度下，比現有材料質地輕，且氧化鋅納米棒還可以提高材料的耐磨性能。本專利技術中改性富勒烯可顯著地提高復合材料的耐磨性能，并能提高復合材料的韌性，此外，由于富勒烯的加入，使得復合材料具有優異的抗紫外氧化性能。本專利技術中聚乙二醇單甲醚具有有良好的水溶性、潤濕性，并且在復合制備的過程中，改變制品的粘度、吸濕性和組織結構，使得復合材料具有良好地加工性能。本專利技術中纖維素提高復合材料的抗拉伸性能。本專利技術中硬脂酸鋅為優異的熱穩定劑。本專利技術中加入抗氧化劑是為了提高復合材料的耐高溫氧化性能，提高復合材料在高溫環境下的使用時間。本專利技術優選地抗氧化劑型號為AO-50。優選地，所述的用于消防水帶的復合材料，按重量份計，包括4.5份氧化鋅納米棒、1.5份改性富勒烯、40份天然橡膠、25份TPE、5份過氧化二異丙苯、45份高密度聚乙烯、3份環氧樹脂、1.5份馬來酸酐、3份聚乙二醇單甲醚、1份纖維素、0.2份硬脂酸鋅、1份抗氧化劑、2份硬脂酸以及5份氣相二氧化硅。優選地，所述米氧化鋅納米棒的平均直徑20-50nm，平均長度為60-100nm。優選地，所述改性富勒烯通過以下方法制備：按重量份計，將1-5份丙烯酸丁酯、2-3份硅烷偶聯劑、0.5-1份海藻酸鈉、5-10份富勒烯，溶于有機溶劑中，在60-80℃溫度下攪拌20-30h，減壓，干燥，得改性富勒烯。優選地，所述硅烷偶聯劑為KH550。上述用于消防水帶的復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)氧化鋅納米棒的制備：利用晶種法制備氧化鋅納米棒；(2)改性富勒烯的制備：將丙烯酸丁酯、硅烷偶聯劑、海藻酸鈉及富勒烯溶于有機溶劑中，在60-80℃溫度下攪拌20-30h，減壓，干燥，得改性富勒烯；(3)消防水帶的制備：將步驟(1)得到的氧化鋅納米管、步驟(2)得到的改性富勒烯、天然橡膠、TPE、過氧化二異丙苯、高密度聚乙烯、環氧樹脂、馬來酸酐、聚乙二醇單甲醚、纖維素、硬脂酸鋅、抗氧化劑、硬脂酸以及氣相二氧化硅，制備成管材。本專利技術制備的塑料管的工藝采用現有技術，具體方法為：密煉：將4-5份氧化鋅納米棒、1-2份改性富勒烯、30-60份天然橡膠、20-30份TPE、3-10份過氧化二異丙苯、40-50份高密度聚乙烯、2-5份環氧樹脂、1-2份馬來酸酐、2-5份聚乙二醇單甲醚、0.1-3份纖維素、0.1-0.5份硬脂酸鋅、0.4-3份抗氧化劑、1-5份硬脂酸以及5-10份氣相二氧化硅的原料倒入密煉機中，未壓入重錘的情況下攪拌均勻后，再進行混煉，密煉機的水溫控制在110℃以下，壓縮空氣壓力0.7-0.9MPa，料溫為125-145℃時排出物料；開煉：將密煉機排出物料送入開煉機開煉，前輥溫度100-110℃，后輥溫度90-100℃，輥距0.3-0.7mm，補煉3遍；出片：將開煉后的物料送入出片機加工，得到料片冷卻；硫化：將料片送入平板硫化機進行硫化處理，蒸汽壓力0.7-0.75MPa，硫化時間為13-15分鐘；加工：將硫化好的片材擠壓成型。優選地，步驟(1)中，所述氧化鋅納米棒的平均直徑20-50nm，平均長度為60-100nm。優選地，步驟(2)中，所述改性富勒烯由1-5份丙烯酸丁酯、2-3份硅烷偶聯劑、0.5-1份海藻酸鈉、5-10份富勒烯制備而成。優選地，步驟(3)中，所述消防水帶由4-5份氧化鋅納米棒、1-2份改性富勒烯、30-60份天然橡膠、20-30份TPE、3-10份過氧化二異丙苯、40-50份高密度聚乙烯、2-5份環氧樹脂、1-2份馬來酸酐、2-5份聚乙二醇單甲醚、0.1-3份纖維素、0.1-0.5份硬脂酸鋅、0.4-3份抗氧化劑、1-5份硬脂酸以及5-10份氣相二氧化硅制備而成。優選地，所述消防水帶由4.5份氧化鋅納米棒、1.5份改性富勒烯、45份高密度聚乙烯、40份天然橡膠、25份TPE、5份過氧化二異丙苯、3份環氧樹脂、1.5份馬來酸酐、3份聚乙二醇單甲醚、1份纖維素、0.2份硬脂酸鋅、1份抗氧化劑、2份硬脂酸以及5份氣相二氧化硅制備而成。參考文獻如下：《氧化鋅納米棒粉體的晶種法制備及尺寸調控》(中國粉體技術，VOI.23NO.1Feb.2017)。《一種C60富勒烯改性耐磨聚乙烯復合材料及其制備方法》(2017102483664)。另外，除非另有說明，本專利技術中“％”為質量百分比。有益效果：(1)本專利技術的復合材料具有優異的力學性能，通過改性的富勒烯提高了復合材料的耐磨性能和拉伸強度；(2)本專利技術中加入氧化鋅納米棒，使得復合材料具有較高的比強度，制備的消防水帶質地更輕；(3)本專利技術中加入纖維素，并利用聚乙二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于消防水帶的復合材料，其特征在于，按重量份計，包括以下組分：4?5份氧化鋅納米棒、1?2份改性富勒烯、30?60份天然橡膠、20?30份TPE、3?10份過氧化二異丙苯、40?50份高密度聚乙烯、2?5份環氧樹脂、1?2份馬來酸酐、2?5份聚乙二醇單甲醚、0.1?3份纖維素、0.1?0.5份硬脂酸鋅、0.4?3份抗氧化劑、1?5份硬脂酸以及5?10份氣相二氧化硅。

【技術特征摘要】
1.一種用于消防水帶的復合材料，其特征在于，按重量份計，包括以下組分：4-5份氧化鋅納米棒、1-2份改性富勒烯、30-60份天然橡膠、20-30份TPE、3-10份過氧化二異丙苯、40-50份高密度聚乙烯、2-5份環氧樹脂、1-2份馬來酸酐、2-5份聚乙二醇單甲醚、0.1-3份纖維素、0.1-0.5份硬脂酸鋅、0.4-3份抗氧化劑、1-5份硬脂酸以及5-10份氣相二氧化硅。2.根據權利要求1所述的用于消防水帶的復合材料，其特征在于，按重量份計，包括4.5份氧化鋅納米棒、1.5份改性富勒烯、40份天然橡膠、25份TPE、5份過氧化二異丙苯、45份高密度聚乙烯、3份環氧樹脂、1.5份馬來酸酐、3份聚乙二醇單甲醚、1份纖維素、0.2份硬脂酸鋅、1份抗氧化劑、2份硬脂酸以及5份氣相二氧化硅。3.根據權利要求1所述的用于消防水帶的復合材料，其特征在于，所述氧化鋅納米棒的平均直徑20-50nm，平均長度為60-100nm。4.根據權利要求1所述的用于消防水帶的復合材料，其特征在于，所述改性富勒烯通過以下方法制備：按重量份計，將1-5份丙烯酸丁酯、2-3份硅烷偶聯劑、0.5-1份海藻酸鈉、5-10份富勒烯，溶于有機溶劑中，在60-80℃溫度下攪拌20-30h，減壓濃縮，干燥，得改性富勒烯。5.根據權利要求4所述的用于消防水帶的復合材料，其特征在于，所述硅烷偶聯劑為KH550。6.如權利要求1所述的用于消防水帶的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)氧化鋅納米棒的制備：利用晶種法制備氧化鋅納米棒；(2)改性富勒烯的制備：將丙烯酸丁酯、硅烷偶聯劑、海藻酸鈉及富勒烯溶于有機溶劑中，在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹祥春，曹霞，張凱，周建明，王菱花，
申請(專利權)人：江蘇賽達電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32