[發明專利]一種高分子阻燃復合材料基因庫的構建方法及應用

有效

• 申請號: 202110235519.8
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113012768B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 丁鵬;彭巨擘;周帥帥;符澤衛;王金合;宋娜;馬殿普;錢權;李俊;袁英杰;覃德清;普友福
• 申請（專利權）人: 上海大學;云南錫業集團（控股）有限責任公司研發中心
• 主分類號: G16C20/30
• 分類號: G16C20/30;G16C20/62;G16C20/70;G16C60/00
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 孫明科

1.一種高分子阻燃復合材料基因庫的構建方法，其特征在于，所述的基因庫中設有阻燃高分子原料、制備工藝參數、材料試樣阻燃性能三個數據庫，以及三者之間的變化適配模型；其是采用自下而上的方式，對一系列高分子阻燃復合材料實施例中變化的材料配比、制備工藝參數所制備的材料試樣成分，分別進行阻燃性能測試和表征分析，得到各實施例復合材料配比、制備工藝參數、試樣成分的變化與性能測試數據之間的映射關系，分析得到其變化適配模型；根據已知高分子阻燃材料配方、標準制備工藝對該變化適配模型設定約束、邊界，對變化適配模型中的材料配比、制備工藝參數、試樣成分的變化與性能測試數據映射關系進行驗證，將驗證通過的各組數據擴充到變化適配模型及各數據庫中，即得到高分子阻燃復合材料基因庫；

其具體包括如下步驟：

（1）設定已知高分子阻燃材料配方：分別確定已知的高分子基體、阻燃劑以及抗氧劑的種類，其中，高分子基體為聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚酰亞胺（PI）、聚酰胺酰亞胺（PAI）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）之一或其組合物；阻燃劑為化學阻燃劑、填料型阻燃劑、膨脹型阻燃劑中的一種或多種；抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076、抗氧劑CA、抗氧劑TNP和抗氧劑MB中的一種或多種；

（2）設定各實施例中高分子阻燃復合材料的配比：先設定各實施例中高分子阻燃復合材料的總質量，并根據各組成的質量比控制各組分的質量，根據高分子阻燃材料的各組分及含量的變化，所獲得不同配比實施例的阻燃性能數據與映射關系；

（3）設定各組分物料的混合及最終高分子阻燃材料的標準制備工藝條件：將高分子基體、阻燃劑和抗氧劑按照設定的比例混合，在高速混合機中混合30~40分鐘，保證其混合均勻；將上述得到的混合物于在擠出機中熔融共混、擠出，造粒、干燥、壓片，得到最終的聚合物復合材料，即高分子阻燃復合材料；擠出機工作參數為：溫度160℃~250℃，轉速為50~90rpm；

（4）設定性能測試標準：對各實施例制備的高分子阻燃復合材料分別進行氧指數、錐形量熱、UL-94、力學性能測試，獲得材料制備方案和多種性能測試的映射數據；

（5）設定復合材料試樣表征性能分析標準：對各實施例制備的高分子阻燃復合材料的成分，分別進行標準的XRD、XPS、SEM表征分析，獲得各高分子阻燃復合材料試樣的數據，并分析得到試樣成分與表征性能之間的映射關系，形成材料表征性能標準數據庫。

2.根據權利要求1所述的高分子阻燃復合材料基因庫的構建方法，其特征在于，其具體包括如下步驟：

（7）模型驗證與數據擴充：將所設定已知高分子阻燃材料配方、設定各實施例中高分子阻燃復合材料的配比、試樣成分在標準制備工藝下，所獲得的多組映射數據導入變化適配模型進行驗證，使變化適配模型逼近實施例的測試數據，通過設定新的實施例條件、獲取測試數據，對變化適配模型適用的數據進行擴充，并確定各組分、配比的約束、邊界。

3.一種權利要求1~2所述方法構建的高分子阻燃復合材料基因庫的應用，其特征在于，其包括如下步驟：將需要獲得的目標高分子阻燃復合材料的阻燃性能和表征數據，導入高分子阻燃復合材料基因庫的變化適配模型，由該模型在約束、邊界內，匹配出制備該目標高分子阻燃復合材料所需的高分子阻燃材料配方、配比及制備工藝參數，作為該目標高分子阻燃復合材料的推薦制備方案。