[發(fā)明專利]一種含多孔磷酸鎳的無鹵膨脹型阻燃聚丙烯及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710026097.3
• 申請日: 2007-08-17
• 公開（公告）號: CN101139454A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 胡源;聶士斌;宋磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K5/3492;C08K3/32
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 何梅生

技術領域：

本發(fā)明屬于無鹵膨脹型阻燃聚丙烯技術領域，特別涉及同時含有膨脹型阻燃劑和多孔磷酸鎳的聚丙烯及其制備方法。

背景技術：

據(jù)《改性聚丙烯新材料》(趙敏、高俊剛等編著，化學出版社，2002年9月)介紹，聚丙烯本身屬于易燃材料，其氧指數(shù)僅17.0～18.0％，并且成炭率低，燃燒時產(chǎn)生熔滴，所以在很多應用場合都要求對其進行阻燃改性。目前國內(nèi)外對聚丙烯阻燃主要采用添加阻燃劑。據(jù)《應用表面科學》(Applied?Surface?Science，120：14，1997)和《燃燒科學》(J?Fire?Flam?2：97，1971)介紹，已用和可用于阻燃聚丙烯的無鹵添加型阻燃劑中，最為人看好和最具有工程應用前景的是膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃劑大多是含磷、含氮有機化合物，主要通過形成多孔泡沫炭層而在凝聚相起阻燃作用。目前通常采用協(xié)效劑如硼酸鋅、沸石和有機蒙脫土等與膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯。根據(jù)《先進聚合物加工技術》(Polymers?ForAdvanced?Technologies?14：3-11，2003)介紹，當硼酸鋅占體系總質(zhì)量百分比為2％且膨脹型阻燃劑占體系總質(zhì)量百分比為25％時，制得的阻燃聚丙烯的氧指數(shù)比單獨加25％膨脹型阻燃劑制得的阻燃聚丙烯的氧指數(shù)高5個單位，但即使是膨脹型阻燃劑和硼酸鋅協(xié)效體系制得的阻燃聚丙烯仍然通不過UL-94V0級別。《聚合物降解與穩(wěn)定》(Polymer?Degradation?and?Stability?89：478-483，2005)介紹了沸石協(xié)效阻燃聚丙烯，當沸石占體系總質(zhì)量5％且膨脹型阻燃劑占體系總質(zhì)量25％時制得的阻燃聚丙烯的氧指數(shù)比單獨加30％膨脹型阻燃劑制得的阻燃聚丙烯的氧指數(shù)高7個單位，但由于阻燃劑與協(xié)效劑的總添加量較大，使材料的力學性能如拉伸強度，斷裂強度下降。根據(jù)《聚合物科學雜志》(Journal?of?Polymer?Science：part?A：Ploymer?chemistry?42：6163-6173，2004)介紹，有機蒙脫土與膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯可以明顯降低熱釋放速率，但有機蒙脫土添加量超過4％時，會使團聚加劇，阻燃效果反而下降。

用膨脹型阻燃劑或者膨脹型阻燃劑和協(xié)效劑如硼酸鋅，沸石和有機蒙脫土等處理后的聚丙烯，雖然具有低煙無毒和一定耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不夠理想，耐溶滴性還有待提高，且由于所需阻燃劑的添加量較大，會使材料的力學性能如拉伸強度，斷裂強度下降。

據(jù)《美國化學會雜志》(J.Am.Chem.Soc.125：1309，2003)介紹，多孔磷酸鎳是一類很好的分子篩材料，含有NiO₆八面體和PO₄四面體形成骨架結(jié)構(gòu)，具有24元環(huán)孔道結(jié)構(gòu)，孔徑為8～13。它的穩(wěn)定性較好，并且鎳本身就是很好的催化劑，目前研究人員主要注意它在吸附、離子交換尤其是催化方面的應用前景，但多孔磷酸鎳在阻燃方面的研究至今未見報道。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種含有多孔磷酸鎳的無鹵膨脹型阻燃聚丙烯及其制備方法，在保證阻燃效果的同時可減少阻燃劑的添加量且耐溶滴性好。

本發(fā)明的含有多孔磷酸鎳的無鹵膨脹型阻燃聚丙烯，其特征在于各組分按占體系總質(zhì)量百分比計分別為：聚丙烯75～80％，膨脹型阻燃劑16～24.5％，多孔磷酸鎳0.5～4％；該多孔磷酸鎳具有孔徑為8～13的孔道結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的含有多孔磷酸鎳的無鹵膨脹型阻燃聚丙烯的制備方法，先按摩爾比NiCl₂·6H₂O∶H₃PO₄∶NH₄F∶NH₄OH∶H₂O為1.0∶1.0～1.5∶1.0～1.6∶0.8～1.0∶40.0將六水氯化鎳溶解在水中，攪拌下依次加入磷酸和氟化銨，再以氨水調(diào)體系的PH值為1.8～2.5，然后將混合物密封在反應釜中，在160～190℃晶化3～7天；產(chǎn)物取出后過濾，用水洗滌后干燥，即得到多孔磷酸鎳；其特征在于：按占體系總質(zhì)量百分比將聚丙烯75～80％、膨脹型阻燃劑16～24.5％和上述制得的多孔磷酸鎳0.5～4％放入密煉機中，控制溫度在160～190℃，轉(zhuǎn)速為20～100轉(zhuǎn)/分，熔融共混5～30分鐘。