[發明專利]一種阻燃型聚丙烯復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210434748.3
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102911435A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 任強;劉石;李錦春;鄒國享;宋艷
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/14;C08L51/06;C08K3/34;C08K7/00;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及一種聚丙烯復合材料及其制備方法，特別是一種阻燃型聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯（PP）是全球產量最大的樹脂之一，它們被廣泛用于包裝、紡織品、建材、汽車、電子及日用品等很多行業。當PP應用于室內建材、汽車內飾材料、電子電器材料時，需要進行阻燃改性。

目前工業上所用的阻燃劑分為無鹵和有鹵阻燃劑。膨脹型阻燃劑是無鹵阻燃劑中最有發展前途的一種。在PP中添加膨脹型阻燃劑可以降低PP熱裂或燃燒時生成的煙和腐蝕性氣體及有毒產物量，對環境友好。單純使用此類阻燃劑，由于其添加量較大，復合材料的力學性能會受到較大影響，因此可以在阻燃配方中加入一些協效劑以提高阻燃效率，降低阻燃劑用量。一般協效劑添加份量都比主阻燃劑要少得多，因此，協效劑本身對提高阻燃性能和力學性能的貢獻并不大，但是在整個阻燃配伍體系中，起到協調物理性能，提高阻燃效果的配合作用。

少量天然粘土加入到膨脹型阻燃體系中可以提高膨脹炭層的耐熱性和致密程度，提高阻燃效果，因此是一種良好的協效劑。同時，如果粘土在聚合物基體中可形成納米級分散，還可以有效提高聚合物的力學性能。具有天然納米結構的粘土包括蒙脫土、凹凸棒土是研究最廣泛的品種。章馳天在文獻《凹凸棒土/IFR阻燃PP復合材料的制備與性能研究》（南京航空航天大學碩士學位論文，2010）中，報道了采用凹凸棒土與膨脹型阻燃劑協同作用可以更為有效地阻燃聚丙烯，同時保證復合材料的力學性能。關于蒙脫土協同阻燃的研究報道也已經很豐富（Kiliaris?P,Papaspyrides?CD.Polymer/layered?silicate(clay)nanocomposites:An?overviewof?flame?retardancy.Prog?Polym?Sci.2010,35(7):902-958）。但凹凸棒土和蒙脫土有一個共同的問題，就是納米棒或片層間等結構單元間以強離子鍵結合，在應用時需要克服離子鍵作用才能促進其在聚合物基體中的分散，如蒙脫土在使用前需要使用季銨鹽等陽離子表面活性劑進行插層處理，過程繁瑣，成本高。

發明內容：

本發明所要解決的問題是：現有技術中，在阻燃型材料中添加協效劑時，為避免協效劑在聚合物基體中的分散不良，需要事先使用表面活性劑，對協效劑進行預處理，過程繁瑣，成本高。

為解決這一問題，本發明提供的技術方案是：

本發明提供了一種阻燃型聚丙烯復合材料，包括以下組分，各組分質量含量為：

聚丙烯100份

膨脹型阻燃劑20～30份

埃洛石1～7份

相容劑5～10份

其中，埃洛石為協效劑，

埃洛石納米材料在聚合物中易分散，而不需要對埃洛石進行預處理，埃洛石納米材料的添加量較少，其本身對提高阻燃性能和力學性能的貢獻并不大，但是埃洛石納米管在整個阻燃配伍體系中，起到協調物理性能和阻燃效果的配合作用，保證了材料的使用性能，

作為優選：聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數為1.5～10g/10min；

作為優選：膨脹型阻燃劑含酸源、氣源和碳源，以成炭、膨脹機理起到阻燃作用；

作為優選：埃洛石為未經處理的天然埃洛石粉，粒度為325～500目；

本發明中使用的埃洛石，也被稱為埃洛石納米管（HNTs），是一類硅鋁酸鹽，化學式可表示為Al₂Si₂O₅·nH₂O，多為多壁管狀結構，管外徑約為10~50nm，內徑約為5~20nm，長度約為2~40μm，具有短纖維的增強作用。HNTs含有兩種羥基，一種是位于外表面的硅羥基，一種是位于內表面的鋁羥基。作為納米填料，埃洛石相對于凹凸棒土等硅酸鹽的最大優點是其易于在基體樹脂中分散，這是由于凹凸棒土結構單元之間是以離子鍵等主價鍵結合，而HNTs的結構單元之間是以氫鍵和范德華力等次價鍵結合。另外，埃洛石的中空管內外的活性基團可以捕捉聚合物燃燒過程中產生的自由基，延緩聚合物的燃燒。

作為優選：相容劑為接枝率為0.5~1%的聚丙烯接枝馬來酸酐。

本發明還提供了上述阻燃型聚丙烯復合材料的制備方法，

一種方法為：使用密煉機為生產設備，按各組分質量比，將物料均勻混合，在密煉機中熔融共混后，得到阻燃聚丙烯復合材料，

作為優選：設定密煉機溫度為180℃~200℃，轉速為50~200r/min，熔融共混時間為5~10分鐘，