[發明專利]負載型金屬氧化物催化協效無機阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310054588.4
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103102593A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陳英紅;李平立;王琪;盛燕;華正坤
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/22;C08K3/38;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 樂全全;唐麗蓉

技術領域

本發明屬于阻燃聚丙烯復合材料及其制備技術領域，具體涉及一種負載型金屬氧化物催化協效無機阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯(PP)是繼聚乙烯之后的世界上第二大通用塑料品種，是一種高密度、無側鏈、高結晶度的線性聚合物。PP作為一種綜合性能優良的熱塑性塑料，具有強度高、絕緣性好、吸水率低、熱變形溫度較高等特點，且耐溶劑、耐油、耐弱酸、耐弱堿等性能優良，已被廣泛應用于電子電器、交通、建筑以及日常生活等領域。然而，PP屬極易燃燒的高分子材料，燃燒熱值很高，極限氧指數很低(僅17.4%)，燃燒時極易分解產生大量可燃性氣體，發熱量大，燃燒速度快，釋放大量濃煙并伴有大量熔滴，極易傳播火焰而引發二次火災，從而會給國民經濟和人民的生命財產造成不可估量的損失。因此賦予PP優良的阻燃性能是關系國計民生的重要課題，具有十分重要的理論和現實意義。

目前，用于PP的阻燃劑主要包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑和無機阻燃劑。其中傳統鹵系阻燃劑阻燃效果雖好，但燃燒時會產生大量有毒煙霧和腐蝕性氣體，大大增加了火災中人員逃生、救援的難度，其應用愈來愈受到限制，因此無鹵阻燃是PP阻燃發展的必然趨勢。在用于PP的無鹵阻燃劑中，無機阻燃劑如氫氧化鎂(MH)、氫氧化鋁(AH)等因具有無毒、無腐蝕，抑煙、環保，價格低廉等優點而日益受到關注，是用于PP的理想無鹵阻燃劑，然而其致命缺點卻在于其添加量高而阻燃效率低。為達到較好的阻燃性能，一般需要添加大于60?wt%的阻燃劑，而如此大的添加量使得其在基體樹脂PP中的分散和相容性均較差，進而將嚴重損害體系的加工性能和力學性能。為此，人們開始嘗試用其它方式來進行改善：（1）采用納米級氫氧化物阻燃PP。如萬軍喜等[李俊，萬軍喜，宋國林，唐國翌，材料導報，2009，23(6)，11-19]報道了用微米氫氧化鎂、納米氫氧化鎂填充PP復合材料體系，發現納米氫氧化鎂比微米氫氧化鎂更能有效地提高PP的阻燃性能和力學性能，當上述納米氫氧化鎂添加量為40份時所得阻燃PP極限氧指數才可達23.1%，而相同份數普通微米氫氧化鎂阻燃PP極限氧指數則只有20.67%，當氫氧化鎂添加量為60份時，相應納米級體系拉伸強度和斷裂伸長率分別為17.72MPa和5.65%，而微米級體系的拉伸強度和斷裂伸長率則分別只有14.72MPa和3.46%，但采用納米級氫氧化物無疑會增加制備無機阻燃PP復合材料的成本；(2)采用無機氫氧化物與其他種類的阻燃劑復配阻燃PP。如陳爾凡等[陳爾凡，張婷，馬馳，工程塑料應用，2007，35(8)，17-20]將納米氫氧化鎂和紅磷復配用于阻燃PP，結合表面偶聯及輻照改性技術，當復配阻燃劑中氫氧化鎂與紅磷比例為15:4且添加量達到30?wt%時所得阻燃材料氧指數才可達到31.1%，拉伸強度和斷裂伸長率分別可達25.87MPa和12%，但由于紅磷顏色深，易吸潮，加工熱穩定性差，會給使用帶來較大的限制；(3)采用表面改性方法。如劉繼純等[劉繼純，高喜平，劉紅宇，羅潔，塑料科技，2009，37(2)，46-49]采用硬脂酸和硅烷偶聯劑改性的氫氧化鎂阻燃PP，在很大程度上改善了PP與氫氧化鎂之間的相容性、分散性及體系的加工性能，體系的阻燃性能有一定程度的提高，但單獨的表面改性對材料的阻燃性能改善極為有限，僅能達到水平燃燒的FH-1級。

發明內容

本發明的首要目的是針對現有技術的不足，提供一種負載型金屬氧化物催化協效無機阻燃聚丙烯復合材料，該復合材料不僅阻燃性能優異，且力學性能也優良。

本發明的另一目的是提供一種上述負載型金屬氧化物催化協效無機阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，該方法制備工藝簡單，易于工業化實施。

本發明提供的負載型金屬氧化物催化協效無機阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于該復合材料按重量份計是由以下組分經熔融共混而成：

且該復合材料1.6mm厚試樣UL-94垂直燃燒等級為V-1～V-0級，極限氧指數為29～36%，拉伸強度為30～37MPa，簡支梁缺口沖擊強度為4.3～6.0kJ/m²。?。

以上各組分的配比可優選為：聚丙烯35～65份；改性無機阻燃劑40～55份；負載型金屬氧化物催化劑0.1～5份；抗氧劑0.1～1份。

以上復合材料中所含的改性無機阻燃劑是將100重量份無機阻燃劑用0.1～5重量份表面改性劑改性而得。其中的無機阻燃劑優選氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅和層狀雙羥基氧化物中的至少一種；表面改性劑優選硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈉和硬脂酸鈣中的至少一種。