[發明專利]一種ZnO協效蒙脫土阻燃聚苯乙烯納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310312873.1
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103396616A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 韓永芹;申明霞;段鵬鵬;郭義;袁宗陽
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C08L25/06
• 分類號: C08L25/06;C08L53/02;C08L23/08;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K7/08;C08K3/22;C08K5/3492;C08K5/315
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

技術領域

本發明涉及無鹵阻燃聚合物納米復合材料的制備方法，屬聚合物阻燃技術領域。

背景技術

聚苯乙烯（PS）是無色透明的通用塑料，價格低廉，具有較高的強度和模量和良好的工藝性。但PS性脆、易燃，使其應用受到了一定的限制。因此，聚苯乙烯大多經過增韌阻燃改性后方可使用。含鹵阻燃劑在高熱時會釋放出有毒的鹵化氫氣體、生成劇毒的二噁英等物質，對環境造成十分嚴重的影響，因此，鹵系阻燃劑的使用逐漸受到限制，無鹵阻燃劑已日漸受到人們的重視。

無機阻燃劑作為無鹵阻燃劑的典型代表其最大的優點是不產生有毒和腐蝕性氣體，所以屬生理無害物質，對環境友好。缺點是填充量大，不利于聚合物的加工，降低了其制品的力學性能。因此，新型高效的無機納米阻燃劑近年來備受關注。

最早用于阻燃的無機層狀材料是納米蒙脫土（MMT），MMT是四硅氧四面體(T)和鋁—氧和氫氧基所組成的八面體(O)在X軸方向作用周期的TOT排列的2：1層狀結構，層厚約1nm，片層之間的距離一般在0.96－2.1nm之間變化。聚合物/MMT復合材料的主要阻燃機理在于MMT納米層在材料表面以及內部均可形成炭層屏障。Huang等人[Huang?GB,ZhuBC,ShiHB，Combination?effect?of?organics-modified?montmorillonite?with?intumescent?flame?retardants?on?thermal?stability?and?fire?behavior?of?polyethylene?nanocomposites.J.Appl.Polym.Sci.2011,121(3):1285-1291.Huang?GB,LiYJ,Han?LA,Gao?JR,Wang?X.A?novel?intumescent?flame?retardant-functionalized?montmorillonite:Preparation,characterization,and?flammability?properties.Appl.ClaySci.,2011,51(3):360-365.Huang?GB,Gao?JR,LiYJ,Han?L,Wang?X.Functionalizing?nano-montmorillonites?by?modified?with?intumescent?flame?retardant:Preparation?and?application?in?polyurethane.Polym.Degrad.Stab,2010,95(2):245-253.]發現蒙脫土與某些阻燃劑復配阻燃可明顯提高材料的阻燃性能。但MMT這類無機硅阻燃劑仍存在與聚合物基體相容性差，進而導致聚合物基體的力學性能、加工性能受到損害的問題；另一方面，PS在燃燒時除釋放大量熱量外，還會放出大量的黑煙與有毒氣體，在火災時造成大量人員因煙氣窒息而死亡。因此如何解決MMT和聚合物相容性差、阻燃效果不顯著、抑煙效果差等技術瓶頸，將對MMT類阻燃劑的廣泛應用極為關鍵。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的是通過引入一維的ZnO微米棒協效阻燃MMT來提高材料的阻燃及抑煙性能，并且利用表面活性劑對MMT進行改性以提高其與PS的相容性，此種方法國內外尚未見報道。

為了實現上述的發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種ZnO協效蒙脫土阻燃聚苯乙烯納米復合材料，其特征在于所包含的組分及組分的質量份如下：

聚苯乙烯65-80；

有機改性劑改性的蒙脫土1-10，較佳為2-7，更佳為3-5；

ZnO微米棒0.1-5，較佳為0.2-3，更佳為0.2-2；

氮系阻燃劑5-20；

增韌劑2-10；

助劑0.5-5；

且有機改性劑改性的蒙脫土與ZnO微米棒的質量比為20:1-1:1。

所述的蒙脫土為鈉基蒙脫土，鈣基蒙脫土，鎂基蒙脫土或鐵基蒙脫土中的一種；

所述的有機改性劑為十八烷基三甲基氯化銨，十六烷基三甲基氯化銨，十二烷基三甲基氯化銨，雙十六烷基二甲基氯化銨，雙十八烷基二甲基氯化銨或雙十二烷基二甲基氯化銨中的一種。

增韌劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）,聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）,苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）或乙烯與辛烯或α烯烴的高分子共聚物（POE）中的一種。