[發明專利]無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410542136.5
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104312118A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 楊偉;魯紅典;楊本宏
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L51/00;C08L51/04;C08K13/04;C08K7/10;C08K3/34;C08K3/38;C08K3/22;C08K3/36;C08K5/5313;C08K5/3492;C08K5/20;C08K5/098
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技術領域

本發明屬于無鹵阻燃和塑料加工應用技術領域，具體涉及一種無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的不斷發展，“白色污染”問題日益突出，研究開發環境友好材料已迫在眉睫。聚乳酸是一種來源于可再生農作物的新型生物可降解材料，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不會污染環境。此外，聚乳酸還具有良好的力學性能、熱穩定性、加工性能和優異的光澤性、透明度，是當前公認的能夠部分取代傳統石油基聚合物的生物可降解聚合物。然而，聚乳酸的缺陷也十分明顯，其結晶速率低、抗沖擊性差、熱變形溫度低、易燃易滴落，這些不利因素嚴重阻礙了聚乳酸的廣泛應用。針對聚乳酸自身所存在的缺點，國內外很多科研工作者都把目光集中在聚乳酸的改性研究上，其中采用纖維對聚乳酸增強改性是提高其熱性能和力學性能有效途徑。

玄武巖纖維作為一種新出現的新型無機環保綠色高性能纖維材料，已受到了國內外學術研究和工業應用領域的廣泛關注。玄武巖纖維是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過漏板快速拉制而成的，不僅穩定性好，還具有優異的電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒和耐高溫性。此外，玄武巖纖維的生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，是一種名副其實的綠色、環保材料。因此，采用玄武巖纖維對聚乳酸進行增強改性，已成為目前聚乳酸改性研究的熱點。

但是，聚乳酸是一種易于燃燒的聚合物材料，采用玄武巖纖維對其進行改性將會進一步加劇材料的火災危險性。針對聚合物復合材料的阻燃改性，目前國內普遍是采用含鹵阻燃劑進行改性處理，例如通過含鹵阻燃劑對玻纖增強聚合物復合材料進行阻燃改性處理等。雖然含鹵阻燃劑具有阻燃效率高、生產成本低等優點，但由于其在燃燒過程中會產生大量有毒煙氣，有的含鹵阻燃劑燃燒時還會產生致癌物質，會給環境帶來嚴重的危害。

有鑒于此，本發明將采用無鹵阻燃劑和玄武巖纖維對聚乳酸復合材料進行綜合改性，以進一步提高此類聚合物復合材料的綜合性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服傳統聚乳酸改性技術中存在的阻燃性能差、力學性能差、環境危害性大等缺點，提供一種阻燃性能優異、力學性能較好、綠色環保的無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種上述無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法。

為解決本發明的技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料，包含聚乳酸，特別是：

所述復合材料中還含有玄武巖纖維、次磷酸鹽、含氮阻燃劑和相容劑，所述聚乳酸、玄武巖纖維、次磷酸鹽、含氮阻燃劑和相容劑之間的重量比為36～79.2∶10～30∶5～15∶5～10∶0.5～5；

所述次磷酸鹽選自次磷酸鋁、次磷酸鎂、次磷酸鈣、次磷酸鋅、次磷酸鑭、次磷酸鈰中的一種或多種；

所述含氮阻燃劑選自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽、蜜勒胺中的一種或多種；

所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、馬來酸酐接枝聚苯乙烯中的一種或多種。

作為無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料的進一步改進，所述復合材料中還含有阻燃協效劑，所述阻燃協效劑與含氮阻燃劑之間的重量比為0.1～2.5∶5～10，所述阻燃協效劑選自蒙脫土、硼酸鋅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鋅、氧化鑭、二氧化硅中的一種或多種。

作為無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料的進一步改進，所述復合材料中還含有潤滑劑，所述潤滑劑與相容劑之間的重量比為0.1～1∶0.5～5，所述潤滑劑選自硅酮粉、乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸鈣中的一種或多種。

作為無鹵阻燃玄武巖纖維增強聚乳酸復合材料的進一步改進，所述復合材料中還含有抗氧劑，所述抗氧劑與相容劑之間的重量比為0.1～0.5∶0.5～5，所述抗氧劑選自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇四(3-正十二烷基硫代丙酸酯)中的一種或多種。