[發明專利]一種膨脹型阻燃耐水聚丙烯復合材料

在審

• 申請號: 201410553004.2
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104341678A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 溫攀月;陳麗娟
• 申請（專利權）人: 蘇州保利安新材料科技企業（有限合伙）
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/16;C08L79/04;C08K3/32;C08K3/34;C08K3/38;C08K3/36
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 田媛;靳靜

技術領域

本發明屬于阻燃復合材料技術領域，具體涉及一種膨脹型阻燃耐水聚丙烯復合材料，其具有優異的阻燃性、熱穩定性和耐水性。

背景技術

聚丙烯（PP）作為五大通用塑料之一，具有良好的力學性能、加工性能、電絕緣性、耐低溫性、化學穩定性、易加工成型等性能，且價格低廉，廣泛的應用于工業、農業、家用電器、紡織業、交通運輸等各個領域，成為人們日常生活中不可或缺的材料之一。然而，由于聚丙烯的極限氧指數很低，只有18，屬于易燃材料，燃燒時產生大量的熔滴，使火焰蔓延，火災危險性較大，無法滿足特定材料在防火領域的使用要求，使其應用受到一定程度的限制。因此，有必要對聚丙烯進行阻燃改性。一般往其中添加阻燃劑，常用于聚丙烯的阻燃劑有三大類：金屬氫氧化物、含鹵阻燃劑和膨脹型阻燃劑（IFR）。IFR是近幾年來廣泛應用的綠色環保阻燃劑類型之一，其不僅克服了鹵系阻燃劑在燃燒時易放出刺激性和腐蝕性的氣體及煙霧、多熔滴、容易造成人員窒息的缺點，而且也克服了無機阻燃劑由于添加量大對材料力學、加工性能所帶來的不良影響。膨脹型阻燃劑因其獨特的阻燃機理和無鹵、低煙、低毒、生成的炭層能有效地防止聚合物熔滴等特性，符合當今保護生態環境的要求。???????

?一般而言，IFR包括3部分，即碳源(常為多羥基化合物，如季戊四醇)?、酸源(如聚磷酸銨)和氣源(如三聚氰胺)。在傳統的膨脹阻燃聚丙烯復合材料中，膨脹阻燃體系一般選用聚磷酸胺-季戊四醇-三聚氰胺體系，季戊四醇(PER)是一種強極性的化合物，在使用過程中存在很多缺點，如與聚丙烯基體相容性不好、容易團聚，導致材料耐水耐久性差等。因此，開發耐水耐久性好的阻燃聚丙烯材料是高分子改性材料領域的工程技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明旨在克服現有技術中的不足，提供一種阻燃性能好、熱穩定性高且耐水性好的膨脹型阻燃耐水聚丙烯復合材料。

為解決以上技術問題，本發明采取的技術方案是：

一種膨脹型阻燃耐水聚丙烯復合材料，按質量百分比計，所述膨脹型阻燃耐水聚丙烯復合材料由以下成分組成：70-90%聚丙烯樹脂、8-25%膨脹型阻燃劑和0-5%阻燃協效劑；所述膨脹型阻燃劑由聚磷酸銨與三嗪類超支化成炭劑按質量比3:1~1:3組成，其中所述聚磷酸銨為聚合度≥1000的Ⅱ型聚磷酸銨，所述三嗪類超支化成炭劑的結構式如下：

其中，Z為NH或N，R為哌嗪環、直鏈烷基、芳基或者多個苯環間帶有烷基的芳基。

在阻燃劑領域，聚磷酸銨分為Ⅰ型聚磷酸銨和Ⅱ型聚磷酸銨，Ⅰ型聚磷酸銨具有不同長度的線形鏈，分解溫度較低，水溶性較高，通常聚合度小于100，而Ⅱ型聚磷酸銨是一種水難溶性物質，聚合度可以達到1000，甚至更大，熱穩定性好，一般分解溫度在300℃或以上。本發明選擇Ⅱ型聚磷酸銨與三嗪類超支化成炭劑組成復合阻燃體系，使兩者在分解溫度、分子結構上達到良好的匹配度，體系在燃燒過程中可形成致密的膨脹炭層，在燃燒過程中能有效的隔絕氧氣和熱量，阻礙內部基體進一步燃燒。

優選地，所述阻燃協效劑為蒙脫土、硅藻土、金屬氫氧化物、4A分子篩、硼酸鋅和納米二氧化硅中的一種或多種的混合。

優選地，所述聚丙烯為均聚聚丙烯或者共聚改性聚丙烯，即在聚丙烯分子鏈中有少量乙烯鏈段對聚丙烯進行改性。

由于以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明膨脹型阻燃耐水聚丙烯復合材料熱穩定性更高，約320℃時才開始緩慢分解，同時使用較低含量的阻燃劑，就能達到優異的阻燃效果，阻燃效率更高，降低了復合材料的生產成本；與現有技術相比，本發明材料還具有更好的耐水性，材料在70℃水浴浸泡168小時后，UL-94測試仍能達到V-0級別。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明做進一步詳細的說明，但不限于這些實施例。

本發明實施例中所用到的三嗪類超支化成炭劑的結構式分別如下：

式Ⅰ；

式Ⅱ；

式Ⅲ；

本發明中測試所依據的各種測試標準如下：