[發明專利]一種阻燃納米復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711230642.0
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107936370A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳寶書;趙天寶;李正秋;廖力
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L27/18;C08K13/06;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/24;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/32;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 李林合,李蕊

技術領域

本發明屬于阻燃納米復合材料技術領域，具體涉及一種阻燃納米復合材料及其制備方法。

背景技術

納米復合材料是近年來材料科學中發展十分迅速的新領域。一般來說，它是指分散相尺寸至少有一維小于100nm的復合材料。納米復合材料的特殊功能主要來源于粒子的小尺寸效應和眾多的界面復合效應，只要用少量的納米顆粒通過熔融混合或原位聚合的方式加到聚合物中，它就可以極大改善該聚合物的機械性能、阻隔性能以及阻燃性能，并且可以獲得比常規填料增強的聚合物材料高得多的耐熱性、尺寸穩定性和導電性。

聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、化學性能而廣泛應用于汽車內外飾件和電子、家電產品的外殼等，是目前增長速度最快的通用熱塑性塑料。但聚丙烯屬于碳氫類材料，其氧指數僅在17.4-18.5％，易燃且燃燒速度快，并在燃燒中產生大量熔滴，極易傳播火焰，給人們的生產生活帶來諸多隱患。為了克服這一缺點，人們往往在聚丙烯中添加各種阻燃劑。目前市場上的阻燃聚丙烯復合材料仍大量采用鹵/銻阻燃體系，此類材料燃燒時會產生大量有毒煙霧，不僅造成儀器設備的腐蝕，還會阻礙救援人員及受災人員的轉移。除此之外，無機阻燃劑如氫氧化鋁、氫氧化鎂等也被大量應用，盡管此類阻燃劑無毒環保，但其添加量過大，影響了材料的力學性能。因此，急需研究一種阻燃納米復合材料，其在不破壞聚丙烯力學性能的前提下可有效解決聚丙烯的阻燃效果。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種阻燃納米復合材料及其制備方法，可有效解決現有技術中所用的阻燃添加劑添加量大，會影響復合材料的力學性能，同時制成的復合材料燃燒后會產生大量有毒煙霧，阻燃效果差，環境不友好的問題。

為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種阻燃納米復合材料，包括以下重量份的組分：聚丙烯樹脂80-100份、復配型納米阻燃劑1-4份、納米滑石粉5-15份、阻燃協效劑0.5-1.5份、抗滴落劑0.1-0.5份、相容劑1-4份、抗氧劑0.1-0.5份和增強劑0.5-1.5份；

復配型納米阻燃劑包括以下重量份的組分：改性納米蒙脫土10-20份、納米氫氧化鋁8-15份、納米三聚磷酸鋁2-6份和納米氫氧化鎂1-5份。

進一步地，一種阻燃納米復合材料，包括以下重量份的組分：聚丙烯樹脂100份、復配型納米阻燃劑3份、納米滑石粉12份、阻燃協效劑1.0份、抗滴落劑0.3份、相容劑3份、抗氧劑0.3份和增強劑1.2份。

進一步地，復配型納米阻燃劑包括以下重量份的組分：改性納米蒙脫土15份、納米氫氧化鋁10份、納米三聚磷酸鋁4份和納米氫氧化鎂2份。

進一步地，改性納米蒙脫土通過以下方法制備得到：將蒙脫土加入80-90℃水中，超聲分散0.5-1h，制得濃度為5-10wt％的蒙脫土分散液，然后加入插層劑和質子化劑，控制溫度為80-90℃，繼續超聲分散0.5-1h，然后過濾，得第一沉淀，將第一沉淀置于燒杯中，加入80-90℃水，攪拌0.5-1h，過濾，得第二沉淀，將第二沉淀置于燒杯中，加入80-90℃水，攪拌0.5-1h，過濾，得第三沉淀，將第三沉淀置于燒杯中，加入80-90℃水，攪拌0.5-1h，過濾，過濾后的物料經真空干燥后粉碎至物料粒徑為300-400目，制得；其中，插層劑為十六烷基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基溴化銨、二甲基十八烷基溴化銨、二甲基苯乙基十二烷基氯化銨和甲基丙烯酰氧乙基-芐基-二甲基氯化銨中的一種或幾種混合；質子化劑為硫酸、鹽酸、磷酸、間苯二酸和鄰苯二酸中的一種或幾種混合；蒙脫土、插層劑和質子化劑的重量比為10-30:10-30:0.4-0.6。

進一步地，納米氫氧化鋁粒徑為20-50nm，納米三聚磷酸鋁粒徑為20-40nm。

進一步地，阻燃協效劑為氧化鉬、氧化鋅、對甲基磺酸鈉、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺、三(新戊二醇磷酸酯-磷-亞甲基)胺和聚磷酸銨中的一種或幾種混合。

進一步地，納米滑石粉的粒徑為60-80nm；抗滴落劑為粒徑在20-40nm之間的聚四氟乙烯粒子。

進一步地，相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯；抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑1024和抗氧劑300中的一種或幾種混合。

進一步地，增強劑為改性碳納米管，改性碳納米管通過以下方法制備得到：將碳納米管經濃硫酸和濃硝酸羧基化處理后得到羧基化碳納米管，將羧基化碳納米管和十二烷基苯磺酸鈉混合，研磨，然后加入去離子水，超聲分散2-3h，離心，將離心產物用去離子水清洗3-5次，然后真空干燥24-48h，制得。