[發明專利]一種類沸石咪唑酯骨架材料協同膨脹阻燃聚丙烯制備方法

有效

• 申請號: 201810616564.6
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108948520B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 歐紅香;葉青;余沛霖;李橋;衛寧;邢志祥;單雪影
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L87/00;C08K5/3492;C08K5/06
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本發明公開了一種類沸石咪唑酯骨架材料協同膨脹阻燃聚丙烯及其制備方法，屬于高分子材料領域，所述膨脹阻燃聚丙烯包括以下質量百分比的成分：聚丙烯：70％?75％，三聚氰胺磷酸鹽：15％?20％，雙季戊四醇：5％?10％，ZIF?8/BC：5％?8％。其中，阻燃劑總添加量，即三聚氰胺磷酸鹽、雙季戊四醇和ZIF?8/BC總質量分數為30％，將上述材料與聚丙烯在密煉機中熔融共混，即可得到類沸石咪唑酯骨架材料協同膨脹阻燃聚丙烯。本發明公布的膨脹阻燃聚丙烯具有良好的阻燃性能，添加ZIF?8/BC阻燃協效劑能改善膨脹阻燃聚丙烯的殘碳量、結晶度和放熱量以及膨脹阻燃體系的力學性能，更有利于殘碳表面形成致密的炭結構。

技術領域

本發明涉及一種類沸石咪唑酯骨架材料協同膨脹阻燃聚丙烯的制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

隨著高分子材料的快速發展，塑料、橡膠、纖維等高分子材料被廣泛應用于生產和人們日常生活中。聚丙烯(Polypropylene，PP)是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯、產量位居第三的通用樹脂。據統計，PP是全球需求量最大的樹脂之一，平均每年以高于5％的增長率增加。PP以優良的力學性能、絕緣性、耐化學藥品性等特點，被用于工業界的建筑、汽車、電子等諸多領域。但PP為非成炭聚合物，易燃(氧指數僅約17％)且燃燒過程中伴有嚴重的熔融、滴落起火現象，燃燒熱較高(可達45.80kJ/g)。因此，對PP進行阻燃改性提高其應用安全性能尤為重要。

研究用于PP阻燃的阻燃劑主要有鹵系、膨脹型、納米材料等，其中鹵系阻燃劑應用最廣泛、阻燃效率高，但其阻燃的同時會產生大量有毒煙氣易導致人員吸入毒煙窒息而死，且對環境不友好；膨脹阻燃劑(Intumescent Flame Retardant，IFR)以P、N、C為核心成分，其受熱分解后能在聚合物表面形成一層膨脹多孔的保護炭層，抑制熱量和氧傳遞，降低可燃物產量，并能抑制聚合物熔滴，實現聚合物的有效阻燃。納米材料具有比表面積大、體積效應和量子效應等特點，在較低添加量下能明顯改善聚合物的阻燃性能，對聚合物/阻燃劑體系的阻燃效果、熱穩定性和化學性能也具有良好的協效作用。類沸石咪唑酯骨架材料(ZeoliticImidazolate Frameworks，ZIFs)是一種金屬骨架材料，具有比表面大、空隙率穩定、熱穩定性和化學穩定性良好等優點，廣泛研究應用于如儲能、生物傳感、藥物運載、催化反應、氣體吸附分離等領域，在多種ZIFs材料中，ZIF-8因其良好的穩定性、大的孔容和比表面以及價廉易得等特點備受關注。生物質炭(BC)孔隙結構豐富、比表面積大，熱穩定性好，且表面含有羧基、羰基、酚羥基等多種官能團，可以通過氫鍵或者偶極作用的形式與極性有機物形成穩定的化學鍵，能有效鎖定碳素。

目前，利用納米ZIF-8與BC協同，制備膨脹阻燃劑并用于聚丙烯材料阻燃尚未有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備類沸石咪唑酯骨架材料與生物質炭協同膨脹阻燃聚丙烯的方法，以提高聚丙烯的阻燃性能。

該項發明中各項材料組成為：聚丙烯：60％-80％；三聚氰胺磷酸鹽(MP)：15％-20％；雙季戊四醇(DER)：5％-10％；ZIF-8/BC：5％-8％。為了解決以上問題，本發明采用熔融共混法制備ZIF-8/BC協效膨脹阻燃聚丙烯。其中，采用的技術方案為：將甲醇法制備的ZIF-8納米分散液與秸稈制BC經一步法共混，制備負載ZIF-8納米粒子的ZIF-8/BC阻燃協效劑；利用MP做酸源兼氣源，DER做碳源，構成膨脹阻燃體系；經熔融共混制備類沸石咪唑酯骨架材料協同膨脹阻燃聚丙烯。該產品氧指數可達到高難燃材料要求。

具體技術方案如下：

(1)ZIF-8納米分散液的制備