[發明專利]一種聚烯烴阻燃復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810760048.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN109054151B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉紅宇;臺玉萍;牛睿琪;林虎;李逢雨;高曉丹;張兆晨;牛青山
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/12;C08L51/06;C08K9/02;C08K3/04;C08K3/34
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛

本發明涉及一種聚烯烴阻燃復合材料及其制備方法，屬于聚烯烴阻燃復合材料技術領域。本發明的聚烯烴阻燃復合材料，主要由以下重量份數的組分組成：磷摻雜石墨烯0.1～5份、有機蒙脫土0.1～25份、聚烯烴100份。本發明的聚烯烴阻燃復合材料，在聚烯烴中混入磷摻雜石墨烯和有機蒙脫土，由于石墨烯片層和蒙脫土片層的物理隔絕作用，能夠顯著抑制氧氣與聚烯烴的接觸，從而有較好的阻燃效果；石墨烯片層上的磷可以促進成碳，因而磷摻雜石墨烯和有機蒙脫土的引入，對聚烯烴的阻燃性能有良好的提升。此外，本發明的聚烯烴阻燃復合材料低毒低煙，符合環保要求，具有良好的開發前景。

技術領域

本發明涉及一種聚烯烴阻燃復合材料及其制備方法，屬于聚烯烴阻燃復合材料技術領域。

背景技術

聚烯烴由于其優異的力學性能、化學穩定性和易加工性被廣泛應用于在生活的各個方面，但由于聚烯烴由碳、氫兩種元素組成，這種化學結構使得其很容易燃燒，且釋放出大量的有毒氣體和濃煙。如低密度聚乙烯(LDPE)以其良好的熱加工性能而廣泛應用于材料加工領域，但純LDPE材料易燃燒，燃燒過程中產生大量熱和熔滴，并且火焰傳播速度快，不易熄滅。以LDPE為代表的聚烯烴的易燃性使其應用受限，因此，提高聚烯烴的阻燃性能成為擴展其應用的必經之路。目前LDPE類聚烯烴仍通過添加鹵素類阻燃劑來提高其阻燃性能，盡管阻燃效果較好，但阻燃過程中會釋放出大量含毒氣體。

發明內容

本發明的目的是提供一種低毒聚烯烴阻燃復合材料。

本發明還提供了一種上述聚烯烴阻燃復合材料的制備方法。

為了實現以上目的，本發明的聚烯烴阻燃復合材料所采用的技術方案是：

一種聚烯烴阻燃復合材料，主要由以下重量份數的組分組成：磷摻雜石墨烯0.1～5份、有機蒙脫土0.1～25份、聚烯烴100份。

本發明的聚烯烴阻燃復合材料，在聚烯烴中混入磷摻雜石墨烯和有機蒙脫土，由于蒙脫土和石墨烯片層的物理隔絕作用，能夠顯著地抑制氧氣與聚烯烴的接觸，從而具有較好的阻燃效果；石墨烯片層上的磷可以促進成碳，磷摻雜石墨烯和有機蒙脫土對聚烯烴的阻燃性能有良好的提升。此外，本發明的聚烯烴阻燃復合材料低毒低煙，符合環保要求，具有良好的開發前景。

優選的，所述聚烯烴阻燃復合材料主要由以下重量份數的組分組成：磷摻雜石墨烯1～5份、有機蒙脫土5～25份、聚烯烴100份。

優選的，有機蒙脫土的質量為磷摻雜石墨烯的質量的1～5倍。

優選的，所述聚烯烴為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一種。

優選的，上述聚烯烴阻燃復合材料還包括相容劑和抗氧化劑；相容劑、抗氧化劑和聚烯烴的質量比為2～4:0.5～2:100。

優選的，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯中的至少一種。相容劑的種類可根據聚烯烴進行優選，如聚烯烴為聚乙烯，相容劑就是馬來酸酐接枝聚乙烯，如果聚烯烴為聚丙烯就是馬來酸酐接枝聚丙烯。

優選的，所述抗氧化劑為亞磷酸酯類抗氧化劑、多元受阻酚型抗氧劑中的至少一種。

優選的，所述磷摻雜石墨烯采用包括如下步驟的方法制備：將氧化石墨烯海綿分散于濃磷酸中，超聲處理，然后在80～100℃保溫，固液分離，將所得固相洗滌后置于保護氣氛中在350～450℃進行保溫處理，即得。

優選的，固液分離前，在80～100℃保溫后所得體系中加水進行洗滌。加水進行洗滌時，可以分批加水。分批次加入蒸餾水就是為了少量多次加入蒸餾水可以增大洗滌效果。加水洗滌并進行固液分離可以去除未反應的磷酸。

氧化石墨烯海綿相比較于氧化石墨烯粉末等更容易超聲剝離分散，從而更有利于制備單層磷摻雜石墨烯。優選的，每1g氧化石墨烯海綿采用的濃磷酸的體積為200～600mL。可選的，所述濃磷酸的質量分數為80～86％。