[發(fā)明專利]一種環(huán)保型阻燃聚丙烯及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811176605.0
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109370047A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 宋艷;宗旭;李錦春;趙彩霞;鄒國享;張鑫
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L97/00;C08K7/26;C08K3/32;C08K5/053
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本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體公開了一種環(huán)保型阻燃聚丙烯及其制備方法，環(huán)保型阻燃聚丙烯的配方組分按重量份數(shù)計為：阻燃協(xié)效劑粉煤灰0.5?5份，含木質素膨脹型阻燃劑25?29.5份，聚丙烯70份。采用本發(fā)明配比制備環(huán)保型阻燃聚丙烯具有：原料來源豐富，可再生，價格低廉，生產工藝簡單，易于工業(yè)化，阻燃協(xié)效劑成本低的優(yōu)點，且采用粉煤灰與含木質素膨脹型阻燃劑復配使用可有效提高膨脹型阻燃聚丙烯的阻燃性能。

技術領域

本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種環(huán)保型阻燃聚丙烯及其制備方法。

背景技術

木質素(Lig)是一種具有三維網(wǎng)絡結構的天然高分子材料，其分子結構主要由紫丁香基丙烷(S)、愈瘡木基丙烷(G)、對羥基苯基丙烷(H)三種苯基丙烷結構單元組成，結構中有大量的苯環(huán)結構，且含有羥基、羰基、羧基等極性基團，為其作為成碳劑提供了理論依據(jù)。此外，木質素在自然界中的含量僅次于纖維素，屬于第二大天然高分子，據(jù)估計每年全世界由植物生長可產生1500億t木質素。工業(yè)化木質素主要來源于造紙工業(yè)、生物乙醇生產工業(yè)的副產物。據(jù)報道僅有約2％的木質素被用作生產分散劑、粘合劑、表面活性劑等化工產品，絕大部分都被用作燃料或直接當做廢棄物被焚燒或被自然排放。這樣不僅浪費了大量的天然生物資源，又污染了環(huán)境。因此，對木質素的高附加值綜合利用，具有重要的現(xiàn)實和經(jīng)濟意義。

粉煤灰(FA)是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰。工業(yè)化粉煤灰主要來自于燃煤電廠排出的主要固體廢物，其組成以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO為主。隨著我國燃煤電力工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰排放量逐年增加，已成為當前排放量較大的工業(yè)廢渣之一。目前，僅有少部分粉煤灰被開發(fā)利用，主要作為填料應用于建筑、農業(yè)和工業(yè)等領域中，絕大多數(shù)粉煤灰仍處于露天堆置的狀態(tài)。這不僅占據(jù)了大量的土地，也對環(huán)境造成了極大的污染。因此，對粉煤灰進行開發(fā)利用及提高其應用附加值，具有明顯的環(huán)保、經(jīng)濟和社會效益。

膨脹阻燃體系具有環(huán)保、低煙、低毒等優(yōu)點，已日益替代含鹵阻燃劑，在阻燃高分子材料領域占有主導地位。在無鹵阻燃聚丙烯材料中，常用的膨脹型阻燃劑為聚磷酸銨(APP)和季戊四醇(PER)體系，其中APP發(fā)揮著酸源和氣源作用，PER則為炭源組分。但PER分子量低，親水性較強，使得膨脹阻燃材料在儲存或者使用過程中容易吸濕，且PER易發(fā)生遷移或者滲出，導致材料的阻燃性能和力學性能惡化。此外，成碳劑PER為石油基產品，隨著石油的日益枯竭及價格的波動，難以滿足膨脹阻燃材料的可持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內容

為了能夠充分利用造紙工業(yè)或生物乙醇生產工業(yè)的副產物木質素，使得燃煤電力工業(yè)的副產物粉煤灰得到高值化利用，同時獲得環(huán)保型阻燃聚丙烯，本發(fā)明提供了一種環(huán)保型阻燃聚丙烯及其制備方法。將高分子量的、可再生的木質素作為成碳劑部分替代PER，以解決PER分子量低，親水性較強，使得膨脹阻燃材料在儲存或者使用過程中容易吸濕，且PER易發(fā)生遷移或者滲出，導致材料的阻燃性能和力學性能惡化的問題，然后加入少量的協(xié)效劑粉煤灰可有效提高含木質素膨脹型阻燃聚丙烯的阻燃性能，同時可以提高木質素對季戊四醇的替代量。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)保型阻燃聚丙烯，所述環(huán)保型阻燃聚丙烯的配方組分按重量份數(shù)計為：阻燃協(xié)效劑0.5-5份，含木質素膨脹型阻燃劑25～29.5份，聚丙烯70份。

本發(fā)明所用阻燃協(xié)效劑為粉煤灰；其粒徑尺寸范圍為2μm-5μm。

本發(fā)明所用含木質素膨脹型阻燃劑由堿木質素、季戊四醇和聚磷酸銨組成，三者質量份數(shù)比1.5-6:9-3.5:18；

為了更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種環(huán)保型阻燃聚丙烯的制備方法，制備方法包括以下步驟：首先按比例將粉煤灰與堿木質素常溫下共混，然后將所得共混物與聚磷酸銨、季戊四醇和聚丙烯混合均勻，通過密煉機熔融共混得環(huán)保型阻燃聚丙烯。

本發(fā)明的有益效果是：