[發明專利]一種含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811431769.3
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109517277B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 宋艷;宗旭;李錦春;張鑫;鄒國享;趙彩霞
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L97/00;C08K5/053;C08K3/32
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發明屬于高分子材料技術領域，具體公開了一種含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料及其制備方法，含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料的配方組分按重量份數計為：聚丙烯70份，聚磷酸銨18份，生物基成碳劑與季戊四醇兩者總重量份為12份，兩者質量比為1：1.5～3。采用本發明配比制備的含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料具有阻燃性能好，成碳劑可再生，價格低廉，生產工藝簡單，易于工業化，符合材料的可持續發展趨勢。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料及其制備方法。

背景技術

木質素(Lig)是一種具有三維網絡結構的天然高分子材料，在自然界中的含量僅次于纖維素，屬于第二大天然高分子。據統計，每年全世界由植物生長可產生1500億t木質素。工業化木質素主要來源于造紙工業、生物乙醇生產工業的副產物。據報道僅有約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，又污染了環境。因此，對木質素的高附加值綜合利用，具有重要的現實和經濟意義。

此外，木質素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。但是，木質素直接作為成碳劑使用，因其成炭能力有限，使得阻燃高分子材料在實際應用中難以達到阻燃要求。

發明內容

為了能夠充分利用造紙工業或生物乙醇生產工業的副產物木質素，提高其應用附加值，并解決木質素直接作為成碳劑使用，因其成炭能力有限，使得阻燃高分子材料在實際應用中難以達到阻燃要求的技術問題。本發明提供了一種含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料的配方組分按重量份數計為：其組成為：聚丙烯70份，聚磷酸銨18份，生物基成碳劑與季戊四醇兩者總重量份為12份，兩者質量比為1：1.5～3。

本發明所用的生物基成碳劑為羥甲基化木質素，其中，羥甲基化木質素是由堿木質素、生物質丁醇木質素或生物質乙醇木質素的一種，通過羥甲基化改性制得；

羥甲基化木質素的制備方法為：將木質素、甲醛溶液和固體堿按照質量比加入到水熱反應釜中，攪拌均勻，密封反應釜置于100℃進行反應120min冷卻至室溫，對產物進行洗滌、抽濾、干燥得羥甲基化木質素。

由于在木質素酚羥基的臨位上引入了羥甲基，反應的同時存在著明顯的水解反應，體系的酚羥基含量也會增多，使得羥甲基化木質素具有更高熱穩定性能，同時具有較好的成炭能力。

本發明所用生物基成碳劑與季戊四醇的質量比為1：1.5-3；

生物基成碳劑與季戊四醇的質量比高于1:1.5時，阻燃級別難以達到阻燃性能指標；而低于1:3時均能滿足阻燃級別的要求，但是隨著時間的推遲，季戊四醇容易遷移至材料表面，且在達到相同阻燃效果的前提下，生物基成碳劑取代傳統的成碳劑季戊四醇，有利于降低生產成本。因此，本發明生物基成碳劑與季戊四醇的質量比為1：1.5-3。

為了更好地實現發明目的，本發明還提供了一種含生物基成碳劑阻燃聚丙烯材料的制備方法，制備方法包括以下步驟：按比例將羥甲基化木質素與季戊四醇、聚磷酸銨和聚丙烯混合均勻，通過密煉機熔融共混制得含生物基成碳劑的阻燃聚丙烯材料。

本發明的有益效果是：