[發明專利]一種膨脹阻燃聚丙烯及其制備方法

有效

• 申請號: 201911301907.0
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111040293B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王全勇;麥裕良
• 申請（專利權）人: 廣東省石油與精細化工研究院
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/26;C08K3/32;C08K5/053;C08K5/3492
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林德強

本發明公開了一種膨脹阻燃聚丙烯及其制備方法。這種膨脹阻燃聚丙烯包括以下質量份的組分：聚丙烯70～100份，膨脹阻燃劑10～30份，改性納米二氧化硅1～5份，抗氧劑0～0.2份；其中，改性納米二氧化硅為含有苯基和三嗪基的三嗪衍生物接枝改性的納米二氧化硅。這種膨脹阻燃聚丙烯的制備方法包括如下步驟：按配比組成，將聚丙烯、膨脹阻燃劑、改性納米二氧化硅和抗氧劑混合，將混合物置于反應器中熔融共混可得。本發明這種改性納米二氧化硅復合增強的膨脹阻燃聚丙烯具有優良的阻燃性能，同時表現出良好的力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，特別是涉及一種膨脹阻燃聚丙烯及其制備方法。

背景技術

聚丙烯由于其低導熱系數、較高的使用溫度、耐化學和耐油性等優點而被廣泛用于汽車、包裝、電氣和軍事等領域。但是，高易燃性的內在弱點嚴重限制了其實際應用。如果使用不當，它將對人們的生命和財產構成巨大的潛在威脅。此外，聚丙烯為脂肪烴結構，燃燒時有燃滴，在燃燒過程中還會釋放出煙氣和有毒氣體。因此，開發阻燃聚丙烯體系對降低火災隱患具有重要意義。

在提高聚丙烯阻燃性的各種方法中，向聚丙烯基體中添加阻燃劑是制備阻燃聚丙烯復合材料的最有效方法之一。相比于傳統的含鹵阻燃劑，膨脹型阻燃劑在燃燒過程中煙氣釋放量少，低毒，對環境友好，受到廣泛關注。通常，膨脹型阻燃劑包括酸源、炭化劑和發泡劑。最常用的膨脹型阻燃劑由聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺按一定比例復配使用。但是，由于聚丙烯和膨脹型阻燃劑顆粒之間的極性相反，膨脹型阻燃劑在聚丙烯中相容性差、分散不均勻，從而導致膨脹型阻燃劑容易團聚，降低阻燃性能和機械性能。為了避免這些缺點，許多研究更加關注開發新的高效膨脹阻燃劑。

近年來，將常規的膨脹型阻燃劑與少量納米顆粒進行復配使用，可以同時改善聚丙烯的阻燃性能和機械性能，受到廣泛研究。有關研究已經證明，納米二氧化硅、納米CaCO₃、碳納米管和石墨烯等納米材料具有極大的潛力，可以改善PP的阻燃性。在燃燒過程中，這些納米添加劑可以誘導形成富含無機物的保護炭層，從而提高阻燃性，并且可以提高材料的機械性能。但是，需要使用偶聯劑對納米顆粒進行表面處理，來改善納米顆粒在聚丙烯中的分散性。因為大多數有機偶聯劑都是高度易燃的，因此最終的材料阻燃性能不夠理想。

發明內容

為了克服現有膨脹阻燃聚丙烯材料存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種改性納米二氧化硅復合增強的膨脹阻燃聚丙烯，本發明的目的之二在于提供這種膨脹阻燃聚丙烯的制備方法。

本發明的發明構思是：通過席夫堿反應將包含苯基和三嗪基的衍生物接枝到納米SiO₂上，然后將功能化的納米SiO₂與聚丙烯和膨脹阻燃劑共混，得到新型的膨脹阻燃聚丙烯。結合三嗪衍生物和納米SiO₂的優點，改性納米二氧化硅與膨脹阻燃劑協同作用，改善聚丙烯的阻燃性能，同時保持了其機械性能。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明提供了一種改性納米二氧化硅復合增強的膨脹阻燃聚丙烯。

一種膨脹阻燃聚丙烯，包括以下質量份的組分：聚丙烯70～100份，膨脹阻燃劑(IFR)10～30份，改性納米二氧化硅1～5份，抗氧劑0～0.2份；其中，改性納米二氧化硅為含有苯基和三嗪基的三嗪衍生物接枝改性的納米二氧化硅。

優選的，這種膨脹阻燃聚丙烯包括以下質量份的組分：聚丙烯78～82份，膨脹阻燃劑17～19份，改性納米二氧化硅1～3份，抗氧劑0～0.2份。

優選的，這種改性納米二氧化硅的結構式如式(1)所示：

式(1)中，A表示納米二氧化硅。

優選的，這種膨脹阻燃聚丙烯中，改性納米二氧化硅的制備方法包括以下步驟：