[發明專利]一種高效抑煙無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011088767.6
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112341702A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 胡煥波;吳唯;沈輝;劉冬梅;芮正國
• 申請（專利權）人: 裕克施樂塑料制品（太倉）有限公司;華東理工大學
• 主分類號: C08L23/10
• 分類號: C08L23/10;C08L101/10;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/28;C08K3/32;C08K5/053
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

本發明公開了一種具有高效阻燃抑煙功能的無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。該材料由以下各組分組成：聚丙烯100質量份、硅相容劑1?6質量份、聚磷酸銨15~30質量份、季戊四醇3~15質量份、抗氧劑0.01~1質量份、油酸鈉修飾的十二烷基硫酸根型鈣鎂鋁水滑石1~20質量份。本發明的聚丙烯復合材料，阻燃效果好，不含鉛、汞、鎘，六價鉻、多溴聯苯等有害物質，燃燒過程中發煙量低，對環境和人體危害小，而且具有良好的力學性能。

技術領域：

本發明涉及具有新型阻燃功能聚合物復合材料及其制備技術領域。具體涉及一種高效抑煙無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術：

聚丙烯(PP)具有來源廣泛、價格經濟和易成型加工等優勢，在家用電器、車輛工程和電子設備等領域有廣泛的應用。但其分子鏈中只有碳、氫兩種元素，極易燃燒。純PP極限氧指數只有17％左右，且PP是非成炭高聚物，其燃燒時幾乎所有的長鏈都裂解成可燃性氣體，無炭渣殘留。通常，含鹵素阻燃劑具有成本低、阻燃效率高和相容性好等特點，在目前PP阻燃中占有很大市場。但含鹵阻燃PP材料燃燒時會產生有毒氣體，污染環境且對人體造成二次傷害，在很多領域被禁止使用。無鹵阻燃劑具有低煙釋放量、無腐蝕性氣體產生和低毒特性，已引起研究者們廣泛關注，成為聚合物阻燃研究的熱點。

膨脹阻燃材料存在一定的不足，主要體現在以下幾點：IFR單獨使用時阻燃效率不高，導致體系的力學性能有一定程度的下降。IFR與聚合物存在較大的極性差距，使復合材料的電性能下降。聚磷酸銨和多元醇易發生吸濕作用，體系耐水性差；同時IFR易遷移到聚合物表面，體系的外觀和物理性能弱化。因此引入納米粒子，納米粒子在IFR體系中的協同作用及其本身的納米效應，可以在改善阻燃性能的同時獲得其他性能優異的復合材料。膨脹型阻燃劑和無機氫氧化物是PP最常用的無鹵阻燃劑，在過去的幾年里，已有很多，如CN201210410894.2公開了一種聚丙烯用復合環保阻燃劑及聚丙烯阻燃塑料，主要采用三甲硅基甲基磷酸二甲酯、氰尿酸三聚氰胺與氫氧化物復配實現對PP的阻燃改性；CN201310236034.6公開了一種高效無鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其主要方法是通過成炭催化劑來提高膨脹型阻燃劑對PP的阻燃效率；包括CN201310222303.3和CN201310121879.0等都提到了用膨脹型阻燃劑和氫氧化合物為阻燃劑，或是復配的阻燃劑來提高PP的阻燃性能。

水滑石是一種陰離子層狀無機功能材料，也稱為層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)，其層狀金屬陽離子和夾層陰離子可在一定范圍內調節，廣泛應用于催化劑、吸附劑、熱穩定劑、阻燃劑等。當LDHs用作阻燃劑時，與傳統的無機阻燃劑和鹵化阻燃劑相比，其不僅具有高阻燃效率，還具有無毒、無鹵素和抑煙作用，也被稱為新一代環保型阻燃劑。LDHs層間水、結合水及層板羥基在受熱過程中脫水可以吸熱降溫，同時產生的H₂O可以稀釋可燃性氣體。良好分散的水滑石可以在聚合物中形成插層或剝離的分離良好分散的結構，在高溫下分解產生的揮發性產物不易擴散，同時隔絕外界的O₂。水滑石層板的金屬氫氧化物分解過程中可以吸收熱量，降低體系的溫度。插層進入水滑石層間的離子由于其某些特殊性質，如含磷基團的脫水成炭性、有機基團的促分散性，可以使材料表現出更好的阻燃性能。但是，LDHs型阻燃劑普遍存在添加量大，惡化聚合物基體力學性能的缺點，這很大程度上限制了該類型阻燃劑的推廣使用。因而，LDHs作為阻燃劑前，對其進行表面改性或與其他阻燃體系復配成為了必然。

本專利以油酸鈉修飾的十二烷基硫酸根型的鈣鎂鋁水滑石與膨脹阻燃體系復配，它們有很好的阻燃協效作用，有助于體系的催化成炭抑煙，有效地提高了PP復合材料的阻燃性能。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種具有高效阻燃抑煙功能的無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。所采用的阻燃劑不含鹵素，完全符合低煙無鹵的要求。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案為：

一種具有高效阻燃抑煙功能的無鹵阻燃聚丙烯復合材料，由下述組分按質量份數制備而成：