[發明專利]一種阻燃復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110164027.4
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112940475B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 徐佩;嚴彤;王平;孫曉紅;丁運生;陳寒陽;黃彬城
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L3/02;C08L97/00;C08K9/10;C08K3/32;C08K5/29;C08K13/06;C08K3/22;C08K3/34;C08K5/3492;C08K5/053;C08K5/19
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 宋凌林

本發明提供了一種咪唑陽離子聚氨酯微膠囊化聚磷酸銨/聚己內酯/聚乳酸阻燃復合材料及其制備方法。本發明咪唑陽離子聚氨酯微膠囊化聚磷酸銨是先以N,N?新戊二醇對(N?甲基咪唑)溴鹽、聚己內酯二元醇與二異氰酸酯在二甲基亞砜中進行反應，生成羥基封端的聚氨酯，然后加入磺酸鈉鹽溶液通過離子交換，最后加入聚磷酸銨和乳化劑進行乳化，制備咪唑陽離子聚氨酯微膠囊化聚磷酸銨。本發明中，聚氨酯微膠囊化聚磷酸銨可以改善聚磷酸銨分散性以及與基體的相容性，咪唑磺酸離子催化基元與助阻燃劑、抗氧化劑和成炭劑共同提高復合材料的阻燃性能。同時環保安全，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種咪唑陽離子聚氨酯微膠囊化聚磷酸銨/聚己內酯/聚乳酸阻燃復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸作為一種新型的可生物降解材料，是以淀粉等可再生的原料制得，有“綠色塑料”和“環保型高分子材料”之稱。由于具有高強度、高模量以及良好的生物相容性等等優點，聚乳酸已經在生物醫藥、汽車、電子電氣等領域獲得了大量的應用。但是聚乳酸屬于易燃聚合物，極限氧指數僅為20左右，特別是燃燒時伴隨著嚴重的熔融滴落現象，這極大的限制了聚乳酸的進一步應用。因此，必須開發阻燃PLA來拓展其實際工業應用。

咪唑離子液體(ILs)主要是由陽離子和陰離子構成一類有機鹽。由于離子液體具有優異的熱穩定性，化學穩定性、導電性與不易燃，因此廣泛應用于表面活性劑、潤滑劑、增塑劑、建筑材料等等領域。目前，有研究發現，部分離子液體與阻燃劑復配使用，可以明顯提升聚合物的阻燃性。專利CN103965597A中公開了一種離子液體1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯改性聚乳酸的制備方法，僅僅需要3wt％，就可以使PLA復合材料通過V-0級，其氧指數可達到33.0％，但燃燒時存在著滴落現象。專利201210395539.2報道了含有1-氧代-4-羥甲基―2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環[2.2.2]辛烷(PEPA)骨架型離子液體，通過其與聚磷酸銨等外加氣源復合使用，可以顯著提高聚合物的阻燃性并且改善基體相容性，但阻燃劑加入量偏高。

聚磷酸銨無鹵、無毒、低煙，用于阻燃材料符合綠色環保的發展趨勢。作為一種無機磷系阻燃劑，燃燒過程中，聚磷酸銨脫水縮合得到交聯的超磷酸鹽或具有高度交聯結構的多磷酸，能夠促進聚合物成炭，從而形成穩固的炭層，起到凝聚相阻燃的作用。單一的聚磷酸銨阻燃效果相對較低，需要添加三聚氰胺、哌嗪、紅磷等阻燃劑與之協效才能發揮其良好的效果。專利201710721732.3中報道了以淀粉粉酯為碳源，聚磷酸銨為酸源，三聚氰胺氰尿酸為氣源，制備一種高效膨脹劑型阻燃劑，研究了聚乳酸/膨脹劑型阻燃劑的燃燒性能。并且聚磷酸銨由于與聚合物基體相容性較差等，會降低復合材料的阻燃和力學性能。微膠囊技術已經廣泛應用在提高聚合物的相容性、阻燃劑的阻燃效率以及力學性能。Jin等利用以植酸(PA)和干酪素(CS)的靜電吸附來合成生物基聚電解質，并以其為殼結構對聚磷酸銨(APP)進行微膠囊化，發現PC@APP添加量為5％時，PLA/PC@APP復合材料LOI可達到28.3％；UL-94測試通過V-0；CONE測試中熱釋放速率峰值由935.8kW/m²降低到747.9kW/m²(Jin X etal.Composites PartA2019,124,105485)。

發明內容