[發明專利]一種有機/無機雜化阻燃劑及其制備方法和阻燃HDPE復合材料

有效

• 申請號: 202210246696.0
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114456548B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 楊光遠;李世建;寧錄;黃軻;程占剛;宋旭艷
• 申請（專利權）人: 湖北中煙工業有限責任公司;湖北中煙卷煙材料廠
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K5/3492;C08K5/1515;C08K5/521;C08L23/06;C08L51/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王歡

本發明提供一種有機/無機雜化阻燃劑及其制備方法和阻燃HDPE復合材料，雜化阻燃劑的制備原料包括PDHP、1,4?己二醇二縮水甘油醚、雙酚A環氧樹脂、ATP?HDI和三聚氰胺。該雜化阻燃劑能同時發揮酸源、氣源和碳源的三重作用使得阻燃HDPE復合材料具有較高的熱穩定性、拉伸強度和斷裂伸長率及阻燃性。實驗結果表明：當阻燃劑含量為20％，復合材料的垂直燃燒等級達到UL?94V?0級，LOI和殘碳率分別從純HDPE的17.5％和2％升高至33.5％和23.3％，熱釋放速率和總熱釋放量分別降至142kW/m²和46.1MJ/m²，拉伸強度和斷裂伸長率分別為32.4MPa和185.7％。

技術領域

本發明屬于阻燃劑技術領域，尤其涉及一種有機/無機雜化阻燃劑及其制備方法和阻燃HDPE復合材料。

背景技術

作為大品種通用塑料中的一種，高密度聚乙烯(HDPE)具有無毒、化學穩定性高、易加工成型且價格低廉的優勢，在管材、包裝、醫療等領域有著廣泛的應用。然而，HDPE分子結構僅由碳和氫兩種原子構成，易燃且滴落現象嚴重，其氧指數僅為17％左右，燃燒時火焰極易傳播，這給日常應用帶來了極大的安全隱患，上述缺陷嚴重限制了其應用。因此，對HDPE進行阻燃改性是拓寬其應用領域的關鍵，也是近年來的研究熱點。

無鹵阻燃劑是阻燃技術發展的主要方向，其中磷系阻燃劑的機理主要為凝聚相和氣相阻燃，通常作為酸源并促進脫水成碳，如無機磷系的紅磷和聚磷酸銨(APP)類均很好的阻燃效果。在實際應用中，復配型膨脹型阻燃劑中酸源、碳源和氣源各組分之間的協效作用能顯著提升阻燃效果，如常見的APP/季戊四醇/三聚氰胺復配體系。然而，常用的復配型阻燃體系與樹脂基體的相容性較差，有機組分的聚合度低、易吸水、熱穩定性差，且在材料中易發生遷移。另一方面，無機阻燃劑如金屬氫氧化物和納米黏土等在材料燃燒時可迅速分解吸收大量熱并釋放水氣，同時具有抑煙和填充功能，且價格低廉，但單獨使用時添加量過高，嚴重影響材料的力學性能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種有機/無機雜化阻燃劑及其制備方法和阻燃HDPE復合材料，該雜化阻燃劑顯著提高HDPE的熱穩定性和力學性能。

本發明提供了一種有機/無機雜化阻燃劑，制備原料包括以下組分：

PDHP、1,4-己二醇二縮水甘油醚、雙酚A環氧樹脂、ATP-HDI和三聚氰胺；

所述ATP-HDI由1,6-己二異氰酸脂和凹凸棒土制得；

所述PDHP由1-氧基磷雜-4-羥甲基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷和多聚磷酸反應制得。

在本發明中，所述PDHP、1,4-己二醇二縮水甘油醚、雙酚A環氧樹脂和ATP-HDI的質量比為(2.8～3.2)：(1.7～3.3)：1：(2.8～3.2)。具體實施例中，所述PDHP、1,4-己二醇二縮水甘油醚、雙酚A環氧樹脂和ATP-HDI的質量比為3：2：1：3。

在本發明中，所述凹凸棒土的粒度為300～500目。

本發明提供了一種上述技術方案所述有機/無機雜化阻燃劑的制備方法，包括以下步驟:

將PDHP、1,4-己二醇二縮水甘油醚、雙酚A環氧樹脂和ATP-HDI在DMAc-乙腈混合溶劑中回流反應95～98h，再加入過量三聚氰胺繼續回流反應11～13h，除去溶劑，乙腈洗滌數次后真空干燥，得到有機/無機雜化阻燃劑。

在本發明中，DMAc-乙腈混合溶劑中DMAc和乙腈的體積比為1:1。

本發明提供了一種阻燃HDPE復合材料，制備原料包括以下組分：

高密度聚乙烯、HDPE接枝馬來酸酐和有機/無機雜化阻燃劑；