專利名稱：一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物及其制備方法
技術領域：
本發明屬于樹脂阻燃改性領域，尤其是涉及一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物及其制備方法。
背景技術：
聚丙烯(PP)作為產量最大的高分子材料之一，廣泛應用于汽車工業、房屋裝飾、 電子電氣等領域。然而，PP屬于易燃材料，其極限氧指數(LOI)僅為17. 0 17. 5，且PP在燃燒過程中不易成炭，并伴隨著大量的熔滴，其進一步開發應用受到嚴重制約。因此，有必要對PP進行阻燃研究。傳統PP的阻燃改性主要通過添加含鹵阻燃劑實現，這類阻燃劑雖然效果突出，但在燃燒時會釋放出大量煙霧和有毒氣體，對火災現場人員的撤離和救援工作極為不利。近年來，隨著社會的進步和人們環保意識的增強，國內外開始限制或禁止含鹵阻燃材料的使用。因此，開發低煙無毒、環保高效的阻燃劑迫在眉睫。目前，阻燃PP常用的無鹵阻燃劑主要有金屬氫氧化物、紅磷、有機硅阻燃劑和膨脹型阻燃劑(IFR)等。其中，IFR由于具有低煙低毒、無腐蝕氣體釋放等優點，是最具發展前景的無鹵阻燃劑之一。然而，現有的IFR體系雖然具有其它阻燃體系難以比擬的優點，但其自身也存在許多不足，如耐水性差、阻燃效率較低、添加量大、對材料力學性能惡化嚴重等。 因此，開發新型高效的無鹵膨脹阻燃體系，不僅有其客觀的必要性，也具有重大的社會意義和經濟效益。針對上述問題，吳昆以三聚氰胺-甲醛樹脂等為囊材，通過原位聚合微膠囊化技術，制備了具有較高耐水性能的微膠囊聚磷酸銨，并將其與季戊四醇復配制備了阻燃聚丙烯混合物(Micro encapsulated ammonium polyphosphate with urea-melamine-formaldehyde shell !preparation，characterization, and its flame retardance in polypropylene, Polymers for Advanced Technologies，2008，19 (8) 1118-1125)。然而，季戊四醇的水溶性比聚磷酸銨大得多，因此僅對聚磷酸銨進行包覆改性并不能有效改善體系的耐水性能。專利CN101225187A公開了一種新型的三嗪類成炭劑，并將其與聚磷酸銨復配制備了具有良好阻燃性能和力學性能的聚丙烯混合物，但所使用的成炭劑中極性基團較多，體系的耐水性能和阻燃效率不太理想。Marosi報道了一種具有良好耐水性能和協效作用的聚硼硅氧烷阻燃劑，并將其與聚磷酸銨、季戊四醇等復配制備了具有優良阻燃性能的膨脹型阻燃PP材料(Ceramic precursor in flame retardant systems. Polymer Degradation and Stability, 2002, 77 (2) :259-265),但由于季戍四醇水溶性較大，所制備混合物的耐水性能仍不理想。

發明內容
本發明的目的就是為了克服現有膨脹型阻燃體系存在的缺陷，提供了一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其具有耐水性能突出、阻燃性能好，在達到相同阻燃級別時阻燃劑用量少等優點。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現—種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，主要組分的重量份數如下
權利要求
1.一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其特征在于，主要成分的重量份數如下聚丙烯磷氮膨脹型阻燃劑含娃三嗪大分子成炭劑70 80份 12 18份 5 15份有機陶瓷前軀體含磷納米蒙脫土抗氧劑O. 5 3份 O. 5 I. 5份 O. 05 O. 3 份。
2.根據權利要求I所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其特征在于，所述含硅三嗪大分子成炭劑是由三聚氯氰、乙二胺和Y-氨丙基三乙氧基硅烷通過縮聚反應制得， 其分子結構如下
3.根據權利要求I所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其特征在于，所述磷氮膨脹型阻燃劑是聚磷酸三聚氰胺，焦磷酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺或聚磷酸銨中的一種。
4.根據權利要求I所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其特征在于，所述有機陶瓷前軀體的制備方法為在硼酸中緩慢滴加八甲基環四硅氧烷和正硅酸乙酯的混合物，其中，八甲基環四硅氧烷、硼酸和正硅酸乙酯的摩爾比為15: I: 1，在108°C下反應6h，用蒸餾水和乙醇洗滌產物，抽濾，干燥得有機陶瓷前軀體。
5.根據權利要求I所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其特征在于，所述含磷納米蒙脫土的制備方法為將40. Og鈉基蒙脫土和200mL乙醇加入500mL的四口燒瓶中，在 70°C下攪拌直至形成均勻溶液；隨后，將溶于50mL乙醇的10. Og間苯二酚(二苯基)磷酸酯緩慢滴加至蒙脫土懸浮液中，滴加完成后在75°C下反應IOh ;然后將反應溶液沉淀、過濾, 在IOCTC真空干燥箱中烘至恒重，研磨過篩，得到含磷納米蒙脫土。
6.根據權利要求I所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑B215，抗氧劑1010和抗氧劑168中的一種。
7.權利要求I所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物的制備方法，其特征在于，該方法為在雙輥溫度為170 190°C的開放式熱煉機上加入聚丙烯，待其熔融包輥后，依次加入抗氧劑、磷氮膨脹型阻燃劑、含硅三嗪大分子成炭劑、有機陶瓷前軀體和含磷納米蒙脫土，混煉10 15min，即可制得無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物。其中:n=5 10。
全文摘要
本發明公開了一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯混合物及其制備方法，涉及樹脂阻燃改性領域，所述混合物包含以下組分聚丙烯、磷氮膨脹型阻燃劑、含硅三嗪大分子成炭劑、有機陶瓷前軀體、含磷納米蒙脫土、抗氧劑；將上述組分通過熔融共混制備所述聚丙烯混合物。與現有技術相比，本發明所制備的混合物具有耐水性能突出、阻燃性能好、力學性能優良等特點，可廣泛應用于汽車工業、電線電纜及建筑材料等領域。
文檔編號C08L23/10GK102585347SQ201210002709
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者劉瓊宇, 唐霜, 尹昌宇, 張海麗, 曾幸榮, 李紅強, 賴學軍 申請人:華南理工大學