[发明专利]一种改性阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及高分子材料阻燃技术领域，尤其涉及一种由纳米蒙脱土/膨胀型阻燃剂协同改性阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

 

背景技术

聚丙烯( PP)具有良好的加工性能，在材料加工领域有广泛的应用，但PP易燃烧，且发热量大，产生大量的熔滴，火焰传播速度快，不易熄灭。所以在对防火性能有一定要求的领域使用时，必须对PP进行阻燃处理。目前PP的阻燃方法可归纳为混合高效阻燃性树脂、结构阻燃化、添加无机填充剂等。添加阻燃剂和某些阻燃材料是目前对PP 的主要阻燃方法。向PP 塑料中添加单一阻燃剂往往不能获得理想的阻燃性能和综合效果, 所以添加复合阻燃体系是弥补上述不足的很好选择, 在PP 阻燃中占有重要的地位。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种纳米蒙脱土/膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，该复合材料的制备方法简单易行，且使得制得的复合材料具有良好的力学性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现，一种改性阻燃聚丙烯复合材料，由下列组分其重量份制备而成：

聚丙烯（PP）                          60-90份

膨胀型阻燃剂（IFR)                    10-30份

有机蒙脱土（OMMT）                    1-10份

十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）          0.2-5份。

所述的聚丙烯的在230℃、2.16kg条件下熔指为10-50g/10min。

所述的膨胀型阻燃剂（IFR）的PH值为4.5-5.5。

所述的有机蒙脱土（OMMT）为钠基蒙脱土，其PH值为5.5-6.5、粒径为400目以上且蒙脱石的含量≥90%（wt%）。

所述的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的PH值为5.5-6.5，其中游离胺含量≤0.3%（wt）。

制备上述改性阻燃聚丙烯复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）按配比将十六烷基三甲基溴化铵滴加到有机蒙脱土的悬浮液中,搅拌升温到60-100℃下进行聚合插层反应22-26h；然后过滤、洗涤，再于40-80 ℃下真空干燥至恒重；最后进行研磨、过筛，即得改性纳米蒙脱土；

（2）将聚丙烯在80-120℃下干燥烘干2-10小时；

（3）将干燥的聚丙烯与改性纳米蒙脱土及膨胀型阻燃剂一起加入高速混合机中搅拌10～12分钟，形成混合物料；将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒、水冷、切粒及干燥得改性阻燃聚丙烯复合材料。

进一步，所述的双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70～120℃，二区温度160～220℃，三区温度170～230℃，四区温度180～230℃，五区温度180～230℃，六区温度180～230℃，机头温度150～220℃；螺杆转速120～400r/min。

本专利创新的应用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）来改性有机蒙脱土（OMMT），并通过OMMT与膨胀型阻燃剂（IFR)协同阻燃的作用来制备高力学性能和高阻燃性能的PP复合材料。

CTAB分子借助阳离子交换作用进入到蒙脱土层间，起到了有机插层改性的作用；同时有机物的进入还可以增强蒙脱土与有机相的相容性，使蒙脱土由亲水性变为亲油性，从而改善了它在有机物基体中的分散性，有利于与基体进一步进行复合插层。

改性纳米蒙脱土与IFR具有协同阻燃作用，增强了PP/IFR体系的阻燃性能，解决了体系燃烧时的熔滴和浓烟现象。这是由于阻燃PP的燃烧残余物可以在表面形成致密的碳层，加入改性纳米蒙脱土后可以使燃烧后的碳层表面形成类似网络的褶皱状微观形貌，这种褶皱形貌的碳层能有效地阻隔基体材料与燃烧区间的热质传递，从而使得制备的PP复合材料的阻燃性能得到明显的改善。同时改性纳米蒙脱土的加入还可以提高PP复合材料的力学性能。

本发明的制备方法简单易行，且使得制备的复合材料同时兼具优异的阻燃性能和力学性能，可用于对防火性能有一定要求的领域。

 

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。