[发明专利]一种氢氧化镁晶须改性的聚丙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领用，涉及一种聚丙烯材料及其制备方法，尤其涉及一种氢氧化镁晶须改性的聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，它具有许多优良性能，如熔点高(167℃)，耐热，制品可用蒸汽消毒，密度0.90g/cm³等，是最轻的通用塑料；其耐腐蚀，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好等。由于其生产成本低，综合力学性能好，聚丙烯被广泛地用到化工、化纤、建筑、轻工以及包装等领域。但聚丙烯氧指数在16～19之间，熔融区窄，在燃烧试验中产生熔滴，达不到FV-O级，属易燃材料，这使它在电子和电器等领域中的应用受到限制。为此，通常在聚丙烯材料中添加阻燃剂来提高其阻燃性能。研究和开发无卤、低烟和无毒的阻燃PP体系是一个既有重大社会效益又有显著经济效益的课题。

21世纪人们对多功能材料的研发及使用尤为关注，对材料多功能性及环保性能要求越来越高，因此品质好、功能多且绿色环保的高端材料是目前材料界研发及生产的主要方向之一。

氢氧化镁用作高分子材料的阻燃剂，具有无毒、抑烟和阻燃效果好等特点，现阶段被广泛应用于PP制品中，以制得无卤阻燃产品。而普通氢氧化镁产品作为阻燃剂添加到聚合物中主要有两个缺点：一是为了起到阻燃效果，氢氧化镁的添加量需很才能起到良好的阻燃效果；二是与聚合物基体的相容性较差。若要获得很好的阻燃效果，氢氧化镁的添加量往往需要达到50份(晶须质量/基体质量)以上，这会大大降低复合材料的力学性能和加工性能，很难达到实际使用的质量要求。所以在增强氢氧化镁阻燃效果的同时不改变或不明显降低基体材料本身的力学性能是目前急于解决的问题之一。

CN102604230A公开了一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，由聚丙烯、氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯共聚物及硫化剂和助硫化剂组成，该复合材料在制备过程中需要添加大量的氢氧化镁才能达到阻燃效果。

CN104987598A公开了一种阻燃聚丙烯改性塑料，该阻燃聚丙烯改性塑料包括如下重量份的物质：聚丙烯100～120份、碳酸钙1～10份、单硬脂酸甘油酯0.8～3份、三丁氧基乙基磷酸酯1～3份、纳米氢氧化铝1～2份、纳米氢氧化镁1～5份、聚乙二醇0.1～0.8份；该材料虽然阻燃剂添加量少，但其添加的氢氧化物与基体的相容性较差，导致了材料力学性能的下降。

研究表明，氢氧化镁同聚合物基体的附着能力及氢氧化镁的团聚程度对复合材料的力学性能影响显著，而氢氧化镁晶体形貌是这些影响因素的关键因素之一。普通氢氧化镁为六方片状晶体，晶粒趋向于二次凝聚，是一种强极性化合物，具有亲水憎油性，与聚合物分子的相容性较差。把氢氧化镁添加到聚合物材料中时，会在材料界面产生空隙，导致材料的机械力学性能(主要是拉伸强度和断裂伸长率)下降。形貌特殊的氢氧化镁晶体对基体材料的力学性能有很好的补强效果，但形貌不同补强效果不同。

为此，研究出一种兼具良好阻燃性能和力学性能的PP材料是亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种氢氧化镁晶须改性的聚丙烯材料及其制备方法，本发明结合了氢氧化镁晶须良好的耐热、隔热、绝热和增强等性能，以及PP材料的广泛应用和易燃特点，采用氢氧化镁晶须对聚丙烯基料进行改性，制备出拉伸强度、冲击强度以及阻燃性能均明显高于普通氢氧化镁/聚丙烯复合材料的氢氧化镁晶须改性的聚丙烯材料。

本发明以普通的市售聚丙烯(PP)材料为基料，以氢氧化镁晶须为改性剂，在特定的工艺条件下将基料与改性剂按比例进行混炼，制成氢氧化镁晶须改性的聚丙烯材料。所制得的复合材料与用普通氢氧化镁和PP制得的复合材料相比较，断裂强度和断裂伸长率有明显提高，并且阻燃性能也优于普通氢氧化镁和PP制得的复合材料。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种氢氧化镁晶须改性的聚丙烯材料，所述材料主要由以下原料按重量份计组成：

其中，氢氧化镁晶须的重量份可为5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份或40份等；润滑剂的重量份可为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或3份等；稳定剂的重量份可为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或3份等。

其中，所述聚丙烯树脂即为市场上出售的普通聚丙烯粒状原料。

作为本发明的优选方案，所述材料主要由以下原料按重量份计组成：

进一步优选为，所述材料主要由以下原料按重量份计组成：