[发明专利]无卤阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无卤阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料设计与加工技术领域。解决了如何提供一种阻燃效率高、氧指数高、热稳定性好、力学性能优异、加工性能好、环境友好、燃烧时低烟低毒、无腐蚀性气体释放的无卤阻燃聚烯烃复合材料的问题。本发明的复合材料，包括：79‑83重量份的聚烯烃、8‑10重量份的组合催化剂、5‑10重量份的协效剂和0.5‑1重量份的抗氧剂，其中，组合催化剂是质量比为(0.6‑1.7):1的纳米碳材料和过渡金属的混合物，协效剂为无机胶黏剂化合物。该复合材料具备优异的阻燃性能、热稳定性能、力学性能和加工性能，燃烧过程中低烟低毒，无腐蚀性气体释放，满足环保要求。

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料设计与加工技术领域。

背景技术

聚烯烃以优异的综合性能和低廉的价格，在建筑、交通、电器、日用家居等领域得到了广泛应用，但是在给人们生活带来巨大便利的同时，由于其潜在的易燃性带来的火灾问题，严重威胁人类的财产和生命安全。同时，伴随人们安全环保意识的提高和国家相关指令法规的建立，含卤阻燃剂正逐步被取代，开发高效、低烟低毒的无卤环保阻燃体系并且不牺牲材料的力学性能，是当前高分子材料领域亟待解决的重要问题。目前已经开发且广泛使用的无卤环保阻燃剂类型主要有：金属氢氧化物、膨胀阻燃剂、纳米阻燃剂、磷系和硅系阻燃剂。其中，金属氢氧化物（主要包括氢氧化镁和氢氧化铝）虽然具有热稳定性好和价格低廉等优点，但是在聚烯烃体系中要达到较好的阻燃效果，其添加量一般需要50wt%以上，这往往会降低材料的加工性能和力学性能。文献“含有氢氧化镁和一些协效剂的无卤阻燃聚乙烯体系的燃烧特性”（Journal of Applied Polymer Science，2001，81: 206–214）报导在100质量份聚乙烯中添加了150质量份的氢氧化镁，聚乙烯的氧指数从纯聚乙烯的17.5提高到25.5。文献“含环氧基的大分子增容剂对线性低密度聚乙烯/氢氧化镁复合材料性能的影响”（Ind. Eng. Chem. Res. 2010，49: 6291–6301）报导在聚乙烯中添加55wt%的氢氧化镁，聚乙烯的拉伸强度从18.5MPa降低到9.4PMPa ，断裂伸长率从1089.1%降低到10.4%。膨胀阻燃剂具有环保、阻燃效率高、低烟低毒、无腐蚀性气体放出等特点，但是在实际应用中存在添加量相对较大、与聚烯烃兼容性差、耐水性差以及加工过程中易发生反应等问题。文献“一种新型杂化协效阻燃剂的合成及其在聚丙烯/膨胀阻燃剂体系中的应用” (Polymer Degradation and Stability，2011，96: 1134–1140)报导在聚丙烯中添加30wt%的膨胀阻燃剂时（APP/PER=3/1），UL-94测试中级别达到V0（添加25wt%时仍然没有级别）。纳米阻燃剂具有添加量少（≤ 5wt%）、能显著降低材料燃烧时的热释放速率峰值（PHRR）和烟密度（SEA）、同时还不同程度地提高材料的力学性能、热稳定性等优点，然而其不足之处在于传统阻燃测试中效果不佳（如：氧指数提高幅度不明显，UL-94测试中基本无影响）。磷系和硅系阻燃剂在聚烯烃中单独使用阻燃效果并不显著，需要和其它阻燃剂复配使用来提高阻燃效果。

有鉴于此，亟需开发一种兼备阻燃性能、热稳定性能、力学性能、加工性能和环境友好的无卤阻燃聚烯烃复合材料。

发明内容

本发明的目的是如何提供一种阻燃效率高、氧指数高、热稳定性好、力学性能优异、加工性能好、环境友好、燃烧时低烟低毒、无腐蚀性气体释放的无卤阻燃聚烯烃复合材料。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

无卤阻燃聚烯烃复合材料，包括：

聚烯烃 79-83重量份

组合催化剂 8-10重量份

协效剂 5-10重量份

抗氧剂 0.5-1重量份