[发明专利]一种SiO2

说明书

本发明公开了一种SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨及阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将可膨胀石墨加入乙醇水溶液中分散形成悬浮液，调节其pH值为7～9，得到可膨胀石墨悬浮液；步骤2：将正硅酸乙酯缓慢滴加到步骤1得到的可膨胀石墨悬浮液中反应；步骤3：反应完全后抽滤，洗涤至滤液为中性，干燥后即得SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨；采用质量比为8:2的聚丙烯颗粒和SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨阻燃剂熔融共混挤出造粒，注塑成型即得无卤阻燃聚丙烯复合材料；本发明制备的阻燃聚丙烯复合材料其阻燃性能、热稳定性、成碳能力、冲击性能及拉伸强度等都得到了显著的提高，并且具有无卤、低烟、无毒、耐腐蚀等优点。

技术领域

本发明涉及一种可膨胀石墨改性技术及阻燃聚丙烯的制备方法，具体涉及一种SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨及阻燃聚丙烯的制备方法。

背景技术

聚丙烯属于典型通用塑料，其产量大、用途广、价格低；在性能方面，其电绝缘性和耐化学腐蚀性优良、力学性能和耐热性在通用塑性塑料中最高、耐疲劳性好，在加工成型方面，其加工性能优良；但是聚丙烯极易燃烧，其极限氧指数仅为17.4％，燃烧时极易产生熔滴使火焰蔓延造成“二次”燃烧，这大大限制了聚丙烯在电气电子，建筑材料等领域的应用。

为了改善聚丙烯的阻燃性，时期使用性能能够达到最大化，近年来的研究也较多，在无卤环保的基础上，相对有效的方法就是添加膨胀型阻燃剂；相对于传统的无卤膨胀型阻燃剂，可膨胀石墨作为另一类膨胀型阻燃剂脱颖而出，其与火焰接触时，迅速膨胀，变成肿胀的多空隙“蠕虫状”结构；导致聚合物表面覆盖着大量的燃烧残渣，这种燃烧残渣可以减慢传热性质，并且能够中断对聚合物基体的继续降解；与此同时，在可膨胀石墨膨胀期间，CO₂、H₂O 和SO₂等气体被释放出来，它们可以稀释在火焰区释放出的可燃性气体的浓度；然而，可膨胀石墨作为阻燃剂时在热流过程中的快速反应导致非定向膨胀，导致所形成炭层结构疏松容易脱落，即产生“爆米花效应”，导致其阻燃效率低；并且可膨胀石墨与聚合物基体的相容性不好，严重劣化了聚合物基体的力学性能；为了克服其不足，研究者们也对可膨胀石墨采取了多种改性处理方法，这些方法虽然在一定程度上对可膨胀石墨的阻燃效率和有机高分子材料的相容性有所改善，但仍未能有效解决其作为阻燃剂使用时的高的填充量和阻燃聚合物复合材料低的力学性能。

发明内容

本发明提供一种可改善聚丙烯阻燃性能，提高聚丙烯复合材料热稳定性的SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨及阻燃聚丙烯的制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨及阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将可膨胀石墨加入乙醇水溶液中分散形成悬浮液，调节其pH值为7～9，得到可膨胀石墨悬浮液；

步骤2：将正硅酸乙酯缓慢滴加到步骤1得到的可膨胀石墨悬浮液中反应；

步骤3：反应完全后抽滤，充分洗涤至滤液为中性，干燥后即得SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨。

进一步的，采用质量比为8:2的聚丙烯颗粒和SiO₂纳米粒子改性可膨胀石墨共混挤出造粒，注塑成型即得阻燃聚丙烯复合材料。

进一步的，所述步骤2中反应条件为45℃条件下，磁力搅拌速率为350r/min，反应时间为 6～8小时。

进一步的，所述步骤2中将正硅酸乙酯平均分为n份，分为n次滴加；每次滴加之后隔 t时间再次滴加，并且每次滴加之前调节溶液pH值至7～8。

进一步的，所述步骤2中正硅酸乙酯按照正硅酸乙酯和可膨胀石墨的质量比为1:21～1:13 的比例进行滴加。