[发明专利]一种类沸石咪唑酯骨架材料协同膨胀阻燃聚丙烯制备方法

说明书

本发明公开了一种类沸石咪唑酯骨架材料协同膨胀阻燃聚丙烯及其制备方法，属于高分子材料领域，所述膨胀阻燃聚丙烯包括以下质量百分比的成分：聚丙烯：70％‑75％，三聚氰胺磷酸盐：15％‑20％，双季戊四醇：5％‑10％，ZIF‑8/BC：5％‑8％。其中，阻燃剂总添加量，即三聚氰胺磷酸盐、双季戊四醇和ZIF‑8/BC总质量分数为30％，将上述材料与聚丙烯在密炼机中熔融共混，即可得到类沸石咪唑酯骨架材料协同膨胀阻燃聚丙烯。本发明公布的膨胀阻燃聚丙烯具有良好的阻燃性能，添加ZIF‑8/BC阻燃协效剂能改善膨胀阻燃聚丙烯的残碳量、结晶度和放热量以及膨胀阻燃体系的力学性能，更有利于残碳表面形成致密的炭结构。

技术领域

本发明涉及一种类沸石咪唑酯骨架材料协同膨胀阻燃聚丙烯的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

随着高分子材料的快速发展，塑料、橡胶、纤维等高分子材料被广泛应用于生产和人们日常生活中。聚丙烯(Polypropylene，PP)是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯、产量位居第三的通用树脂。据统计，PP是全球需求量最大的树脂之一，平均每年以高于5％的增长率增加。PP以优良的力学性能、绝缘性、耐化学药品性等特点，被用于工业界的建筑、汽车、电子等诸多领域。但PP为非成炭聚合物，易燃(氧指数仅约17％)且燃烧过程中伴有严重的熔融、滴落起火现象，燃烧热较高(可达45.80kJ/g)。因此，对PP进行阻燃改性提高其应用安全性能尤为重要。

研究用于PP阻燃的阻燃剂主要有卤系、膨胀型、纳米材料等，其中卤系阻燃剂应用最广泛、阻燃效率高，但其阻燃的同时会产生大量有毒烟气易导致人员吸入毒烟窒息而死，且对环境不友好；膨胀阻燃剂(Intumescent Flame Retardant，IFR)以P、N、C为核心成分，其受热分解后能在聚合物表面形成一层膨胀多孔的保护炭层，抑制热量和氧传递，降低可燃物产量，并能抑制聚合物熔滴，实现聚合物的有效阻燃。纳米材料具有比表面积大、体积效应和量子效应等特点，在较低添加量下能明显改善聚合物的阻燃性能，对聚合物/阻燃剂体系的阻燃效果、热稳定性和化学性能也具有良好的协效作用。类沸石咪唑酯骨架材料(ZeoliticImidazolate Frameworks，ZIFs)是一种金属骨架材料，具有比表面大、空隙率稳定、热稳定性和化学稳定性良好等优点，广泛研究应用于如储能、生物传感、药物运载、催化反应、气体吸附分离等领域，在多种ZIFs材料中，ZIF-8因其良好的稳定性、大的孔容和比表面以及价廉易得等特点备受关注。生物质炭(BC)孔隙结构丰富、比表面积大，热稳定性好，且表面含有羧基、羰基、酚羟基等多种官能团，可以通过氢键或者偶极作用的形式与极性有机物形成稳定的化学键，能有效锁定碳素。

目前，利用纳米ZIF-8与BC协同，制备膨胀阻燃剂并用于聚丙烯材料阻燃尚未有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备类沸石咪唑酯骨架材料与生物质炭协同膨胀阻燃聚丙烯的方法，以提高聚丙烯的阻燃性能。

该项发明中各项材料组成为：聚丙烯：60％-80％；三聚氰胺磷酸盐(MP)：15％-20％；双季戊四醇(DER)：5％-10％；ZIF-8/BC：5％-8％。为了解决以上问题，本发明采用熔融共混法制备ZIF-8/BC协效膨胀阻燃聚丙烯。其中，采用的技术方案为：将甲醇法制备的ZIF-8纳米分散液与秸秆制BC经一步法共混，制备负载ZIF-8纳米粒子的ZIF-8/BC阻燃协效剂；利用MP做酸源兼气源，DER做碳源，构成膨胀阻燃体系；经熔融共混制备类沸石咪唑酯骨架材料协同膨胀阻燃聚丙烯。该产品氧指数可达到高难燃材料要求。

具体技术方案如下：

(1)ZIF-8纳米分散液的制备