[发明专利]一种聚丙烯无卤阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚丙烯技术领域，具体涉及一种聚丙烯无卤阻燃材料及其制备方法，原料包括聚丙烯、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、成核剂和抗氧化剂。本发明的增韧剂使制成的聚丙烯材料具有纳米二氧化硅‑聚氨酯‑纳米氢氧化铝‑聚丙烯的层级结构，纳米二氧化硅和纳米氢氧化铝作为刚性体，更容易产生应力集中点，周边形成银纹而吸收冲击能，而作为夹层的聚氨酯可以更好地双向吸收冲击能，有利于终止银纹，从而大大地提高了聚丙烯的抗冲击性能；此外，聚氨酯作为弹性体可以提高聚丙烯的断裂伸长率，而纳米氢氧化铝作为增效阻燃剂，可以降低无卤阻燃剂的用量需求，从而提高聚丙烯的机械性能，并且维持V‑0级别的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及聚丙烯技术领域，具体涉及一种聚丙烯无卤阻燃材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯为半透明或不透明的乳白色材料，在适当的温度范围内具有较高的韧性和阻燃性能，在许多领域具有广泛应用。

随着汽车、电子电器设备的高性能化、机械设备轻量化进程的加快，对聚丙烯材料的需求将进一步加快，可以用来制作汽车发动机周围需要耐热的部件，需要煮沸消毒和高压杀菌的医疗器械和餐具等，还可以用来制作需抗弯曲疲劳的汽车的车轴踏板，文件类的封面，封盖及各种容器等。

为了提高聚丙烯的阻燃性能以满足使用需求，往往需要在聚丙烯内加入大量的阻燃剂，导致聚丙烯的韧性变差，容易发白。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种增韧的聚丙烯无卤阻燃材料及其制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种聚丙烯无卤阻燃材料，包括如下重量份的原料：

所述增韧剂通过如下步骤制得：

(1)在100重量份的无水乙醇中加入50-60重量份的纳米二氧化硅和1-3重量份的γ―氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散2-3h，然后进行离心分离、洗涤干燥，得到改性纳米二氧化硅；

(2)在100重量份的二甲基乙酰胺中加入40-50重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和20-30重量份的改性纳米二氧化硅，升温至50-70℃并搅拌2-3h，然后降至常温，加入25-30重量份的聚四氢呋喃醚二醇和0.1-0.3重量份的催化剂，升温至50-70℃并反应2-4h，加入100-200重量份的去离子水，待沉淀完全析出后，加入20-30重量份的纳米氢氧化铝，搅拌均匀后进行喷雾干燥，即得到所述增韧剂。

本发明通过对纳米二氧化硅进行改性处理，改善二苯基甲烷二异氰酸酯对纳米二氧化硅的接枝改性效率，而后与聚四氢呋喃醚二醇合成聚氨酯弹性体，并加入去离子水进行再生析出，使析出的聚氨酯充分包覆纳米二氧化硅，形成核壳结构弹性体，并进一步加入纳米氢氧化铝进行喷雾干燥，纳米氢氧化铝作为隔离剂插入聚氨酯弹性体中，既避免聚氨酯弹性体的粘连，也避免纳米氢氧化铝的自身团聚，最终熔融混合制成的聚丙烯材料具有纳米二氧化硅-聚氨酯-纳米氢氧化铝-聚丙烯的层级结构，纳米二氧化硅和纳米氢氧化铝作为刚性体，更容易产生应力集中点，周边形成银纹而吸收冲击能，而作为夹层的聚氨酯可以更好地双向吸收冲击能，有利于终止银纹，从而大大地提高了聚丙烯的抗冲击性能；此外，聚氨酯作为弹性体可以提高聚丙烯的断裂伸长率，而纳米氢氧化铝作为增效阻燃剂，可以降低无卤阻燃剂的用量需求，从而提高聚丙烯的机械性能，并且维持V-0级别的阻燃性能。

其中，所述无卤阻燃剂为磷氮系阻燃剂。

其中，所述相容剂为POE-g-MAH。可与聚丙烯形成稳定的增韧结构，在低温下仍有较好的韧性和延展性，能够成为有效的应力集中点，显着提升冲击强度，从而大幅度提高聚丙烯的韧性。

其中，所述成核剂为羧酸钙盐。可以加快结晶速率、增加结晶密度、提高强度，可以加速结晶形成较小的球晶体，并且改善流动和脱模性能。