[发明专利]纳米无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种阻燃聚丙烯复合材料，尤其涉及一种无卤阻燃的聚合物级纳米蒙脱土改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有成本低，综合力学性能好，无毒，质轻，耐腐蚀，电性能好，易加工，易回收等诸多优点，被广泛用于包装、纺织品，建材，汽车，电子/电气、办公用品及日用品等很多行业。但由于PP属易燃材料，其氧指数(LOI)只有17.4~18.5，且燃烧发热量大，产生大量的熔滴，极易传播火焰，这就使其应用受到很大程度的限制。对聚丙烯进行阻燃改型是拓展其应用的重要手段。PP阻燃改性的传统方法是添加含卤的阻燃剂(如十溴联苯醚，六溴环十二烷，八溴醚等)，但以这类含卤阻燃剂制成的阻燃PP，经常在燃烧发挥效能的同时，会放出污染环境及危害人体健康的烟和腐蚀性气体；另外腐蚀性气体对建筑物与设备的破坏将超过火灾本身，除此之外最重要的问题是某些溴系阻燃剂燃烧或燃裂时可形成有毒致癌的PBDD及PBDF。实际上，现在有不少阻燃剂用户对卤系阻燃剂持审慎甚至不欢迎的态度，并积极致力于开发无卤阻燃剂，特别是在电子/电器行业内，因此使得无卤阻燃改性PP成为近年来研究和开发的热点。

无卤阻燃剂有金属氢氧化物，磷系阻燃剂，有机硅阻燃剂等，其中金属氢氧化物具有无毒，无腐蚀，不产生有毒气体等优点而被称为绿色环保型阻燃剂，但其添加量通常在50％以上才能达到较好的阻燃效果，高填充量将严重影响材料的物理机械性能；磷系阻燃剂主要用于含氧高聚物，有较大的局限，且磷系阻燃剂中的红磷由于颜色较重，所以不适合对颜色要求高的产品中；有机硅系阻燃剂由于价格太高也未得到广泛使用，所以开发新的无卤阻燃体系成为阻燃领域的一大课题。

发明内容

为了克服现有的阻燃聚丙烯不足，本发明提供一种纳米无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种纳米无卤阻燃聚丙烯复合材料，其组分及重量份数为：

聚丙烯                    50～80

PP-MA/蒙脱土插层复合母粒  1～10

抗氧剂1010                0.1～0.4

抗氧剂168                 0.1～0.4

三(2-羟乙基)异氰尿酸酯    3～15

聚磷酸铵                  8～25

三聚氰胺                  3～15

其中PP-MA/蒙脱土插层复合母粒马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和聚合物级纳米蒙脱土组成，聚合物级纳米蒙脱土按重量计含量为30～60％。

作为优化，三(2-羟乙基)异氰尿酸酯∶聚磷酸铵∶三聚氰胺＝3～15∶8～23∶3～15。

作为优化，聚合物级纳米蒙脱土母粒用马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)与聚合物级纳米蒙脱土混合，双螺杆熔融挤出制得聚合物级纳米蒙脱土含量30～60％的PP-MA/蒙脱土插层复合母粒。

作为优化，聚磷酸铵平均聚合度大于200。

作为优化，所说的聚合物级纳米蒙脱土，径/厚比≥200；层厚度小于25nm。

作为优化，马来酸酐接技聚丙烯的接枝率为0.5％～3％。

制备上述纳米无卤阻燃聚丙烯复合材料的方法，其特征是包括以下步骤：按照比例将聚丙烯、PP-MA/蒙脱土插层复合母粒、抗氧剂1010、抗氧剂168、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺预混后，经过挤出机进行混合塑化并造粒，挤出混炼温度为180～215℃。其中聚合物级纳米蒙脱土母粒用马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)与聚合物级纳米蒙脱土混合，双螺杆熔融挤出制得聚合物级纳米蒙脱土含量30～60％的PP-MA/蒙脱土插层复合母粒。

本发明采用三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺以合理的比例组成膨胀型阻燃剂(IFR)，达到了优异的阻燃效果，而且燃烧时不会放出有毒气体。

本阻燃剂的阻燃机理可描述如下：