[发明专利]一种含多孔磷酸镍的无卤膨胀型阻燃聚丙烯及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于无卤膨胀型阻燃聚丙烯技术领域，特别涉及同时含有膨胀型阻燃剂和多孔磷酸镍的聚丙烯及其制备方法。

背景技术：

据《改性聚丙烯新材料》(赵敏、高俊刚等编著，化学出版社，2002年9月)介绍，聚丙烯本身属于易燃材料，其氧指数仅17.0～18.0％，并且成炭率低，燃烧时产生熔滴，所以在很多应用场合都要求对其进行阻燃改性。目前国内外对聚丙烯阻燃主要采用添加阻燃剂。据《应用表面科学》(Applied Surface Science，120：14，1997)和《燃烧科学》(J Fire Flam 2：97，1971)介绍，已用和可用于阻燃聚丙烯的无卤添加型阻燃剂中，最为人看好和最具有工程应用前景的是膨胀型阻燃剂。膨胀型阻燃剂大多是含磷、含氮有机化合物，主要通过形成多孔泡沫炭层而在凝聚相起阻燃作用。目前通常采用协效剂如硼酸锌、沸石和有机蒙脱土等与膨胀型阻燃剂协效阻燃聚丙烯。根据《先进聚合物加工技术》(Polymers ForAdvanced Technologies 14：3-11，2003)介绍，当硼酸锌占体系总质量百分比为2％且膨胀型阻燃剂占体系总质量百分比为25％时，制得的阻燃聚丙烯的氧指数比单独加25％膨胀型阻燃剂制得的阻燃聚丙烯的氧指数高5个单位，但即使是膨胀型阻燃剂和硼酸锌协效体系制得的阻燃聚丙烯仍然通不过UL-94V0级别。《聚合物降解与稳定》(Polymer Degradation and Stability 89：478-483，2005)介绍了沸石协效阻燃聚丙烯，当沸石占体系总质量5％且膨胀型阻燃剂占体系总质量25％时制得的阻燃聚丙烯的氧指数比单独加30％膨胀型阻燃剂制得的阻燃聚丙烯的氧指数高7个单位，但由于阻燃剂与协效剂的总添加量较大，使材料的力学性能如拉伸强度，断裂强度下降。根据《聚合物科学杂志》(Journal of Polymer Science：part A：Ploymer chemistry 42：6163-6173，2004)介绍，有机蒙脱土与膨胀型阻燃剂协效阻燃聚丙烯可以明显降低热释放速率，但有机蒙脱土添加量超过4％时，会使团聚加剧，阻燃效果反而下降。

用膨胀型阻燃剂或者膨胀型阻燃剂和协效剂如硼酸锌，沸石和有机蒙脱土等处理后的聚丙烯，虽然具有低烟无毒和一定耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不够理想，耐溶滴性还有待提高，且由于所需阻燃剂的添加量较大，会使材料的力学性能如拉伸强度，断裂强度下降。

据《美国化学会杂志》(J.Am.Chem.Soc.125：1309，2003)介绍，多孔磷酸镍是一类很好的分子筛材料，含有NiO₆八面体和PO₄四面体形成骨架结构，具有24元环孔道结构，孔径为8～13。它的稳定性较好，并且镍本身就是很好的催化剂，目前研究人员主要注意它在吸附、离子交换尤其是催化方面的应用前景，但多孔磷酸镍在阻燃方面的研究至今未见报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种含有多孔磷酸镍的无卤膨胀型阻燃聚丙烯及其制备方法，在保证阻燃效果的同时可减少阻燃剂的添加量且耐溶滴性好。

本发明的含有多孔磷酸镍的无卤膨胀型阻燃聚丙烯，其特征在于各组分按占体系总质量百分比计分别为：聚丙烯75～80％，膨胀型阻燃剂16～24.5％，多孔磷酸镍0.5～4％；该多孔磷酸镍具有孔径为8～13的孔道结构。

本发明的含有多孔磷酸镍的无卤膨胀型阻燃聚丙烯的制备方法，先按摩尔比NiCl₂·6H₂O∶H₃PO₄∶NH₄F∶NH₄OH∶H₂O为1.0∶1.0～1.5∶1.0～1.6∶0.8～1.0∶40.0将六水氯化镍溶解在水中，搅拌下依次加入磷酸和氟化铵，再以氨水调体系的PH值为1.8～2.5，然后将混合物密封在反应釜中，在160～190℃晶化3～7天；产物取出后过滤，用水洗涤后干燥，即得到多孔磷酸镍；其特征在于：按占体系总质量百分比将聚丙烯75～80％、膨胀型阻燃剂16～24.5％和上述制得的多孔磷酸镍0.5～4％放入密炼机中，控制温度在160～190℃，转速为20～100转/分，熔融共混5～30分钟。