[发明专利]一种无卤阻燃聚乳酸材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子新材料技术领域，特别是涉及一种无卤阻燃聚乳酸材料及其制造方法。

背景技术

聚乳酸来源于玉米，是可降解的塑料，对环境没有污染和残余物，是绿色塑料品种之一，具有较高的刚度和强度，接近工程塑料的机械性能，其降解需要在特定条件下，而在普通的日常条件下能保持很长时间的性能不变化，将其应用于电子产品等易耗品领域，可解决现在电子垃圾日渐增多的环境污染问题。而聚乳酸材料应用于电子产品，大多需要有无卤阻燃测试报告。普通常用的阻燃添加剂方法，就是添加含有卤素的卤化物和三氧化二锑，这些阻燃剂的缺点是燃烧时发烟量大，产生有毒、有害、有强列腐蚀性的卤化物。为了达到低烟低互阻燃的目的，国内外许多专家都致力于低烟低卤阻燃材料的发开。不含卤素的聚乳酸材料中一种是添加无机阻燃剂，一般添加70%-100%（相比于基料的质量份数）的氢氧化铝[Al(OH)₃]或氢氧化镁[Mg(OH)₂]等无机阻燃剂才达到一定阻燃要求，但是无机阻燃剂的大量添加会大幅度降低材料的机械性能，研究表明，材料的拉伸强度、断裂伸长率、柔性等均随Mg(OH)₂或Al(OH)₃用量增加而逐渐降低。另一种无卤阻燃体系是含有机磷阻燃体系，其关键是要最大限度地提高膨胀炭层的质量。该阻燃体系中含有酸源，碳源，发泡源（气源），其中酸源是有机磷，在燃烧时，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液态膜，其沸点可达300℃。同时，磷酸又进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸，在这个过程中，不仅由磷酸生成的覆盖层起到覆盖效应，而且由于生成的聚偏磷酸是强酸，是很强的脱水剂，使聚合物脱水而炭化，改变了聚合物燃烧过程的模式并在其表面形成碳膜以隔绝空气，从而发挥更强的阻燃效果。碳源(成炭剂)是形成泡沫炭化层的基础，一般为富碳的多羟基化合物，如淀粉、季戊四醇和它的二聚物、三聚物以及含有轻基的有机树脂等，可适当添加阻燃协效剂，如硼酸锌加强酸源的作用。气源(发泡源)多为胺或酰胺类化合物，如三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸胺等。虽然添加有机磷阻燃体系对聚乳酸材料进行阻燃改性在一定程度上能获得较好的阻燃效果，但是由于这些阻燃剂在聚乳酸材料中分散性差而需要大量添加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种无卤阻燃聚乳酸材料及其制造方法，可以降低阻燃体系的阻燃剂添加量，在保证阻燃效果的同时保证材料的力学性能。

本发明的无卤阻燃聚乳酸材料采用以下技术方案：

所述无卤阻燃聚乳酸材料包括如下组分：以重量百分比计，50%-80%的聚乳酸基料，5%-40%的无卤阻燃剂，0.1%-1.5%的分散助剂，10%-30%的可降解增韧树脂。

分散助剂的作用提高共混物的流动性，分散性，润滑作用，即改善聚乳酸加工过程的流动性，防止粘模具，减少使用外脱膜剂，降低成本，提高无卤阻燃剂在聚乳酸中的分散，以减少阻燃剂的用量。

可降解增韧树酯一般是颗粒状的，添加增韧母粒来提高韧性，避免因为添加阻燃剂后脆性增大。

优选的，所述加工助剂分散助剂是乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸盐 (例如硬脂酸钠，钾，钙等)、有机硅(如硅油)中的至少一种。

优选的，所述可降解增韧树脂是聚丁二酸丁二醇酯（PBS），聚己二酸对苯二甲酸共聚丁二酯（PBAT），聚羟基脂肪酸酯（PHA），聚碳酸亚乙（丙）酯（PPC），聚己内酯（PCL）中的至少一种。

优选的，所述聚乳酸基料是重量百分比为60%-90%的高分子量聚乳酸和10%-40%的高熔体强度聚乳酸的混合物。一般来说，分子量与熔体指数成反比，与熔体强度成正比，高分子量聚乳酸性能好，但是要做出高分子量的聚乳酸比较困难，成本高，而高熔体强度的聚乳酸加工好，成本相对低，实现相对容易，可以通过改性技术实现，为了满足成本、性能、加工的权衡关系，将两者混合使用。

优选的，所述高分子量聚乳酸的粘均分子量在10万以上，和/或所述高熔体强度聚乳酸的熔体指数在2-5g/10min。

优选的，所述无卤阻燃剂是包括重量百分比为70%-90%有机磷酸盐或酯/富碳多羟基化合物复配阻燃剂、5%-10%硼酸锌和5%-20%粉末聚酯的混合物。其中粉末状的聚酯是无卤阻燃体系的有机树脂载体，并起到与聚乳酸的架桥相容作用，相容性好，而现有的阻燃体系中一般是加入尼龙、PP等作为载体，这样的载体与聚乳酸的相容性很差，不如加入粉末聚酯的相容性好。