[发明专利]负载型金属氧化物催化协效无机阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃聚丙烯复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种负载型金属氧化物催化协效无机阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是继聚乙烯之后的世界上第二大通用塑料品种，是一种高密度、无侧链、高结晶度的线性聚合物。PP作为一种综合性能优良的热塑性塑料，具有强度高、绝缘性好、吸水率低、热变形温度较高等特点，且耐溶剂、耐油、耐弱酸、耐弱碱等性能优良，已被广泛应用于电子电器、交通、建筑以及日常生活等领域。然而，PP属极易燃烧的高分子材料，燃烧热值很高，极限氧指数很低(仅17.4%)，燃烧时极易分解产生大量可燃性气体，发热量大，燃烧速度快，释放大量浓烟并伴有大量熔滴，极易传播火焰而引发二次火灾，从而会给国民经济和人民的生命财产造成不可估量的损失。因此赋予PP优良的阻燃性能是关系国计民生的重要课题，具有十分重要的理论和现实意义。

目前，用于PP的阻燃剂主要包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂和无机阻燃剂。其中传统卤系阻燃剂阻燃效果虽好，但燃烧时会产生大量有毒烟雾和腐蚀性气体，大大增加了火灾中人员逃生、救援的难度，其应用愈来愈受到限制，因此无卤阻燃是PP阻燃发展的必然趋势。在用于PP的无卤阻燃剂中，无机阻燃剂如氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(AH)等因具有无毒、无腐蚀，抑烟、环保，价格低廉等优点而日益受到关注，是用于PP的理想无卤阻燃剂，然而其致命缺点却在于其添加量高而阻燃效率低。为达到较好的阻燃性能，一般需要添加大于60 wt%的阻燃剂，而如此大的添加量使得其在基体树脂PP中的分散和相容性均较差，进而将严重损害体系的加工性能和力学性能。为此，人们开始尝试用其它方式来进行改善：（1）采用纳米级氢氧化物阻燃PP。如万军喜等[李俊，万军喜，宋国林，唐国翌，材料导报，2009，23(6)，11-19]报道了用微米氢氧化镁、纳米氢氧化镁填充PP复合材料体系，发现纳米氢氧化镁比微米氢氧化镁更能有效地提高PP的阻燃性能和力学性能，当上述纳米氢氧化镁添加量为40份时所得阻燃PP极限氧指数才可达23.1%，而相同份数普通微米氢氧化镁阻燃PP极限氧指数则只有20.67%，当氢氧化镁添加量为60份时，相应纳米级体系拉伸强度和断裂伸长率分别为17.72MPa和5.65%，而微米级体系的拉伸强度和断裂伸长率则分别只有14.72MPa和3.46%，但采用纳米级氢氧化物无疑会增加制备无机阻燃PP复合材料的成本；(2)采用无机氢氧化物与其他种类的阻燃剂复配阻燃PP。如陈尔凡等[陈尔凡，张婷，马驰，工程塑料应用，2007，35(8)，17-20]将纳米氢氧化镁和红磷复配用于阻燃PP，结合表面偶联及辐照改性技术，当复配阻燃剂中氢氧化镁与红磷比例为15:4且添加量达到30 wt%时所得阻燃材料氧指数才可达到31.1%，拉伸强度和断裂伸长率分别可达25.87MPa和12%，但由于红磷颜色深，易吸潮，加工热稳定性差，会给使用带来较大的限制；(3)采用表面改性方法。如刘继纯等[刘继纯，高喜平，刘红宇，罗洁，塑料科技，2009，37(2)，46-49]采用硬脂酸和硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃PP，在很大程度上改善了PP与氢氧化镁之间的相容性、分散性及体系的加工性能，体系的阻燃性能有一定程度的提高，但单独的表面改性对材料的阻燃性能改善极为有限，仅能达到水平燃烧的FH-1级。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术的不足，提供一种负载型金属氧化物催化协效无机阻燃聚丙烯复合材料，该复合材料不仅阻燃性能优异，且力学性能也优良。

本发明的另一目的是提供一种上述负载型金属氧化物催化协效无机阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，该方法制备工艺简单，易于工业化实施。

本发明提供的负载型金属氧化物催化协效无机阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于该复合材料按重量份计是由以下组分经熔融共混而成：

且该复合材料1.6mm厚试样UL-94垂直燃烧等级为V-1～V-0级，极限氧指数为29～36%，拉伸强度为30～37MPa，简支梁缺口冲击强度为4.3～6.0kJ/m²。 。

以上各组分的配比可优选为：聚丙烯35～65份；改性无机阻燃剂40～55份；负载型金属氧化物催化剂0.1～5份；抗氧剂0.1～1份。

以上复合材料中所含的改性无机阻燃剂是将100重量份无机阻燃剂用0.1～5重量份表面改性剂改性而得。其中的无机阻燃剂优选氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌和层状双羟基氧化物中的至少一种；表面改性剂优选硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钠和硬脂酸钙中的至少一种。