[发明专利]无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无卤阻燃和塑料加工应用技术领域，具体涉及一种无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，“白色污染”问题日益突出，研究开发环境友好材料已迫在眉睫。聚乳酸是一种来源于可再生农作物的新型生物可降解材料，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不会污染环境。此外，聚乳酸还具有良好的力学性能、热稳定性、加工性能和优异的光泽性、透明度，是当前公认的能够部分取代传统石油基聚合物的生物可降解聚合物。然而，聚乳酸的缺陷也十分明显，其结晶速率低、抗冲击性差、热变形温度低、易燃易滴落，这些不利因素严重阻碍了聚乳酸的广泛应用。针对聚乳酸自身所存在的缺点，国内外很多科研工作者都把目光集中在聚乳酸的改性研究上，其中采用纤维对聚乳酸增强改性是提高其热性能和力学性能有效途径。

玄武岩纤维作为一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，已受到了国内外学术研究和工业应用领域的广泛关注。玄武岩纤维是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的，不仅稳定性好，还具有优异的电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧和耐高温性。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，是一种名副其实的绿色、环保材料。因此，采用玄武岩纤维对聚乳酸进行增强改性，已成为目前聚乳酸改性研究的热点。

但是，聚乳酸是一种易于燃烧的聚合物材料，采用玄武岩纤维对其进行改性将会进一步加剧材料的火灾危险性。针对聚合物复合材料的阻燃改性，目前国内普遍是采用含卤阻燃剂进行改性处理，例如通过含卤阻燃剂对玻纤增强聚合物复合材料进行阻燃改性处理等。虽然含卤阻燃剂具有阻燃效率高、生产成本低等优点，但由于其在燃烧过程中会产生大量有毒烟气，有的含卤阻燃剂燃烧时还会产生致癌物质，会给环境带来严重的危害。

有鉴于此，本发明将采用无卤阻燃剂和玄武岩纤维对聚乳酸复合材料进行综合改性，以进一步提高此类聚合物复合材料的综合性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服传统聚乳酸改性技术中存在的阻燃性能差、力学性能差、环境危害性大等缺点，提供一种阻燃性能优异、力学性能较好、绿色环保的无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法。

为解决本发明的技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料，包含聚乳酸，特别是：

所述复合材料中还含有玄武岩纤维、次磷酸盐、含氮阻燃剂和相容剂，所述聚乳酸、玄武岩纤维、次磷酸盐、含氮阻燃剂和相容剂之间的重量比为36～79.2∶10～30∶5～15∶5～10∶0.5～5；

所述次磷酸盐选自次磷酸铝、次磷酸镁、次磷酸钙、次磷酸锌、次磷酸镧、次磷酸铈中的一种或多种；

所述含氮阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、蜜勒胺中的一种或多种；

所述相容剂选自马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种或多种。

作为无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料的进一步改进，所述复合材料中还含有阻燃协效剂，所述阻燃协效剂与含氮阻燃剂之间的重量比为0.1～2.5∶5～10，所述阻燃协效剂选自蒙脱土、硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌、氧化镧、二氧化硅中的一种或多种。

作为无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料的进一步改进，所述复合材料中还含有润滑剂，所述润滑剂与相容剂之间的重量比为0.1～1∶0.5～5，所述润滑剂选自硅酮粉、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸钙中的一种或多种。

作为无卤阻燃玄武岩纤维增强聚乳酸复合材料的进一步改进，所述复合材料中还含有抗氧剂，所述抗氧剂与相容剂之间的重量比为0.1～0.5∶0.5～5，所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇四(3-正十二烷基硫代丙酸酯)中的一种或多种。