[发明专利]一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学技术领域，特别涉及一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法。

背景技术

海水晒盐副产大量苦卤，其主要成分为以硫酸镁和氯化镁形式存在的镁盐，但镁盐利用率不足30％，附加值较低，且产能过剩。每年均存在大批量的富镁卤水得不到充分、有效的综合利用，造成了资源浪费，然后作为废液排放，又影响生态环境，因此卤水中镁资源的高效、高值化利用成为了卤水化学资源综合利用领域的重要研究课题。以六水氯化镁、七水硫酸镁等低附加值的镁系产品为原料，制备具备新功能、高附加值的镁盐产品是卤水镁资源综合利用的一种重要方法。

镁盐晶须的晶体结构几乎无缺陷，力学性能优异，是镁盐综合利用领域的研究热点之一。以硫酸镁为主要原料的碱式硫酸镁晶须(magnesium hydroxide sulfate hydrate whisker，MHSH)具有价格低廉、制备方便等优点，引起了国内外学者的广泛关注^[2]。碱式硫酸镁晶须用于聚合物时，表现出优异的增强和阻燃作用，具有减重、无卤、低毒等优点，如聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、硅橡胶、聚乙烯等。

膨胀型阻燃剂(intumescent flame retardant，IFR)具有低烟、低毒、阻燃效率高的特点，已被广泛应用于聚丙烯的阻燃。在膨胀阻燃体系中添加适量协效剂能够进一步提高阻燃效率，同时减少阻燃剂的添加量，是阻燃领域的研究热点。

另外将人工合成的镁盐晶须应用到多聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/聚丙烯(PP)体系中，研究其对膨胀阻燃体系的协效作用，也未见报道。

发明内容

为了满足充分利用富镁卤水副产物，同时有效控制镁盐晶须的形貌和质量的，提高阻燃效率需求，本发明实施例提供了一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种膨胀阻燃聚烯烃，所述膨胀阻燃聚丙烯的配方组分按重量份数计为：阻燃协效剂0.5-3份、膨胀型阻燃剂17-25份和聚烯烃75-85份。

所述阻燃协效剂为碱式硫酸镁晶须和/或乙酰丙酮铁。

所述碱式硫酸镁晶须的制备方法包括以下步骤：将硫酸镁和氢氧化钠分别配制成溶液，将硫酸镁溶液置于烧杯中，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，滴加完成后将所得悬浮液转移至内衬聚四氟乙烯的水热反应釜中，140-180℃下反应7-10h，室温冷却，过滤，用去离子水洗涤至无SO₄^2-，干燥得到样品。

所述干燥在80-100℃下干燥10-14h得到样品。

所述硫酸镁溶液浓度为0.5-2.5mol/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.6-6mol/L；所述样品中硫酸镁与氢氧化钠的摩尔比为0.7-6:1；

所述聚烯烃为聚丙烯PP、聚乙烯PE或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。

为了更好地实现发明目的，本发明还提供一种膨胀阻燃聚烯烃的制备方法包括以下步骤：按比例取阻燃协效剂、膨胀型阻燃剂及聚烯烃混合均匀，通过螺杆挤出造粒。

所述螺杆挤出造粒时的挤出参数为双螺杆机头温度为180-200℃，螺杆转速70-90rpm，长径比为44。

所述阻燃协效剂是碱式硫酸镁晶须和/或乙酰丙酮铁。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：原料来源丰富，充分利用了富镁卤水，无需改性处理生产工艺简单易于工业化，硫酸镁晶体具有质量可控等优点，阻燃协效剂用量少能够提高膨胀阻燃聚合物的阻燃性能，表现出良好的协效作用，对聚烯烃的强度影响很小，可以方便的实现工业上的放大，生产成本低。

添加碱式硫酸镁晶须能够提高膨胀阻燃聚丙烯体系的热稳定性；添加碱式硫酸镁晶须能够提高炭层的致密性。添加碱式硫酸镁晶须，炭层表面C/P增加，且出现Mg元素；添加碱式硫酸镁晶须和乙酰丙酮铁复合协效剂，聚丙烯复合材料的弯曲强度增加；复合的阻燃协效剂对拉伸强度影响很小，增加弯曲强度，并且显著提高聚烯烃的阻燃效果。

附图说明

图1碱式硫酸镁晶须的XRD谱图；

图2碱式硫酸镁晶须的SEM图；

图3为膨胀阻燃聚烯烃50-700℃的TG曲线；

图4为膨胀阻燃聚烯烃200-350℃的的TG曲线；

图5为膨胀阻燃聚烯烃500-700℃的TG曲线；

图6对比例2的扫描电镜图；

图7实施例1的扫描电镜图；

图8对比例2炭层的EDS结果；

图9实施例1炭层的EDS结果。

具体实施方式