[发明专利]稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料包括：稀土氯化物、膨胀型阻燃剂协同阻燃和聚丙烯。本发明将稀土氯化物引入到膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯材料中，稀土氯化物可以与膨胀型阻燃剂达到协同阻燃的效果，在降低膨胀型阻燃剂用量的同时，有效改善膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯材料的物理机械性能。

技术领域

本发明涉及有机合成、高分子复合材料的共混、材料阻燃性能测试技术领域，具体涉及一种稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是产量最大的通用塑料之一，在包装、纺织品、建材、汽车、电子电器、办公用品等行业都有广泛用途。但聚丙烯易燃，氧指数值较低，只有17-18％，而且燃烧时会产生大量熔滴，容易引发火灾并导致火势迅速蔓延。

目前，聚丙烯阻燃领域主要还是以溴系阻燃占据市场的主导地位。但是溴系阻燃聚丙烯在燃烧过程中不仅产生的烟气量较大，而且燃烧产物中有毒气体对环境和人体有潜在的威胁，很多应用领域都对溴系阻燃聚丙烯设限。

作为环境友好的阻燃剂，膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯已经成为无卤阻燃聚丙烯中的主要产品。但是同溴系阻燃剂相比，膨胀型阻燃剂的阻燃效率相对较低，达到相同阻燃级别需要的添加量较大(一般般要25％以上才能达到UL94V0级)，虽然达到了一定阻燃效果当时却是以牺牲材料力学性能为前提的。因此，如何在保持良好阻燃性能的同时，降低膨胀型阻燃剂在阻燃聚丙烯中的添加量，降低阻燃剂对材料力学性能的损失，成为了膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯研究中的关键性问题。

稀土氯化物中稀土元素具有独特的4f电子结构，丰富的能级跃迁，大的原子磁矩，很强的自旋轨道耦合等特性，从而使其化合物可以催化促进高分子阻燃材料体系中的脱氢、氧化、交联、成炭等多种反应，改善聚合物的热稳定性，可以提高传统阻燃剂的使用效率，以减少其使用量，从而达到经济、节约、环保的。

而且，稀土氯化物具有较强的Lewis酸性，可以催化聚合物在加工过程中通过催化降解产生碳正离子，从而提高聚合物基体的极性，起到类似偶联剂或增容剂的作用，可改善聚合物与阻燃剂之间的界面粘接力，有利于提高材料的力学性能。

而如何将稀土氯化物与膨胀型阻燃剂相互结合以提高聚丙烯的阻燃性能，目前尚没有相关报道。

发明内容

本发明提供一种阻燃效率高、对环境友好、不损害聚丙烯力学性能和加工性能的稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料，该复合材料包括：稀土氯化物、膨胀型阻燃剂和聚丙烯。

本发明将稀土氯化物引入到膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯材料，稀土氯化物可以与膨胀型阻燃剂达到协同阻燃的效果，在降低膨胀型阻燃剂用量的同时，有效改善膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯材料的物理机械性能。

本发明的稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料，该复合材料还包括抗氧剂，抗氧剂的加入可以防止聚丙烯在加工过程中发生热氧降解。

作为优选，本发明上述的稀土氯化物与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯复合材料，该材料由下列重量百分比的组分组成：聚丙烯70％-78％，膨胀型阻燃剂18.8％-24.2％，稀土氯化物3％-5.5％，抗氧剂0.2％-0.3％。

本发明上述的聚丙烯为均聚聚丙烯粒料，熔体流动速率3.0-4.2g/10min(230℃，16kg)，M_n＝58000-62000g/mol，M_w＝275500-305000g/mol。本发明的复合材料，对采用均聚聚丙烯粒料的基料有更为理想的阻燃效果，而不适用于共聚丙烯、高分子量聚丙烯、纤维级聚丙烯等。