[发明专利]一种有机-无机杂化高分子复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机‑无机杂化高分子复合材料，由聚丙烯和有机‑无机杂化阻燃剂熔融共混制成，所述有机‑无机杂化阻燃剂由如下重量份的原料制成：有机硅烷40‑50重量份、乙醇水溶液30‑40重量份、冰乙酸60‑90重量份、纳米二氧化硅5‑15重量份、氢氧化镁10‑12重量份、二乙烯三胺五甲叉膦酸七钠1‑3重量份、聚氧丙烯甘油醚0.1‑0.2重量份、香豆素0.02‑0.05重量份。本发明有机‑无机杂化高分子材料中的阻燃剂添加量少，具有优异阻燃效果，同时不产生腐蚀性气体，符合环保要求。该有机‑无机杂化阻燃剂与聚丙烯材料混容性好，可以在聚丙烯中均匀分散，不影响材料机械加工性能并且较大程度地提高聚丙烯材料拉伸强度和冲击强度。

技术领域

本发明属于塑料阻燃剂领域，具体涉及一种有机-无机杂化高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，高分子材料已广泛应用于在建筑、家具、交通、航空、航天、电器等工业及日常生活中。大多数高分子材料都是易燃的，在可燃固体火灾中占有主导地位。因此阻燃型的高分子材料成为材料领域的一个重点研究方向，添加型阻燃剂是目前使用最为广泛的。目前，添加型阻燃剂的年使用量超过100万吨。其中：(1) 无机阻燃剂如氢氧化镁和氢氧化铝虽然同时具有阻燃和抑烟作用且燃烧时不产生有毒气体和腐蚀性气体，但因所需的添加量较大而严重影响被阻燃材料的物理、机械性能及加工性能。(2) 有机卤系阻燃剂虽然具有高阻燃效率和高性价比等特点，但因其起阻燃作用的HX 是有毒的腐蚀性气体，对环境和人体有害，因此其应用领域已受到限制，己逐渐被淘汰。(3) 无卤阻燃剂(IFR) 具有低烟、无毒等优点，IFR以磷、氮、碳为主要核心成份，在受热时会产生协同阻燃效应；复配的IFR 通常以聚磷酸铵(APP) 为酸源，以三聚氰胺(MEL) 为发泡剂，以季戊四醇(PER) 为成炭剂，受高热时可生成均匀致密的炭质泡沫层，可隔热、隔氧、抑烟、防熔滴，具有很好的阻燃性能；但该类阻燃剂多为亲水性的，与高聚物基材相容性差，且所需的添加量较大，影响了阻燃高分子材料高聚物的物理性能，因此也不能满足高分子材料的需求。(4) 有机硅阻燃剂是近年来发展的一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等；但因价格较贵，应用也受到一定限制。

据英国《聚合物降解与稳定》(Polymer Degradation and Stability, 90:523-534, 2005) 介绍，加入占体系总质量40％的由三聚氰胺硫酸铵和季戊四醇组成的膨胀阻燃剂所制得的阻燃聚丙烯才能达到UL-94V0 级别，但因添加膨胀阻燃剂的总量较大而会导致材料的力学性能如拉伸强度和断裂强度下降。

据美国《聚合物科学杂志》(Journal of Polymer Science，part A:Ploymerchemistry 42:6163-6173,2004) 介绍，将有机蒙脱土与膨胀型阻燃剂协效阻燃聚丙烯时，当有机蒙脱土质量占体系总质量百分含量比为4％时，可以明显降低阻燃聚丙烯的热释放速率；但随着有机蒙脱土含量的增加（超过4％后）因团聚加剧，其阻燃效果反而下降。

另外，现有采用熔融共混法制得含有氮磷类膨胀阻燃剂或者含有氮磷类膨胀阻燃剂和阻燃增效剂的阻燃聚合物虽然具有低烟无毒和耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不够理想，耐溶滴性还有待提高，也因所需添加的阻燃剂量较大而会使材料的力学性能如拉伸强度、断裂强度下降，且生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机-无机杂化的高分子复合材料及其制备方法，该复合材料作为塑料阻燃剂具有良好的阻燃效果，同时抑烟效果优异，还可提高材料的加工性能和物理性能。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：