[发明专利]有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物及其制备方法

权利要求书

1.一种有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物，其特征在于，按质量百分比计，其原料配方由如下组分组成：42.0%~50.0%的线型低密度聚乙烯、3.0%~8.0%的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、35.0%~45.0%的金属氢氧化物、3.0%~10.0%的有机双重包覆黑磷纳米片、0.2%~0.5%的润滑剂和0.1%~0.3%的抗氧剂；其中金属氢氧化物与有机双重包覆黑磷纳米片两者总质量百分比低于50.0 %;

所述金属氢氧化物包括表面处理的氢氧化镁和表面处理的氢氧化铝两种，两者按质量比1:0.5~3添加；

所述有机双重包覆黑磷纳米片的制备方法包括以下步骤：

（1）. 将聚乙烯吡咯烷酮溶解到1.0 mg/ml的黑磷纳米片有机溶剂分散液中，在超声波清洗器中100 W～400 W超声处理0.5～2小时，得到黑磷纳米片-聚乙烯吡咯烷酮分散液；所述聚乙烯吡咯烷酮重均分子量为4.0×10⁴～3.6×10⁵，控制聚乙烯吡咯烷酮的质量为黑磷纳米片的3～10倍; 所述有机溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇或1,4-二氧六环；

（2）. 在步骤（1）所得黑磷纳米片-聚乙烯吡咯烷酮分散液中加入多羟基席夫碱，进行超声处理，超声功率为100 W~300 W，超声时间为10~30分钟，再在搅拌下加热回流3~5小时后旋转蒸馏除去有机溶剂，60~80 ℃下真空干燥6~12小时, 研磨得到由聚乙烯吡咯烷酮与多羟基席夫碱有机双重包覆黑磷纳米片粉末；所述多羟基席夫碱为4,4’-双（2,5-二羟基苯亚胺基）二苯醚、4,4’-双（2,4-二羟基苯亚胺基）二苯醚、4,4’-双（3,4-二羟基苯亚胺基）二苯醚、4,4’-双（2,5-二羟基苯亚胺基）二苯甲烷、4,4’-双（2,4-二羟基苯亚胺基）二苯甲烷或4,4’-双（3,4-二羟基苯亚胺基）二苯甲烷；控制多羟基席夫碱质量为聚乙烯吡咯烷酮的1.5~8倍，有机双重包覆黑磷纳米片粉末中黑磷纳米片含量至少2.0%。

2.根据权利要求1所述的有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物，其特征在于，所述表面处理的氢氧化镁通过加入硅烷偶联剂进行干法处理得到，其质量用量为氢氧化镁的0.5%~3.0%；所述表面处理的氢氧化铝通过加入硅烷偶联剂进行干法处理得到，其质量用量为氢氧化镁的0.5%~3.0%。

3.根据权利要求2所述的有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物，其特征在于，所述氢氧化镁的中位粒径为1.4 μm~5.0 μm，所述氢氧化铝的中位粒径为1.5 μm~15.0 μm；所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或有机硅酮母粒。

5.根据权利要求1所述的有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；酚类抗氧剂为四（β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯或β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯；亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯或双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯。

6.一种权利要求1-5任一项所述的有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物的制备方法，其特征在于，按质量百分比，将42.0%~50.0%的线型低密度聚乙烯、3.0%~8.0%的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、35.0%~45.0%的金属氢氧化物、3.0%~10.0%的有机双重包覆黑磷纳米片、0.2%~0.5%的润滑剂和0.1%~0.3%的抗氧剂分散混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥。

7.根据权利要求6所述的有机双重包覆黑磷纳米片协效无卤阻燃聚乙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各分区温度控制在160~190℃。