[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

说明书

本发明公开了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。该聚乙烯组合物按质量百分比计的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。本发明以聚乙烯吡咯烷酮和多羟基席夫碱有机双重包覆黑磷纳米片协效金属氢氧化物阻燃线型低密度聚乙烯，在黑磷纳米片用量低至0.2 wt%，阻燃剂总用量低于50 wt%时，聚乙烯组合物UL‑94阻燃等级通过V‑0级，且强度和韧性均较高，能很好地满足电线电缆用料的需要。

技术领域

本发明涉及无卤阻燃聚乙烯组合物及其制备方法，具体涉及一种由聚乙烯吡咯烷酮与多羟基席夫碱两种有机物分步双重包覆黑磷纳米片协效金属氢氧化物无卤阻燃的线型低密度聚乙烯组合物及其制备方法，属于有机高分子材料改性技术领域。

背景技术

聚乙烯特别是线型低密度聚乙烯（LLDPE）具有优异的抗环境应力开裂性，抗低温冲击性和抗翘曲性，广泛用于电线电缆的制造，但其易燃，通常需要无卤阻燃后才能满足要求。氢氧化镁、氢氧化铝两种金属氢氧化物较多地应用于聚乙烯的无卤阻燃，由于这类无机阻燃剂会降低聚乙烯分子链间的连续性，减少大分子链间的缠结，使材料的强度和韧性降低，且随着填充量的增加，材料的性能下降越发严重。这两种金属氢氧化物阻燃效率低，单独使用时填充量在60 wt%以上才能达到较好的阻燃效果，但此种情况下聚乙烯的加工性能和力学性能已降低十分严重。加入磷系阻燃剂如红磷等，利用阻燃剂间的协同作用可使阻燃剂总用量有所降低，力学性能有所改善。中国发明专利CN201610698132.5公开了一种阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法，以红磷、炭黑等复合氢氧化铝/氢氧化镁阻燃聚乙烯，阻燃效果较好，但添加了炭黑、红磷等，只能做成深色料。保持聚乙烯高性能的无卤阻燃技术还有待进一步开发。

黑磷纳米片具有类似于二维石墨烯的结构，作为一种新型的二维纳米片层材料，其特殊的几何特性，表现出相比于传统的阻燃剂红磷更高的阻燃效率，添加较低用量则能够显著提高高分子材料的阻燃性能。中国发明专利CN201911108891.1公开了一种黑磷纳米片阻燃聚苯醚树脂及其制备方法，添加2.8 wt％的黑磷纳米片时，聚苯醚树脂UL-94垂直燃烧测试即达到V-0等级。黑磷纳米片制备效率低，难燃的高分子材料聚苯醚中尚且需要2.8wt％的用量，对于易燃的聚乙烯用量更高；此外，黑磷纳米片在潮湿的空气中很容易发生氧化, 形成各种磷酸的混合物, 阻燃作用随之降低；并且与非极性的聚乙烯基体之间相互作用较弱，难以分散。对黑磷纳米片进行表面包覆处理，获得高氧化稳定性以及与有机高分子的相容性；以尽量低的用量与金属氢氧化物阻燃剂复配，获得高阻燃效率并保持聚乙烯的高性能，对于黑磷纳米片获得实际应用以及聚乙烯的无卤阻燃均具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与多羟基席夫碱两种有机物分步双重包覆黑磷纳米片协效金属氢氧化物阻燃改性线型低密度聚乙烯（LLDPE）组合物及其制备方法，所得聚乙烯组合物具有高拉伸强度和断裂伸长率的优点。