一種納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物復合材料及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及阻燃聚丙烯材料技術(shù)領域，具體涉及一種納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯（PP)是五大通用合成樹脂之一，廣泛應用于現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)、家用電器、電子產(chǎn)品、包裝及建材家具中。然而聚丙烯（PP)的極限氧指數(shù)（L0I)只有17. 8，燃燒中易發(fā)生熔融、滴落并產(chǎn)生大量煙霧，是導致火災中火勢的快速蔓延和人員傷亡的重要原因。鹵系阻燃劑曾經(jīng)是最經(jīng)濟有效的聚丙烯阻燃添加劑，但是會導致材料燃燒過程中大量有毒煙氣的產(chǎn)生，所以鹵系阻燃劑逐漸被各國禁止使用。膨脹型阻燃劑（IFR)是一種新型的高效、無鹵阻燃劑，一般由酸源、炭源、氣源三部分組成，受熱時由酸源產(chǎn)生的酸作為脫水劑使多元醇脫水生成炭層，并由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使燃燒熔融體系膨脹發(fā)泡，在聚合物表面形成膨脹炭層，達到隔絕熱量、可燃性揮發(fā)氣體及氧氣的目的，最終使聚合物燃燒減緩或終止，同時生成的炭層也可有效阻止聚合物融滴的產(chǎn)生，被認為是代替鹵系阻燃劑的最佳選擇，針對膨脹型阻燃劑（IFR)的研究也呈不斷上升的趨勢。但是與鹵系阻燃劑相比，傳統(tǒng)膨脹型阻燃劑（IFR)的阻燃效率低，添加量大；同時因極性差異，膨脹型阻燃劑（IFR)在聚丙烯（PP)基體中難以形成均勻的分散，影響了其阻燃效能的發(fā)揮。為了改善上述缺陷，國內(nèi)外研究者嘗試了大量的方法，包括合成新的大分子成炭劑（CFA)以替代季戊四醇（PER)、雙季戊四醇（DPER)、對膨脹型阻燃劑（IFR)進行改性處理、在膨脹型阻燃劑（IFR)中添加協(xié)同劑等以提高其阻燃效率，取得了大量的突破性進展。另一方面，限制聚丙烯（PP)工業(yè)應用的最突出缺點就是其沖擊強度低，而阻燃劑的添加對聚丙烯（PP)力學性能也產(chǎn)生了很大的影響，特別是對沖擊韌性的影響，所以在不影響聚丙烯（PP)力學性能的同時提高阻燃性能成為聚丙烯（PP)阻燃改性研究的熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是對聚丙烯（PP)進行阻燃及增韌改性，得到韌性與阻燃性能均優(yōu)于傳統(tǒng)聚丙烯材料的新型阻燃增韌聚丙烯。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明有如下技術(shù)方案：
[0005]本發(fā)明的一種納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物復合材料，由以下質(zhì)量份配比的組分組成：聚丙烯（PP)71份、辛烯-乙烯嵌段共聚物（P0E)20份、改性膨脹型阻燃劑23份、有機改性蒙脫土 2份、馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MA) 1-11份。
[0006]優(yōu)選的，所述馬來酸酐接枝聚丙烯質(zhì)量份配比為7-9份。
[0007]所述的納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物復合材料的制備方法包括如下步驟：
[0008](1)在高速混合機內(nèi)加入膨脹型阻燃劑粉料，并按0. 3wt%比例添加KH-161硅烷偶聯(lián)劑，高速混合30min，得到改性膨脹型阻燃劑；
[0009](2)按照配方稱取聚丙烯、辛烯-乙烯嵌段共聚物、改性膨脹型阻燃劑、有機改性蒙脫土、馬來酸酐接枝聚丙烯并混合均勻，加入擠出機填料口，擠出得到成型的共混物；
[0010](3)將擠出機擠出成型的共混物送入造粒機，得到納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物粒料；
[0011](4)納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物粒料于干燥箱干燥24h后，利用高壓注塑機注塑成型
[0012]所述擠出機為雙螺桿擠出機，從入料口到出料口擠出機的各段溫度設置依次是170°C、190°C、200°C和 195°C，基礎速率為 100 轉(zhuǎn) / 分。
[0013]由于采取了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點在于材料均來源充足且價格適中，加工工藝簡單，成品具有良好的阻燃及增韌性能，同時增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)的加入可以進一步提升材料的阻燃性能及韌性，對拉伸強度影響不是很大，添加7-9份馬來酸酐接枝聚丙烯時復合材料的熱釋放速率、煙氣釋放速率得到很明顯的降低，同時拉伸強度也較高，盡管沖擊強度隨著增容劑用量持續(xù)上升，但是綜合考慮阻燃性能與力學性能，可以得出增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)的優(yōu)選質(zhì)量份數(shù)為7-9份。
【附圖說明】
[0014]圖1為增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)加入前后材料微觀結(jié)構(gòu)的SEM圖像(500X)對比圖，其中A為未添加增容劑的樣品，B為添加9份增容劑的樣品。
[0015]圖2為材料XRD測試結(jié)果圖。其中1不含增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)，2-7中增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)質(zhì)量份數(shù)依次為1份，3份，5份，7份，9份和11份。
[0016]圖3為材料熱釋放速率(HRR)-時間曲線，A、B、C、D、E、F中增容劑(馬來酸酐接枝聚丙稀)質(zhì)量份數(shù)依次為1份，3份，5份，7份，9份和11份。
[0017]圖4為材料煙氣釋放速率(SPR)-時間曲線，A、B、C、D、E、F中增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)質(zhì)量份數(shù)依次為1份，3份，5份，7份，9份和11份。
[0018]圖5為材料沖擊強度、拉伸強度測試結(jié)果。
【具體實施方式】
[0019]以下實施例用于說明本發(fā)明及其用途，但不用來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0020]實施例1
[0021](1)在高速混合機內(nèi)加入膨脹型阻燃劑粉料，并按0.3wt%比例添加KH-161硅烷偶聯(lián)劑，高速混合30min，得到改性膨脹型阻燃劑；
[0022](2)稱取聚丙烯71份、辛烯-乙烯嵌段共聚物20份、改性膨脹型阻燃劑23份、有機改性蒙脫土 2份、馬來酸酐接枝聚丙烯1份并混合均勻，加入擠出機填料口，擠出得到成型的共混物；
[0023](3)將擠出機擠出成型的共混物送入造粒機，得到納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物粒料；
[0024](4)納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物粒料于干燥箱干燥24h后，利用高壓注塑機注塑成型。
[0025]實施例2
[0026](1)在高速混合機內(nèi)加入膨脹型阻燃劑粉料，并按0.3wt%比例添加KH-161硅烷偶聯(lián)劑，高速混合30min，得到改性膨脹型阻燃劑；
[0027](2)稱取聚丙烯71份、辛烯-乙烯嵌段共聚物20份、改性膨脹型阻燃劑23份、有機改性蒙脫土 2份、馬來酸酐接枝聚丙烯3份并混合均勻，加入擠出機填料口，擠出得到成型的共混物；
[0028](3)將擠出機擠出成型的共混物送入造粒機，得到納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物粒料；
[0029](4)納米協(xié)同膨脹阻燃增韌聚丙烯共混物粒料于干燥箱干燥24h后，利用高壓注塑機注塑成型。
[0030]實施例3
[0031](1)在高速混合機內(nèi)加入膨脹型阻燃劑粉料，并按0.3wt%比例添加KH-161硅烷偶聯(lián)劑，高速混合30min，得到改性膨脹型阻燃劑；
[0032