[发明专利]同时具备阻燃和增韧的聚丙烯复合材料

说明书

技术领域

本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种同时具备阻燃和增韧的聚丙烯复合材料。

背景技术

聚丙烯(PP)是由丙烯加成聚合而得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(iPP)、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。iPP通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热，制品可用蒸汽消毒，密度0.90g/cm³。加之具有强度高、硬度高、弹性好、密度小、耐热性好等优点，iPP已广泛应用于汽车配件、家具、家电、包装等各种领域(Dunshee W.Klun T.Schaffer K.et al.PCT Int.Appl.WO 071，789(2000))。但是，iPP存在的缺点也限制了其在更广领域里的应用，首先，iPP的抗冲击强度特别是室温或者低温抗冲击强度比较低；其次，聚丙烯属于易燃物，遇火燃烧时发热量大、燃烧速度快、火焰传播速度快、不易熄灭，并且同时伴有发烟和大量熔滴物产生，极易引发二次火灾，会给人们的生命财产造成极大的损害。

聚丙烯的阻燃改性的方式有很多种，主要是在聚丙烯中通过加入添加型阻燃剂来进行。用于聚丙烯阻燃改性的添加型阻燃剂主要有卤素化合物和氢氧化镁或氢氧化铝等无机添加剂。含卤素的阻燃剂，由于其添加量少、阻燃效果明显、价格适中而受到广泛的重视，但卤素阻燃剂在燃烧时会放出大量腐蚀性气体和有毒烟雾，既污染环境又会对设备和人体造成危害，因而已逐渐被摒弃。近年来无卤阻燃已经成为阻燃技术发展的主要方向。无卤阻燃剂主要包括：有机磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、铝-镁系阻燃剂、硅系阻燃剂等。但单一组分的阻燃剂对聚合物的阻燃效果有限，要达到阻燃要求，添加量就很大，添加量大就会影响阻燃高分子材料的成本及力学性能。为了尽可能降低阻燃剂的用量，不至于影响阻燃材料的力学性能，并根据阻燃剂的作用机理，发挥各类阻燃剂之间的协效作用，将各种阻燃剂复配，是获得高效阻燃高分子材料的最有效的方法之一，膨胀型阻燃剂(IFR)就是阻燃剂复配的典型代表。

IFR一般由酸源、碳源(或成炭剂)和气源三部分组成。酸源一般是无机酸或其衍生物，如聚磷酸铵(APP)等，碳源(或成炭剂)常为含氧的多羟基化合物，如季戊四醇(PER)及其衍生物双季戊四醇(DPER)等，气源是一些能在高温下产生气体的物质，如三聚氰胺、尿素等。IFR在受热时，酸源产生的磷酸或亚磷酸等能与多羟基化合物(碳源)进行酯化反应，体系中的胺则可作为此酯化反应的催化剂，体系在酯化反应前或酯化过程中熔化，磷酸或亚磷酸等酸还可以作为脱水剂使某些聚合物脱水产生水蒸气，气源受热产生的不燃性气体和水蒸气一起使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，同时，多羟基化合物和酯分解炭化，形成无机物及炭残余物，体系进一步膨胀发泡，反应接近完成时，体系胶化或固化，最后形成多孔泡沫炭层。多孔泡沫炭层使燃烧热难于穿透进入凝聚相，同时能阻止氧从周围介质扩散进入正在降解的高分子材料中，阻止降解生成的气态或液态产物逸出材料表面，使主体聚合物由于没有足够的燃料和氧气而终止燃烧，在气相和固相同时达到阻燃目的(Wang Z.Z.Qu B.J.Fan W.C.et al.J.Appl.Polym.Sci.2001，81：206；Bertelli G.Costa L.Fenza S.et al.Polym.Degrad.Stab.1988，20：295)