[发明专利]一种石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯材料，具体讲，涉及一种用石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料。

背景技术

近年来，无卤阻燃塑料备受人们的关注，无卤阻燃PP更是发展迅速，截至2001年，全球阻燃PP中已超过20%的无卤阻燃产品。在适用于PP的无卤阻燃剂中，主要有氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH）、微胶囊化红磷、膨胀石墨及磷一氮系膨胀阻燃剂（IFR）等，其中尤以IFR最为用户青睐。但传统的膨胀阻燃剂也存在着一些问题，比如生成的膨胀炭层致密性较差、热稳定性欠佳、阻燃效率不够理想。因此，开发高效、耐热的IFR，仍是当今阻燃领域内一个为之感兴趣的课题。

石墨烯是目前已知最薄的材料，其具有独特的二维碳原子片层结构，同时，石墨烯具有非常优良的导电性。此外，石墨烯还具有其它一些优异的物理化学特性，如高吸附性、高化学稳定性，高达2630㎡/g的理论比表面积、铁磁性、良好的导热性等。

文献Graphene filled polymer nanocomposites（Journal of Materials Chemistry，2010）和文献Functionalized Graphenes and Thermoplastic Nanocomposites Based upon Expanded Graphite Oxide（Polymer Science&Technology General，2009）中公开了石墨烯/聚合物（纳米复合物）的制备，并公开了将石墨烯加入到PP、PU、SAN、PA6、PC、PMMA中可提高其力学性能、电学性能、热力学性能，并提到了一些潜在的应用，如用来结构加强、功能强化，用于传感器、防静电和EMI屏蔽材料、电极条、感应材料等。现有技术中仅笼统介绍了一些石墨烯的在聚合物中的应用，并未文献公开石墨烯可以作为一种阻燃助剂。目前已经有少量研究将石墨烯作为协同剂与膨胀阻燃剂混合作为材料的阻燃体系，使材料的阻燃性能和热力学性能都有所提升。

为此，特提出本发明。

发明内容

本发明的首要发明目的在于提出了一种无卤阻燃聚丙烯材料。

本发明的第二发明目的在于提出了该无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

本发明涉及一种无卤阻燃聚丙烯材料，该无卤阻燃聚丙烯中含有聚丙烯69～77wt%、阻燃剂23～25wt%、阻燃协效剂0.01～2wt%；其中，阻燃剂选自三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、季戊四醇中的至少一种；阻燃协效剂选自石墨烯。

本发明的第一优选技术方案为：无卤阻燃聚丙烯中还含有增韧剂，所述的增韧剂选自聚丁二烯的接枝共聚物，其质量百分比含量为无卤阻燃聚丙烯质量的0.1～4%，优选1～4%。

本发明的第二优选技术方案为：无卤阻燃聚丙烯中含有聚丙烯69～77wt%、阻燃剂23～25wt%、石墨烯1～2wt%、聚丁二烯的接枝共聚物1～4wt%。

本发明的第三优选技术方案为：所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐和季戊四醇的混合物，三聚氰胺聚磷酸盐和季戊四醇的重量比为1～5:1，优选2～4：1，更优选3：1。

本发明还涉及该阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将阻燃剂、阻燃协效剂和/或增韧剂按比例共混挤出造粒，制备得到阻燃母料；然后再将阻燃母料与聚丙烯经分散混合后，通过挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、包装得到成品。

其中，制备阻燃母料的挤出造粒温度为：第一温度区温度为170～180℃；第二温度区温度为185～195℃；第三温度区温度为200～210℃；第四温度区温度为215～225℃；机头温度为205～215℃；主机转速：30～40转/分钟。优选为：第一温度区温度为175～180℃；第二温度区温度为190～195℃；第三温度区温度为205～210℃；第四温度区温度为210～215℃；机头温度为210～215℃；主机转速：35～40转/分钟。

其中，将阻燃母料和聚丙烯分散混合后，通过挤出机挤出时螺筒各分区温度为：第一温度区温度为175～185℃；第二温度区温度为180～190℃；第三温度区温度为190～200℃；第四温度区温度为205～215℃；机头温度为200～210℃；主机转速：30～40转/分钟。优选为，第一温度区温度为185～190℃；第二温度区温度为190～195℃；第三温度区温度为195～200℃；第四温度区温度为210～215℃；机头温度为205～210℃；主机转速：35～40转/分钟。