[发明专利]一种ZnO协效蒙脱土阻燃聚苯乙烯纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无卤阻燃聚合物纳米复合材料的制备方法，属聚合物阻燃技术领域。

背景技术

聚苯乙烯（PS）是无色透明的通用塑料，价格低廉，具有较高的强度和模量和良好的工艺性。但PS性脆、易燃，使其应用受到了一定的限制。因此，聚苯乙烯大多经过增韧阻燃改性后方可使用。含卤阻燃剂在高热时会释放出有毒的卤化氢气体、生成剧毒的二噁英等物质，对环境造成十分严重的影响，因此，卤系阻燃剂的使用逐渐受到限制，无卤阻燃剂已日渐受到人们的重视。

无机阻燃剂作为无卤阻燃剂的典型代表其最大的优点是不产生有毒和腐蚀性气体，所以属生理无害物质，对环境友好。缺点是填充量大，不利于聚合物的加工，降低了其制品的力学性能。因此，新型高效的无机纳米阻燃剂近年来备受关注。

最早用于阻燃的无机层状材料是纳米蒙脱土（MMT），MMT是四硅氧四面体(T)和铝—氧和氢氧基所组成的八面体(O)在X轴方向作用周期的TOT排列的2：1层状结构，层厚约1nm，片层之间的距离一般在0.96－2.1nm之间变化。聚合物/MMT复合材料的主要阻燃机理在于MMT纳米层在材料表面以及内部均可形成炭层屏障。Huang等人[Huang GB,ZhuBC,ShiHB，Combination effect of organics-modified montmorillonite with intumescent flame retardants on thermal stability and fire behavior of polyethylene nanocomposites.J.Appl.Polym.Sci.2011,121(3):1285-1291.Huang GB,LiYJ,Han LA,Gao JR,Wang X.A novel intumescent flame retardant-functionalized montmorillonite:Preparation,characterization,and flammability properties.Appl.ClaySci.,2011,51(3):360-365.Huang GB,Gao JR,LiYJ,Han L,Wang X.Functionalizing nano-montmorillonites by modified with intumescent flame retardant:Preparation and application in polyurethane.Polym.Degrad.Stab,2010,95(2):245-253.]发现蒙脱土与某些阻燃剂复配阻燃可明显提高材料的阻燃性能。但MMT这类无机硅阻燃剂仍存在与聚合物基体相容性差，进而导致聚合物基体的力学性能、加工性能受到损害的问题；另一方面，PS在燃烧时除释放大量热量外，还会放出大量的黑烟与有毒气体，在火灾时造成大量人员因烟气窒息而死亡。因此如何解决MMT和聚合物相容性差、阻燃效果不显著、抑烟效果差等技术瓶颈，将对MMT类阻燃剂的广泛应用极为关键。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是通过引入一维的ZnO微米棒协效阻燃MMT来提高材料的阻燃及抑烟性能，并且利用表面活性剂对MMT进行改性以提高其与PS的相容性，此种方法国内外尚未见报道。

为了实现上述的发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种ZnO协效蒙脱土阻燃聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于所包含的组分及组分的质量份如下：

聚苯乙烯65-80；

有机改性剂改性的蒙脱土1-10，较佳为2-7，更佳为3-5；

ZnO微米棒0.1-5，较佳为0.2-3，更佳为0.2-2；

氮系阻燃剂5-20；

增韧剂2-10；

助剂0.5-5；

且有机改性剂改性的蒙脱土与ZnO微米棒的质量比为20:1-1:1。

所述的蒙脱土为钠基蒙脱土，钙基蒙脱土，镁基蒙脱土或铁基蒙脱土中的一种；

所述的有机改性剂为十八烷基三甲基氯化铵，十六烷基三甲基氯化铵，十二烷基三甲基氯化铵，双十六烷基二甲基氯化铵，双十八烷基二甲基氯化铵或双十二烷基二甲基氯化铵中的一种。

增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）,聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）,苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）或乙烯与辛烯或α烯烃的高分子共聚物（POE）中的一种。