[发明专利]层状双金属氢氧化物与膨胀阻燃剂复配阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成、高分子复合材料的共混、材料阻燃性能测试技术领域，具体涉及一种层状双金属氢氧化物与膨胀阻燃剂复配阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术背景

层状双金属氢氧化物（LDHs）是一种具有二维层状结构的纳米材料。层状双金属氢氧化物的化学通式可表示为：[M²⁺_1-XM³⁺_X(OH)₂]^X+A^n-_X/n·mH₂O。其中，M²⁺为二价金属离子，如Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等；M³⁺为三价金属离子，如Al³⁺、Fe³⁺等。A^n-为层间阴离子，主要包括无机阴离子（如Cl^-、NO^3-、CO₃^2-等）、有机阴离子（如苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等）等。

由于层状双金属氢氧化物本身在组成元素及构成方面的可变性，其种类呈现多样性，而二价、三价金属离子的类别与层间阴离子种类以及有机分子链程度均对层状双金属氢氧化物及其复合材料的性质起到决定性的影响。

基于层状双金属氢氧化物的独特性质，其在阻燃、催化、医药及光电化学等方面获得了广泛的研究和应用。考虑到由于层状双金属氢氧化物一方面受热分解时吸收大量热，并且在分解过程中释放水和二氧化碳，从而对聚合物降解产物中的可燃性气体起到稀释、阻隔作用；另一方面，层状双金属氢氧化物的分解产物一般为具有较大比表面积的碱性多孔物质，对有害气体特别是酸性气体具有一定吸附能力，因而层状双金属氢氧化物在阻燃抑烟方面表现出很大的应用潜力，可作为阻燃剂或者阻燃协效剂应用于高分子材料阻燃领域。

但是，采用层状双金属氢氧化物与膨胀阻燃剂复配制备热稳定性高、阻燃效果好、发烟量低的阻燃聚丙烯复合材料，目前还没有相关技术的报道。

发明内容

本发明提供一种热稳定性高、阻燃效果好、发烟量低的层状双金属氢氧化物与膨胀阻燃剂复配阻燃聚丙烯复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种层状双金属氢氧化物与膨胀阻燃剂复配阻燃聚丙烯复合材料，该材料由下列重量百分比的各组分组成：聚丙烯60%-73%，膨胀阻燃剂23%-33%，层状双金属氢氧化物1%-2%，增容剂3%-7%。

本发明上述的聚丙烯为均聚聚丙烯，简称PPH，是单一丙烯单体的均聚聚合物。

本发明上述的氮磷系阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂，分子式为(C₃H₇N₆)_n(H₂PO₄)_m，是一种含磷、氮组分的环保型无卤阻燃剂，氮含量大于40%，磷含量大于12%，粒径25-50μm。

本发明上述的层状双金属氢氧化物为采用共沉淀法制备的十八烷基磺酸柱撑层状双金属氢氧化物，其制备方法如下：先将0.08mol的Ni(NO₃)₂·6H₂O、0.04mol的Al(NO₃)₃·9H₂O和0.06mol的十八烷基磺酸钠（正十八烷基磺酸钠盐）溶于200ml去离子水中配成溶液A；另取0.31molNaOH溶于80ml去离子水配成溶液B；然后在氮气保护和搅拌条件下，将溶液B缓慢滴于溶液A中，保持体系pH值在9.0-10（9.5左右），并在75℃下陈化（静置）12小时，所得淡蓝色浆液经去离子水反复洗涤过滤后得到固体物质，固体物质在80℃下干燥即得十八烷基磺酸柱撑层状双金属氢氧化物。

本发明上述的增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯共聚物，是马来酸酐接枝改性的共聚聚丙烯，简称为PP-g-MAH，接枝率0.8-1.0%，是一种高分子的界面偶联剂、粘合剂和相容剂。