[发明专利]一种聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法，属于聚烯烃阻燃复合材料技术领域。本发明的聚烯烃阻燃复合材料，主要由以下重量份数的组分组成：磷掺杂石墨烯0.1～5份、有机蒙脱土0.1～25份、聚烯烃100份。本发明的聚烯烃阻燃复合材料，在聚烯烃中混入磷掺杂石墨烯和有机蒙脱土，由于石墨烯片层和蒙脱土片层的物理隔绝作用，能够显著抑制氧气与聚烯烃的接触，从而有较好的阻燃效果；石墨烯片层上的磷可以促进成碳，因而磷掺杂石墨烯和有机蒙脱土的引入，对聚烯烃的阻燃性能有良好的提升。此外，本发明的聚烯烃阻燃复合材料低毒低烟，符合环保要求，具有良好的开发前景。

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法，属于聚烯烃阻燃复合材料技术领域。

背景技术

聚烯烃由于其优异的力学性能、化学稳定性和易加工性被广泛应用于在生活的各个方面，但由于聚烯烃由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使得其很容易燃烧，且释放出大量的有毒气体和浓烟。如低密度聚乙烯(LDPE)以其良好的热加工性能而广泛应用于材料加工领域，但纯LDPE材料易燃烧，燃烧过程中产生大量热和熔滴，并且火焰传播速度快，不易熄灭。以LDPE为代表的聚烯烃的易燃性使其应用受限，因此，提高聚烯烃的阻燃性能成为扩展其应用的必经之路。目前LDPE类聚烯烃仍通过添加卤素类阻燃剂来提高其阻燃性能，尽管阻燃效果较好，但阻燃过程中会释放出大量含毒气体。

发明内容

本发明的目的是提供一种低毒聚烯烃阻燃复合材料。

本发明还提供了一种上述聚烯烃阻燃复合材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明的聚烯烃阻燃复合材料所采用的技术方案是：

一种聚烯烃阻燃复合材料，主要由以下重量份数的组分组成：磷掺杂石墨烯0.1～5份、有机蒙脱土0.1～25份、聚烯烃100份。

本发明的聚烯烃阻燃复合材料，在聚烯烃中混入磷掺杂石墨烯和有机蒙脱土，由于蒙脱土和石墨烯片层的物理隔绝作用，能够显著地抑制氧气与聚烯烃的接触，从而具有较好的阻燃效果；石墨烯片层上的磷可以促进成碳，磷掺杂石墨烯和有机蒙脱土对聚烯烃的阻燃性能有良好的提升。此外，本发明的聚烯烃阻燃复合材料低毒低烟，符合环保要求，具有良好的开发前景。

优选的，所述聚烯烃阻燃复合材料主要由以下重量份数的组分组成：磷掺杂石墨烯1～5份、有机蒙脱土5～25份、聚烯烃100份。

优选的，有机蒙脱土的质量为磷掺杂石墨烯的质量的1～5倍。

优选的，所述聚烯烃为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

优选的，上述聚烯烃阻燃复合材料还包括相容剂和抗氧化剂；相容剂、抗氧化剂和聚烯烃的质量比为2～4:0.5～2:100。

优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的至少一种。相容剂的种类可根据聚烯烃进行优选，如聚烯烃为聚乙烯，相容剂就是马来酸酐接枝聚乙烯，如果聚烯烃为聚丙烯就是马来酸酐接枝聚丙烯。

优选的，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂、多元受阻酚型抗氧剂中的至少一种。

优选的，所述磷掺杂石墨烯采用包括如下步骤的方法制备：将氧化石墨烯海绵分散于浓磷酸中，超声处理，然后在80～100℃保温，固液分离，将所得固相洗涤后置于保护气氛中在350～450℃进行保温处理，即得。

优选的，固液分离前，在80～100℃保温后所得体系中加水进行洗涤。加水进行洗涤时，可以分批加水。分批次加入蒸馏水就是为了少量多次加入蒸馏水可以增大洗涤效果。加水洗涤并进行固液分离可以去除未反应的磷酸。

氧化石墨烯海绵相比较于氧化石墨烯粉末等更容易超声剥离分散，从而更有利于制备单层磷掺杂石墨烯。优选的，每1g氧化石墨烯海绵采用的浓磷酸的体积为200～600mL。可选的，所述浓磷酸的质量分数为80～86％。