[发明专利]石墨烯/POSS复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯/POSS复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，该阻燃聚丙烯复合材料按重量份数计，其原料组分包括聚丙烯70～85份，单分子膨胀型阻燃剂15～30份，低聚倍半硅氧烷0.1～5份，石墨烯0.05～5份；其制备方法是将聚丙烯、单分子膨胀型阻燃剂、低聚倍半硅氧烷、石墨烯加入磨盘形力化学反应器中，于转速50～300r/min下固相剪切粉碎混合2～30次，将所得混合物加入至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得石墨烯/POSS复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料的料粒。所制备的阻燃聚丙烯复合材料阻燃效率高，并且膨胀型阻燃剂添加量大幅降低，对比同类阻燃聚丙烯复合材料力学性能大幅提高。

技术领域

本发明属于阻燃聚丙烯材料制备领域，具体涉及一种石墨烯/POSS复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们环保、安全意识的提高，无卤阻燃塑料受到人们越来越多的关注，无卤阻燃聚丙烯(PP)材料更是发展迅速，被广泛应用于汽车、电器、电子、建材等领域。目前应用于聚丙烯的无卤阻燃剂中，主要有膨胀型阻燃剂(IFR)、无机阻燃剂、纳米阻燃剂等，其中膨胀型阻燃剂应用最为广泛。但传统的膨胀型阻燃剂在应用于聚丙烯材料时，也存在一些弊端，如极性大、易吸水、添加量大等。

因此，目前膨胀型阻燃剂的发展方向之一是考虑制备集酸源、气源、碳源于一体的单分子膨胀型阻燃剂(RA-IFR)。近年，有研究人员尝试将单分子膨胀型阻燃剂与纳米阻燃剂进行协效组合使用，以期制备得到综合性能优异的阻燃功能聚丙烯复合材料。

在纳米阻燃剂中，石墨烯(GE)是一种由碳原子构成的具有二维片层结构的纳米材料，各碳原子间呈六角形蜂巢状结构，具有良好的阻隔性能。当石墨烯片层均匀分散于聚合物材料基体中，则能够有效增强炭层强度与致密度，起到良好的物理阻隔作用。因石墨烯作为纳米阻燃剂具有潜在的优异阻燃效果，已愈来愈多地被用于聚合物的阻燃研究。但石墨烯在作为单一阻燃剂时存在分散困难和阻燃机理单一等问题，因而单独用于聚合物阻燃时阻燃效果差，一般多作为协效剂用于聚合物阻燃研究。

本发明人在研究中发现，在将石墨烯作为阻燃协效剂用于单分子膨胀型阻燃剂/聚丙烯基体体系中时，石墨烯由于分子表面能大，易团聚，因此难以实现在聚丙烯基体中的均匀分散，造成所得阻燃复合材料力学性能下降。此外，单分子膨胀型阻燃剂具有较大极性，与聚丙烯基体相容性差，因此易使所制得阻燃复合材料阻燃性能与力学性能下降。

因此，如何将石墨烯作为阻燃协效剂应用于单分子膨胀型阻燃剂/聚丙烯基体体系中，并发挥石墨烯本身的阻燃性能优势，得到一种阻燃性能和力学性能优异的无卤阻燃聚丙烯复合材料，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的现有技术问题，提供一种石墨烯/POSS复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，所制备的阻燃聚丙烯复合材料阻燃效率高，并且膨胀型阻燃剂添加量大幅降低，对比同类阻燃聚丙烯复合材料力学性能大幅提高。

为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的：

一种石墨烯/POSS复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料，按重量份数计，其原料组分包括：

优选地，按重量份数计，其原料组分包括：