[发明专利]一种绿色膨胀型阻燃聚丙烯及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种绿色膨胀型阻燃聚丙烯及其制备方法。阻燃聚丙烯按重量份其组成为聚丙烯75份，绿色膨胀型阻燃剂(IFR)18‑22份，可膨胀石墨(EG)3‑7份；其中，绿色膨胀型阻燃剂由木质素和聚磷酸铵复配得到。本发明所制备的绿色膨胀型阻燃聚丙烯具有阻燃效果优异，燃烧时无熔融滴落现象；且阻燃体系绿色环保、高效，成炭剂可完全再生，价格低廉，易于工业化。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种绿色膨胀型阻燃聚丙烯及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)作为应用广泛的通用塑料，具有良好的加工性能和机械性能，可以满足一半器件的使用要求，且价格低廉；此外，PP的密度仅为0.9g/cm³,是最轻的通用塑料，已被广泛用于汽车、家电、包装材料等领域。然而，其极限氧指数仅为18％左右，属于易燃材料，在燃烧过程中易出现熔滴和流延起火现象。因此，PP阻燃性能已成为当今研究的一大热点。

膨胀阻燃剂(IFR)因其低毒、高效、环保等优点已被广泛用于阻燃聚丙烯领域。与无机阻燃剂相比，IFR在PP中添加量明显降低，但要达到阻燃要求添加量通常需在30wt％以上，往往会恶化高分子材料力学性能。此外，传统膨胀型阻燃剂常用季戊四醇(PER)作为成炭剂，其分子量较低，在阻燃高分子材料储存或使用过程中易析出、迁移至材料的表面，从而恶化材料的综合性能。

木质素(Lig)作为自然界中第二大天然高分子材料，其特殊的分子结构决定其有望作为成炭剂并用于膨胀型阻燃剂中。Lig主要来源于工业造纸和生物乙醇生产的副产物，在化学品中的利用率较低，不超过5％。因此，提高木质素的应用附加值正是顺应了可持续发展的时代理念。但是，木质素直接作为成炭剂用于膨胀型阻燃剂中成炭能力欠佳，难以达到预期阻燃要求，尤其是难以解决燃烧过程中存在的熔滴现象。而采用木质素部分取代季戊四醇，还是会存在析出、迁移现象。

可膨胀石墨(EG)的石墨晶体是由碳元素组成的六角网平面层状结构，具有无毒、无污染等优点，单独使用或与其他阻燃剂混合使用都可达到良好的阻燃效果。其作用原理是：在高温时,可膨胀石墨急剧膨胀，窒息了火焰，同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射和氧的接触；其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的效果。

发明内容

为了解决上述传统膨胀型阻燃剂存在的技术问题，同时提高造纸工业的副产物——木质素的应用附加值，本发明提供了一种绿色膨胀型阻燃聚丙烯及其制备方法。将可再生、来源广泛的木质素作为成炭剂，与聚磷酸铵复配成膨胀型阻燃剂，并在此基础上引入可膨胀石墨作为协效剂，可获得具有较好阻燃性能的绿色膨胀型阻燃聚丙烯。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种绿色膨胀型阻燃聚丙烯，所述绿色膨胀型阻燃聚丙烯的配方按重量份数记为：聚丙烯75份，绿色膨胀型阻燃剂18-22份，阻燃协效剂3-7份。

本发明所用绿色膨胀型阻燃剂由木质素和聚磷酸铵组成，其中，木质素为碱木质素或酶解木质素。

本发明所用木质素与聚磷酸铵的质量比为2:2-4，最优比值为2:3。

本发明所用阻燃协效剂为可膨胀石墨；其膨胀倍率为280-320倍，其尺寸范围为70-90目。

为了更好地实现发明目的，本发明还提供了一种绿色膨胀型阻燃聚丙烯的制备方法，制备方法包括以下步骤：按比例将木质素和聚磷酸铵通过球磨机均匀混合，再将混合好的IFR与可膨胀石墨混合均匀，通过密炼机在170-190℃下将PP加热熔融4-5min，再加入阻燃剂进一步共混3-4min后得到绿色膨胀型阻燃聚丙烯。

本发明的有益效果：