[发明专利]一种膨胀阻燃聚丙烯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种膨胀阻燃聚丙烯及其制备方法。这种膨胀阻燃聚丙烯包括以下质量份的组分：聚丙烯70～100份，膨胀阻燃剂10～30份，改性纳米二氧化硅1～5份，抗氧剂0～0.2份；其中，改性纳米二氧化硅为含有苯基和三嗪基的三嗪衍生物接枝改性的纳米二氧化硅。这种膨胀阻燃聚丙烯的制备方法包括如下步骤：按配比组成，将聚丙烯、膨胀阻燃剂、改性纳米二氧化硅和抗氧剂混合，将混合物置于反应器中熔融共混可得。本发明这种改性纳米二氧化硅复合增强的膨胀阻燃聚丙烯具有优良的阻燃性能，同时表现出良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种膨胀阻燃聚丙烯及其制备方法。

背景技术

聚丙烯由于其低导热系数、较高的使用温度、耐化学和耐油性等优点而被广泛用于汽车、包装、电气和军事等领域。但是，高易燃性的内在弱点严重限制了其实际应用。如果使用不当，它将对人们的生命和财产构成巨大的潜在威胁。此外，聚丙烯为脂肪烃结构，燃烧时有燃滴，在燃烧过程中还会释放出烟气和有毒气体。因此，开发阻燃聚丙烯体系对降低火灾隐患具有重要意义。

在提高聚丙烯阻燃性的各种方法中，向聚丙烯基体中添加阻燃剂是制备阻燃聚丙烯复合材料的最有效方法之一。相比于传统的含卤阻燃剂，膨胀型阻燃剂在燃烧过程中烟气释放量少，低毒，对环境友好，受到广泛关注。通常，膨胀型阻燃剂包括酸源、炭化剂和发泡剂。最常用的膨胀型阻燃剂由聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺按一定比例复配使用。但是，由于聚丙烯和膨胀型阻燃剂颗粒之间的极性相反，膨胀型阻燃剂在聚丙烯中相容性差、分散不均匀，从而导致膨胀型阻燃剂容易团聚，降低阻燃性能和机械性能。为了避免这些缺点，许多研究更加关注开发新的高效膨胀阻燃剂。

近年来，将常规的膨胀型阻燃剂与少量纳米颗粒进行复配使用，可以同时改善聚丙烯的阻燃性能和机械性能，受到广泛研究。有关研究已经证明，纳米二氧化硅、纳米CaCO₃、碳纳米管和石墨烯等纳米材料具有极大的潜力，可以改善PP的阻燃性。在燃烧过程中，这些纳米添加剂可以诱导形成富含无机物的保护炭层，从而提高阻燃性，并且可以提高材料的机械性能。但是，需要使用偶联剂对纳米颗粒进行表面处理，来改善纳米颗粒在聚丙烯中的分散性。因为大多数有机偶联剂都是高度易燃的，因此最终的材料阻燃性能不够理想。

发明内容

为了克服现有膨胀阻燃聚丙烯材料存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种改性纳米二氧化硅复合增强的膨胀阻燃聚丙烯，本发明的目的之二在于提供这种膨胀阻燃聚丙烯的制备方法。

本发明的发明构思是：通过席夫碱反应将包含苯基和三嗪基的衍生物接枝到纳米SiO₂上，然后将功能化的纳米SiO₂与聚丙烯和膨胀阻燃剂共混，得到新型的膨胀阻燃聚丙烯。结合三嗪衍生物和纳米SiO₂的优点，改性纳米二氧化硅与膨胀阻燃剂协同作用，改善聚丙烯的阻燃性能，同时保持了其机械性能。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种改性纳米二氧化硅复合增强的膨胀阻燃聚丙烯。

一种膨胀阻燃聚丙烯，包括以下质量份的组分：聚丙烯70～100份，膨胀阻燃剂(IFR)10～30份，改性纳米二氧化硅1～5份，抗氧剂0～0.2份；其中，改性纳米二氧化硅为含有苯基和三嗪基的三嗪衍生物接枝改性的纳米二氧化硅。

优选的，这种膨胀阻燃聚丙烯包括以下质量份的组分：聚丙烯78～82份，膨胀阻燃剂17～19份，改性纳米二氧化硅1～3份，抗氧剂0～0.2份。

优选的，这种改性纳米二氧化硅的结构式如式(1)所示：

式(1)中，A表示纳米二氧化硅。

优选的，这种膨胀阻燃聚丙烯中，改性纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：