[发明专利]一种功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材及其制备方法

说明书

本发明涉及新材料技术领域，且公开了一种功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材，氨基化蒙脱土与咪唑‑4‑乙酸反应，得到咪唑基蒙脱土，其与5,5‑二甲基‑2‑氯‑1,3,2‑二氧磷杂己内酰磷酸酯反应，得到咪唑啉酸酯基蒙脱土，将其与聚丙烯共混，再通过平板硫化机压板，得到功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材，凹凸棒土可以吸收和分散应力，提高了复合板材的力学性能，而咪唑啉酸酯燃烧后会生成大量磷的含氧酸、氮气、氨气等，一方面促进聚丙烯基体成炭，形成碳层，一方面降低复合板材周围氧气浓度，阻止复合板材进一步燃烧，而蒙脱土会附着在碳层表面，进一步增强碳层的阻燃效果，从而提高了复合聚丙烯板材的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体为一种功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是通用性五大树脂之一，在汽车、电线、建筑等日常生活的各个方面都具有一定的应用，以聚丙烯为基体制备的聚丙烯板材，具有质轻、无毒且耐热性能优异等特点，因此在建筑装修领域受到了广大消费者们的青睐，但是聚丙烯基体自身具有强度低，冲击韧性和阻燃性能较差等明显的缺点，极大的限制了聚丙烯板材的进一步应用和发展，为了克服这些缺点，需要对聚丙烯进行改性，近年来，向聚丙烯基体中填充蒙脱土、二氧化硅等无机刚性粒子，通过结合无机纳米粒子的优势，增强聚丙烯基体的冲击强度和阻燃等综合性能，成为了国内外的研究热点。

蒙脱土是一种具有特殊链层状结构的黏土矿物，在石油、化工、建筑、造纸等行业中得到了广泛的应用，将其作为功能性添加剂，填充进有机高分子材料基体中，利用蒙脱土的优异性能，提高有机高分子材料的力学、机械、阻燃等性能，是近年来的研究热点，CN106566166A等中国专利中公开了一种使用蒙脱土对聚丙烯进行改性，一定程度上增强了聚丙烯的拉伸、抗冲击等综合性能，但是多数这类专利都没有对蒙脱土进行改性，导致蒙脱土容易在高分子材料基体中团聚，进而使得最终的改性效果并不理想，因此需要对蒙脱土进行改性，通过其表面的羟基，进一步引入具有阻燃等功能性的分子，增强其功能性的同时，一定程度上也能改善其分散性，以便于将其进一步应用到有机高分子材料的改性领域中。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材及其制备方法，解决了聚丙烯板材冲击强度和阻燃性能较差的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材，所述制备方法包括以下步骤：

（1）向反应器中加入质量比为150-400:50-100:10:0.05-0.15的甲苯溶剂、去离子水、蒙脱土和3-氨丙基三乙氧基硅烷，混合均匀后在油浴锅中以70-90℃恒温搅拌反应2-6h，反应结束后抽滤、洗涤并干燥，得到氨基化蒙脱土；

（2）向反应器中加入二氯甲烷溶剂和氨基化蒙脱土，超声分散20-40min后，继续加入咪唑-4-乙酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和催化剂，混合均匀后转移至油浴锅中，在20-40℃下搅拌反应12-24h，反应结束后抽滤、洗涤并干燥，得到咪唑基蒙脱土；

（3）向反应器中加入二氯甲烷溶剂和咪唑基蒙脱土，超声分散至完全溶解后，继续加入5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯和三乙胺，混合均匀后转移至油浴锅中进行反应，反应结束后抽滤、洗涤并干燥，得到咪唑啉酸酯基蒙脱土；

（4）向高速搅拌机中加入聚丙烯、咪唑啉酸酯基蒙脱土、0.2-1%的增塑剂甘油三醋酸酯和0.5-2%的抗氧剂1010，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中造粒，再通过平板硫化机进行压板，得到功能化蒙脱土阻燃改性聚丙烯复合板材。

优选的，所述步骤（2）中二氯甲烷溶剂、氨基化蒙脱土、咪唑-4-乙酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和催化剂的质量比为350-900:10:3.5-8:6-15:0.2-0.6。