[发明专利]β-环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种β‑CD微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法。膨胀阻燃低密度聚乙烯按照质量百分比的组成为：低密度聚乙烯：60‑80％，β‑环糊精微胶囊化聚磷酸铵：10‑30％；三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯：10‑30％，阻燃剂总质量分数为30％。将上述材料与低密度聚乙烯在密炼机中熔融共混，得到膨胀阻燃低密度聚乙烯。本发明的膨胀阻燃低密度聚乙烯具有良好的阻燃性能，添加β‑环糊精微胶囊化聚磷酸铵和三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯有利于低密度聚乙烯复合材料燃烧后形成致密的炭层，改善了材料与阻燃剂之间的相容性，提高了材料的阻燃性能，增强了材料的火灾安全性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种β-环糊精(β-CD)微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法。

背景技术

聚乙烯(Polyethylene，PE)是乙烯单体经过聚合反应而得到的一种热塑性树脂材料，通过乙烯(CH₂＝CH₂)的加成聚合反应可得到低密度聚乙烯(Low-DensityPolyethylene，LDPE)、高密度聚乙烯(High-Density Polyethylene，HDPE)和线性低密度聚乙烯(Linear Low-Density Polyethylene，LLDPE)等多种PE。PE以其质轻、无毒以及优异的介电性能、良好的化学稳定性、抗腐蚀、价格低廉、成型加工容易等优点广泛用于电线电缆、建筑材料和塑料薄膜等领域。但PE氧指数低(约17.5)易燃，且燃烧时产生大量热，极易传播火焰、引发大的火灾，从而影响其推广使用。因此，研究聚乙烯阻燃材料及其应用，开发无卤环保型阻燃剂有效提高PE的热稳定性，不仅可促进材料生产、使用过程的安全，也具有重要的科学研究价值。

据文献报道，研究用于LDPE阻燃的阻燃剂主要有卤系、膨胀型、纳米材料和硅系等，其中，卤系阻燃剂应用最广泛、阻燃效率高，但其阻燃的同时会产生大量有毒烟气，易导致人员吸入毒烟窒息而死，且对环境不友好，膨胀阻燃剂(Intumescent Flame Retardant，IFR)以P、N、C为核心成分，其受热分解后能在聚合物表面形成一层膨胀多孔的保护炭层，抑制热量和氧传递，降低可燃物产量，并能抑制聚合物熔滴，实现聚合物的有效阻燃。虽然膨胀阻燃剂能形成多孔炭层，抑制烟气，也无腐蚀性气体产生，但其添加量比较大，特别是因极性差异，IFR在PE的基体中难以均匀分散，单独使用会极大影响其阻燃效能的发挥。

微胶囊技术是将一层薄的微量或纳米材料包裹在有机或无机材料表面，形成核壳结构。不仅可以使材料的加工机械性能变好，同时阻燃剂与基体材料不能直接接触，可避免迁移的缺点。一般有两种方法，分别为分散包覆法和载体包覆法。分散包覆法是根据相似相容原理选定与所需保护的基体树脂相匹配并难燃的材料，如有机和无机硅胶、脲醛树脂、带羧基的纤维素类、三聚氰胺-蜜胺树脂、环氧树脂、聚乙烯醇；这些壳材料的资源有限，制备过程比较复杂。

载体包覆法是在多孔载体灌入熔融或流动状态的阻燃剂，如Al(OH)₃、Mg(OH)₂等载体本身就是阻燃剂，包覆后阻燃效果更佳。微胶囊化聚磷酸铵(APP)可以提高APP的耐水性能，增强APP颗粒与聚合物基体界面的相互作用，改善阻燃剂的分散性能，进而提高IFR的耐水性能和阻燃性能。现有的微胶囊壳材料资源有限，寻找新的壳材料，使阻燃剂具有更好的耐水性和阻燃性，是目前研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种β-环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法，既可以提高低密度聚乙烯的阻燃性能又可以提高阻燃剂与LDPE的相容性，从而减少阻燃LDPE力学性能的劣化。

本发明β-环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯按照质量百分数的组成为：低密度聚乙烯(LDPE)：60-80％；β-环糊精微胶囊化聚磷酸铵(β-CD@APP)：10-30％；三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)：10-30％。