专利名称：一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于阻燃材料及其制备领域，特别涉及一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料及其制备方法。
背景技术：
聚烯烃是ー种质轻、无毒，具有优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能的热塑性材 料。聚烯烃价格低廉，容易加工，被广泛应用于电器、化工、化纤、建筑、包装、交通等领域。但聚烯烃属易燃材料，燃烧速率快，发热量高，容易引发火灾，危害人们的生命及财产安全。因此，聚烯烃的阻燃问题越来越引起人们的关注，已成为科研工作的重点之一。聚烯烃阻燃主要通过两种途径来实现(I)通过机械混合的方法将添加型阻燃剂加入到聚烯烃中，从而达到阻燃目的，这是目前制备阻燃聚烯烃的主要方法；(2)将反应型阻燃剂接枝到聚烯烃的主链或侧链上，使其具有阻燃性。聚烯烃阻燃剂种类繁多，按基本性能可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类。有机阻燃剂主要包括卤素阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和膨胀型阻燃剂等。卤素阻燃剂是使用最早的ー类阻燃剂，但由于燃烧时会放出刺激性气体和大量烟雾，所以使用上受到很大限制。特别是多溴ニ苯类及多溴ニ苯醚类会产生ニ噁英类物质，已被欧盟等禁止使用。用于聚烯烃的磷系阻燃剂主要有磷酸酯、膦酸酷、氧化膦等。如美国的Great Lake公司开发的三(I-氧代-I-磷杂_2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯，其特点是结构对称，磷的含量达21. 2%，且热稳定性好，并与聚合物有很好的相容性。氮系阻燃剂分解温度高、无毒、与聚合物相容性好，成为很受欢迎的ー类阻燃剂。最常用的氮系阻燃剂是三聚氰胺及其盐类，但对聚烯烃的阻燃単独使用氮系阻燃剂效果并不太好，需要和其它阻燃剂如聚磷酸胺、季戊四醇复配使用。膨胀型阻燃剂是以C、N、P为核心成份的ー类阻燃剂，其阻燃机理是在受热时，成炭剂在酸源作用下脱水成炭，并在发泡剂分解的气体作用下，形成蓬松有孔封闭结构的炭层，炭层可减弱聚合物与热源间的热量传递，并阻止气体扩散。聚合物由于没有足够的燃料和氧气，因而终止燃烧。CN200610112927.X公开了ー种聚丙烯无卤膨胀型阻燃剂，由三聚氰胺密胺盐、多聚磷酸铵、成炭促进剂和偶联剂等组成；CN200710134078. 2则采用将季戊四醇、磷酸和三聚氰胺进行反应合成季戊四醇双磷酸密胺盐，作为聚烯烃的膨胀型阻燃剂。当阻燃剂加入量为25-30%吋，聚丙烯的阻燃等级可达UL94V-0级。用于聚烯烃的无机阻燃剂主要有金属氢氧化物(如氢氧化镁、氢氧化铝)、聚磷酸铵、红磷及可膨胀石墨等。金属氢氧化物是ー种环保型緑色阻燃剂，具有低烟、无毒等优点而备受关注。CN200710030065. O、CN02134769. 7、CN02111063. 8都报道了以金属氢氧化物为阻燃剂制造阻燃聚烯烃的方法。由于无机阻燃剂粉体在聚合物中分散性能较差，这些专利中都公开了改善阻燃剂与聚烯烃相容性的方法。CN200710030065.0添加各种硅烷类作为界面改性剂；CN02134769. 7和CN02111063. 8则分别采用丙烯酸接枝聚丙烯及こ烯接枝马来酸酐共聚物作为增容剂。采用金属氢氧化物作为阻燃剂，其添加量通常在40wt%以上才能达到理想的阻燃效果。而在聚合物成型过程中无机阻燃剂粉体不会熔融，而是以颗粒聚集体形式存在，对材料的成型加工和物理机械性能带来严重影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料及其制备方法，该材料可用于纤维、塑料、包装材料、保温材料等领域，该制备方法实施简便，成本低。本发明的一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料，该杂化材料的组分按重量百分比包括
聚烯烃树脂50-85%改性磷酸盐玻璃(Pglass) 10-48%共阻燃剂2-10%。所述的聚烯烃树脂为聚こ烯、聚丙烯、聚苯こ烯、聚烯烃弾性体、以こ烯或丙烯为主的共聚物中的ー种。所述的改性磷酸盐玻璃包括以下重复单元
权利要求
1.一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料，该杂化材料的组分按重量百分比包括: 聚烯烃树脂50-85% 改性磷酸盐玻璃10-48% 共阻燃剂2-10%。
2.根据权利要求I所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料，其特征在于所述的聚烯烃树脂为聚こ烯、聚丙烯、聚苯こ烯、聚烯烃弾性体、以こ烯或丙烯为主的共聚物中的ー种。
3.根据权利要求I所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料，其特征在于所述的改性磷酸盐玻璃包括以下重复单元
4.根据权利要求I所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料，其特征在于所述的共阻燃剂为三聚氰胺及其衍生物、季戊四醇、无机阻燃剂中的ー种或几种；其中无机阻燃剂为层状硅酸盐、可膨胀石墨或金属氢氧化物。
5.根据权利要求4所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料，其特征在于所述的层状硅酸盐为蒙脱土、高岭土或凹凸棒土；金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁。
6.一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料的制备方法，包括 将聚烯烃树脂、改性磷酸盐玻璃和共阻燃剂干燥后充分混合，然后于140 260°C熔融共混，即得；其中聚烯烃树脂、改性磷酸盐玻璃和共阻燃剂的重量百分比分别为50-85%、10-48% 和 2-10%。
7.根据权利要求6所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料的制备方法，其特征在于所述的改性磷酸盐玻璃的制备方法为将NH4H2PO4或P2O5与SnF2和SnO按摩尔比 20-40 40-65 10-30 预混合 20-40min，然后在 400-500°C下熔融 60-90min，冷却，再在70-100°C下热处理70-100min，研磨，最后经偶联剂进行表面改性，即可。
8.根据权利要求6所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料的制备方法，其特征在于所述的熔融共混为在双螺杆或混炼机中熔融共混。
9.根据权利要求6所述的ー种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料的制备方法，其特征在于所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，其中硅烷偶联剂为Y_(甲基丙烯酸氧)丙基ニ甲氧基娃烧、Y_(2,3_环氧丙氧)丙基ニ甲氧基娃烧、Y-氨丙基ニこ氧基娃烷、Y-巯丙基三甲氧基硅烷或Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；钛酸酯偶联剂为异丙氧基三(磷酸ニ辛酷)钛酸酯、焦磷酸酯钛酸酯或单烷氧基类钛酸酷。
全文摘要
本发明涉及一种阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃杂化材料及其制备方法，该杂化材料的组分按重量百分比包括聚烯烃树脂50-85％、改性磷酸盐玻璃10-48％、共阻燃剂2-10％；制备方法，包括将聚烯烃树脂、改性磷酸盐玻璃和共阻燃剂干燥后充分混合，然后于140～260℃熔融共混，即得；其中聚烯烃树脂、改性磷酸盐玻璃和共阻燃剂的重量百分比分别为50-85％、10-48％和2-10％。本发明的阻燃聚烯烃/改性磷酸盐玻璃有机-无机杂化材料可用于纤维、塑料、包装材料、保温材料等领域；本发明的制备方法实施简便，成本低，可大规模生产。
文档编号C08K3/40GK102643463SQ20121012503
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者马敬红, 黄意龙 申请人:东华大学