本发明公开了一种阻燃抑烟聚丙烯的制备方法，属于树脂制备技术领域。
背景技术：
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。
甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，分子量约8万～15万。成型性好，但因收缩率大厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好。
汽车工业的发展离不开汽车塑料化的进程，pp用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性pp产品，其耐热性可由80℃提高到145℃～150℃，并能承受高温750～1000h后不老化，不龟裂。中国聚丙烯的工业生产始于20世纪70年代，经过30多年的发展，已经基本上形成了溶剂法、液相本体-气相法、间歇式液相本体法、气相法等多种生产工艺并举，大中小型生产规模共存的生产格局。中国的大型聚丙烯生产装置以引进技术为主，中型和小型聚丙烯生产装置以国产化技术为主。还有在家用电器、塑料管材、高透材料、单向拉伸pp膜，双向拉伸pp膜可用于包装材料及电容器薄膜、改性pp编织袋等都有广泛运用。
一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，阻燃性能差，但可分别通过改性予以克服。
因此发明一种能够阻燃又能够抑烟的聚丙烯对树脂制备技术领域具有积极意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对聚丙烯易燃，燃烧时伴随大量烟气的缺陷，提供了一种阻燃抑烟聚丙烯的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种阻燃抑烟聚丙烯的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取200～300g海泡石，置于磨石机中研磨，过筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入400～500ml磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入10～15l的氨气，得到阻燃功能母液；
（2）称取40～50gβ-环糊精、12～15g氢氧化钠和200～300ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温，启动搅拌器，搅拌混合，将70～80mle-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应，得到反应产物；
（3）用无水乙醇洗涤反应产物，再将洗涤后的反应产物置于真空干燥箱中，设定温度，干燥，得到白色粉末即为纳米海绵体，将纳米海绵体置于阻燃功能母液中，搅拌分散后得到改性纳米海绵体；
（4）向四口烧瓶中加入250～280ml去离子水、31～33g三聚氰胺和16～18ml硝酸，加热升温，待三聚氰胺溶解后加入33～35g焦磷酸钠，启动搅拌器，搅拌反应开始后，测定四口烧瓶中反应液的ph，测定当ph值≥6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物后，将白色膏状物放入烘箱，加热升温，干燥，再将干燥后的白色膏状物粉碎过筛得到焦磷酸三聚氰胺粉末；（5）按重量份数计，称取70～80份聚丙烯颗粒、20～30份纳米海绵体、10～15份焦磷酸三聚氰胺粉末置于高速加热混合机中，混合，得到预混料，用双螺杆挤出机熔融共混挤出预混料，得到挤出料，将挤出料用水冷却后，进行切粒，即得阻燃抑烟聚丙烯材料。
步骤（1）所述的研磨时间为2～3h，筛的规格为100目，磷酸溶液的质量分数为40%，搅拌时间为40～50min。
步骤（2）所述的水浴加热升温后温度为80～90℃，搅拌器的转速为300～350r/min，搅拌时间为30～40min，e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液的质量分数为30%，恒压滴液漏斗的滴加速率为5～10ml/min，保温反应时间为6～8h。步骤（3）所述的无水乙醇洗涤反应产物的次数为3～5次，设定的温度为90～100℃，干燥时间为3～4h，搅拌分散时间为40～50min。
步骤（4）所述的加热升温后温度为90～100℃，搅拌转速200～250r/min，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，去离子水洗涤白色膏状物的次数为3～5次，烘箱加热升温后温度为110～120℃，干燥时间为2～3h，所过筛规格为100目。
步骤（5）所述的高速加热混合机的转速为3000～4000r/min，混合时间为20～30min，螺杆转速为60～70r/min，喂料速度20～30r/min，熔体压力为1.5～2.5mpa，挤出料用水冷却后温度为50～55℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中改性纳米海绵体由树脂浸泡阻燃功能母液制得，阻燃功能母液的海泡石粉是富镁硅酸盐化合物在氨气和磷酸作用下会生成氢氧化镁结晶和磷酸盐，海泡石本身具有的微孔结构会填满氢氧化镁结晶，氢氧化镁在高温燃烧条件下分解吸热使聚丙烯温度会稍有下降，并且在海泡石粉中富含耐高温硅酸盐纤维结晶，会在聚丙烯的分子中交联，并构成氢键，使得聚丙烯熔滴在较大分子作用力下不易滴落，保持聚丙烯基体骨架的完整性，从而达到阻燃目的；
（2）本发明的改性纳米海绵体在燃烧时处于高温状态会膨胀，易将焦磷酸三聚氰胺包覆，焦磷酸三聚氰胺与磷酸铵在高热条件下会释放氨气，氨气能驱散火焰区域中心氧气，使燃烧时氧气供应不足，迅速阻燃，并且在凝聚相反应区，高温分解反应吸热，温度较低，硅酸盐结晶纤维使聚丙烯炭化后的残炭吸附于海泡石粉微孔结构中，残炭率上升，致使烟排放减少，阻燃物质中没有卤系物，即使少量烟生成也不会有毒性，从而达到阻燃抑烟的效果。
具体实施方式
称取200～300g海泡石，置于磨石机中研磨2～3h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入400～500ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌40～50min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入10～15l的氨气，得到阻燃功能母液；称取40～50gβ-环糊精、12～15g氢氧化钠和200～300ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至80～90℃，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌混合30～40min，将70～80ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以5～10ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应6～8h，得到反应产物；用无水乙醇洗涤反应产物3～5次，再将洗涤后的反应产物置于真空干燥箱中，设定温度为90～100℃，干燥3～4h，得到白色粉末即为纳米海绵体，将纳米海绵体置于阻燃功能母液中，搅拌分散40～50min后得到改性纳米海绵体；向四口烧瓶中加入250～280ml去离子水、31～33g三聚氰胺和16～18ml硝酸，加热升温至90～100℃，待三聚氰胺溶解后加入33～35g焦磷酸钠，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌，搅拌反应开始后，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，测定当ph值≥6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物3～5次后，将白色膏状物放入烘箱，加热升温至110～120℃，干燥2～3h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过100目筛得到焦磷酸三聚氰胺粉末；按重量份数计，称取70～80份聚丙烯颗粒、20～30份纳米海绵体、10～15份焦磷酸三聚氰胺粉末置于高速加热混合机中，以3000～4000r/min的转速混合20～30min，得到预混料，用双螺杆挤出机以螺杆转速为60～70r/min、喂料速度20～30r/min、熔体压力为1.5～2.5mpa的条件熔融共混挤出预混料，得到挤出料，将挤出料用水冷却至50～55℃后，进行切粒，即得阻燃抑烟聚丙烯材料。
实例1
称取200g海泡石，置于磨石机中研磨2h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入400ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌40min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入10l的氨气，得到阻燃功能母液；称取40gβ-环糊精、12g氢氧化钠和200ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至80℃，启动搅拌器，以300r/min的转速搅拌混合30min，将70ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以5ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应6h，得到反应产物；用无水乙醇洗涤反应产物3次，再将洗涤后的反应产物置于真空干燥箱中，设定温度为90℃，干燥3h，得到白色粉末即为纳米海绵体，将纳米海绵体置于阻燃功能母液中，搅拌分散40min后得到改性纳米海绵体；向四口烧瓶中加入250ml去离子水、31g三聚氰胺和16ml硝酸，加热升温至90℃，待三聚氰胺溶解后加入33g焦磷酸钠，启动搅拌器，以200r/min的转速搅拌，搅拌反应开始后，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，测定当ph值为6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物3次后，将白色膏状物放入烘箱，加热升温至110℃，干燥2h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过100目筛得到焦磷酸三聚氰胺粉末；按重量份数计，称取70份聚丙烯颗粒、20份纳米海绵体、10份焦磷酸三聚氰胺粉末置于高速加热混合机中，以3000r/min的转速混合20min，得到预混料，用双螺杆挤出机以螺杆转速为60r/min、喂料速度20r/min、熔体压力为1.5mpa的条件熔融共混挤出预混料，得到挤出料，将挤出料用水冷却至50℃后，进行切粒，即得阻燃抑烟聚丙烯材料。
实例2
称取250g海泡石，置于磨石机中研磨2.5h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入450ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌45min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入12l的氨气，得到阻燃功能母液；称取45gβ-环糊精、14g氢氧化钠和250ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至85℃，启动搅拌器，以320r/min的转速搅拌混合35min，将75ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以8ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应7h，得到反应产物；用无水乙醇洗涤反应产物4次，再将洗涤后的反应产物置于真空干燥箱中，设定温度为95℃，干燥3.5h，得到白色粉末即为纳米海绵体，将纳米海绵体置于阻燃功能母液中，搅拌分散45min后得到改性纳米海绵体；向四口烧瓶中加入270ml去离子水、32g三聚氰胺和17ml硝酸，加热升温至95℃，待三聚氰胺溶解后加入34g焦磷酸钠，启动搅拌器，以225/min的转速搅拌，搅拌反应开始后，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，测定当ph值为7时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物4次后，将白色膏状物放入烘箱，加热升温至115℃，干燥2.5h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过100目筛得到焦磷酸三聚氰胺粉末；按重量份数计，称取75份聚丙烯颗粒、25份纳米海绵体、12份焦磷酸三聚氰胺粉末置于高速加热混合机中，以3500r/min的转速混合25min，得到预混料，用双螺杆挤出机以螺杆转速为65r/min、喂料速度25/min、熔体压力为2.0mpa的条件熔融共混挤出预混料，得到挤出料，将挤出料用水冷却至52℃后，进行切粒，即得阻燃抑烟聚丙烯材料。
实例3
称取300g海泡石，置于磨石机中研磨3h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入500ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌50min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入15l的氨气，得到阻燃功能母液；称取50gβ-环糊精、15g氢氧化钠和300ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至90℃，启动搅拌器，以350r/min的转速搅拌混合40min，将80ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以10ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应8h，得到反应产物；用无水乙醇洗涤反应产物5次，再将洗涤后的反应产物置于真空干燥箱中，设定温度为100℃，干燥4h，得到白色粉末即为纳米海绵体，将纳米海绵体置于阻燃功能母液中，搅拌分散50min后得到改性纳米海绵体；向四口烧瓶中加入280ml去离子水、33g三聚氰胺和18ml硝酸，加热升温至100℃，待三聚氰胺溶解后加入35g焦磷酸钠，启动搅拌器，以250r/min的转速搅拌，搅拌反应开始后，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，测定当ph值为8时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物5次后，将白色膏状物放入烘箱，加热升温至120℃，干燥3h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过100目筛得到焦磷酸三聚氰胺粉末；按重量份数计，称取80份聚丙烯颗粒、30份纳米海绵体、15份焦磷酸三聚氰胺粉末置于高速加热混合机中，以4000r/min的转速混合30min，得到预混料，用双螺杆挤出机以螺杆转速为70r/min、喂料速度30r/min、熔体压力为2.5mpa的条件熔融共混挤出预混料，得到挤出料，将挤出料用水冷却至55℃后，进行切粒，即得阻燃抑烟聚丙烯材料。
对比例
以上海某公司生产的阻燃抑烟聚丙烯作为对比例对本发明制得的阻燃抑烟聚丙烯和对比例中的阻燃抑烟聚丙烯进行性能检测，检测结果如表1
1、测试方法：
氧指数测试采用氧指数测定仪进行检测；
烟释放速率测试采用烟雾测定仪进行性能检测；
表1
根据上述中数据可知，本发明制得的阻燃抑烟聚丙烯的阻燃性能好，抑烟性能高，具有广阔的应用前景。