一种阻燃型高分子材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种阻燃型高分子材料及其制备方法。

背景技术：

1、高分子材料，富含碳、氢等元素，易燃，其极限燃烧氧指数loi一般小于21，往往会导致火灾等安全事故，每年给社会造成严重的人员伤亡和不可估量的经济损失，因此，开发阻燃高分子材料愈发重要。

2、为了制备高效阻燃型能的高分子材料，可以借助物理或化学的方法对其进行共混、掺杂或接枝改性等。阻燃高分子材料一般可以分为本征型和添加型两种。通过分子设计的方法，先制备出含有氮、磷、硅等原子的可聚合单体，再通过聚合反应将n、p、sⅰ等元素引入聚合物的主链，这是制备本征型阻燃高分子材料通用的方法；利用物理方法，将阻燃剂添加到没有阻燃型能或阻燃型能比较差的高分子基体中，通过阻燃剂的阻燃效果，使高分子材料的阻燃型能得到很好的改善，这是制备添加型阻燃高分子材料常用的方法。与前者相比，后者在实际的科学研究和工业化生产中得到更为深入的探索和广泛的应用。

3、目前普遍使用的阻燃剂是含卤阻燃剂，虽然阻燃效率高，但其燃烧时释放的有毒有害气体给环境带来较大的负荷。因此，开发新的阻燃剂并应用于高分子材料的制备具有显著的现实意义。

技术实现思路

1、本发明旨在开发一种无机阻燃剂并将其应用于聚乙烯的制备过程中，聚乙烯为应用最广的高分子材料之一，借此探究所开发的无机阻燃剂的阻燃型能，以解决现有含卤阻燃剂大量使用造成的环境问题。

2、本发明的一个目的是提供一种阻燃型高分子材料；

3、本发明的另一个目的是提供上述阻燃高分子材料的制备方法。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、一种阻燃型高分子材料，按重量份，包括以下组分：

6、

7、进一步地，所述阻燃型高分子材料，按重量份，包括以下组分：

8、

9、进一步地，所述无机阻燃剂由以下步骤制备：

10、a1、向去离子水中搅拌加入磷酸，持续搅拌10min，升温至50-55℃，再加入三聚氰胺，10min内加毕，搅拌反应2h，完毕后，冷却、抽滤、洗涤、干燥后，得到三聚氰胺磷酸盐；

11、a2、去离子水升温至80℃，向中搅拌加入三聚氰胺磷酸盐和改性氢氧化铝混合物，搅拌反应6h，完毕后，冷却、抽滤、洗涤、干燥后，得到无机阻燃剂。

12、进一步地，步骤a1中所述去离子水、磷酸、三聚氰胺的用量比为300ml:50-55g:54-55g。

13、进一步地，步骤a2中所述去离子水、三聚氰胺磷酸盐、改性氢氧化铝混合物的用量比为300ml:60-70g:45-47g。

14、进一步地，所述改性氢氧化铝混合物由以下步骤制备：

15、向ph为7.8-8.0的hcl溶液中加入球形氢氧化铝混合物，超声分散30min，再加入多巴胺，搅拌30min，过滤、洗涤、干燥后，得到改性氢氧化铝混合物。

16、进一步地，所述hcl溶液、球形氢氧化铝混合物、多巴胺的用量比为750-800ml：57-60g：23-25g。

17、进一步地，所述球形氢氧化铝混合物由中位粒径85-115μm球形氢氧化铝、中位粒径55-80μm球形氢氧化铝和中位粒径3-7.5μm球形氢氧化铝按质量比12-15:6-7:3-4混合而成。

18、进一步地，一种阻燃高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

19、s1、按重量份称取各原料，将无机阻燃剂、交联剂、偶联剂、抗氧剂加入高速搅拌机中，搅拌分散30min，再加入聚乙烯，继续搅拌30min，混合均匀，得到混合料；

20、s2、将混合料送入挤出机中，进行挤出、冷却、拉条、切粒，得到阻燃高分子材料。

21、进一步地，所述挤出机的工作温度为185-200℃，所述挤出机的主机转速为380-500rpm。

22、本发明的有益效果：

23、本发明制备了一种阻燃型高分子材料，通过对高分子材料进行改进，显著提升了高分子材料的阻燃性能(极限氧指数为37.1％-37.8％)和力学性能(拉伸强度为29.32-29.70mpa)，且相对于现有的含卤阻燃剂，本发明的阻燃型高分子材料具有无卤、无腐蚀气体产生等优点，符合绿色环保理念。

24、本发明制备了一种无机阻燃剂，无机阻燃剂由改性氢氧化铝混合物和三聚氰胺磷酸盐复配而成，利用氢氧化铝的吸热、水蒸气释放和凝聚等阻燃方式和三聚氰胺磷酸盐的膨胀型阻燃方式进行协同增效，提升所制备的高分子材料的阻燃性能。其中，改性氢氧化铝混合物的制备过程中，本发明多巴胺对球形氢氧化铝混合物改性，提高了球形氢氧化铝混合物与三聚氰胺磷酸盐的粘结性能，提升了所制备的无机阻燃剂在阻燃型高分子材料中的分散性，实现提升所制备的高分子材料的阻燃性的目的。最后，本发明通过设置具有梯度中位粒径的球形氢氧化铝混合物，实现紧密堆积，经检测，显著提升所制备的高分子材料的拉伸强度和阻燃性能。

技术特征：

1.一种阻燃型高分子材料，其特征在于，按重量份，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，按重量份，包括以下组分：

3.根据权利要求1所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，所述无机阻燃剂由以下步骤制备：

4.根据权利要求3所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，步骤a1中所述去离子水、磷酸、三聚氰胺的用量比为300ml:50-55g:54-55g。

5.根据权利要求3所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，步骤a2中所述去离子水、三聚氰胺磷酸盐、改性氢氧化铝混合物的用量比为300ml:60-70g:45-47g。

6.根据权利要求3所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，所述改性氢氧化铝混合物由以下步骤制备：

7.根据权利要求6所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，所述hcl溶液、球形氢氧化铝混合物、多巴胺的用量比为750-800ml：57-60g：23-25g。

8.根据权利要求6所述的一种阻燃型高分子材料，其特征在于，所述球形氢氧化铝混合物由中位粒径85-115μm球形氢氧化铝、中位粒径55-80μm球形氢氧化铝和中位粒径3-7.5μm球形氢氧化铝按质量比12-15:6-7:3-4混合而成。

9.根据权利要求1所述的一种阻燃型高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种阻燃型高分子材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机的工作温度为185-200℃，所述挤出机的主机转速为380-500rpm。

技术总结
本发明公开了一种阻燃型高分子材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，阻燃型高分子材料按重量份，包括以下组分：50‑80份聚乙烯、15‑20份无机阻燃剂、5‑15份四乙氧基硅烷、3‑5份偶联剂KH550、0.1‑1份抗氧剂1010。本发明通过对高分子材料(聚乙烯)进行改进，显著提升了高分子材料的阻燃性能(极限氧指数为37.1％‑37.8％)和力学性能(拉伸强度为29.32‑29.70MPa)，且相对于现有的含卤阻燃剂，本发明的阻燃型高分子材料具有无卤、无腐蚀气体产生等优点，符合绿色环保理念。

技术研发人员：宋方众
受保护的技术使用者：安徽粟米塑业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4