一种阻燃导电性聚丙烯复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃导电性复合材料。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯通常为半透明无色固体，无臭无毒。聚丙烯熔点约164~170°C，密度0. 91g/ cm。强度高，硬度大，耐磨，耐弯曲疲劳，耐湿和耐化学性均佳，容易加工成型，价格低廉，因 此是产量大、应用广泛的通用高分子品种。缺点是低温韧性差，不耐老化。但可分别通过改 性和添加抗氧剂予以克服。
[0003] 聚乳酸的热稳定性好，加工温度170~230°C，有好的抗溶剂性，可用多种方式进 行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相 容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA)还具有一定的抗菌 性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，随着聚乳酸合成及改性工艺的不断发展，使得 聚乳酸在多个领域内替代传统塑料逐渐成为可能。而聚乳酸产业化的逐渐成熟，也使得越 来越多的聚乳酸产品将会出现，像聚乳酸塑料袋、餐具、高尔夫球钉等产品已经在市面上流 通了。但是聚乳酸材料易燃烧，且燃烧时熔滴现象严重，限制了其在电子产品、汽车内饰件、 家具、办公自动化设备的壳体等有阻燃要求领域的应用，因此需要对其进行阻燃改性。由于 复合材料具有优异的电性能，因此，在通常情况下作为绝缘材料使用，但是当使用于静电场 合时，材料的绝缘性会导致电荷积累，存在不安全隐患。鉴此，开发具有消除静电效果的导 电复合材料是目前业界颇为关注的课题。
[0004] 磷腈是一类以磷、氮元素交替排列而成，具有稳定的磷氮骨架结构的化合物。磷 腈独特的磷、氮杂化结构和高的磷、氮含量使之具有良好的热稳定性和阻燃性。磷腈具有 无卤、燃烧时发烟量少、阻燃效率高、不产生有毒和腐蚀性气体等优点而被认为是最有发展 前途的一类阻燃剂，具有广阔的应用前景，是今后阻燃剂的发展方向[宝冬梅，刘吉平.磷 腈类化合物在阻燃材料中的应用研究进展.中国阻燃，2011，（3) :15-19;钱立军.当前 磷系阻燃剂的研究与发展现状?中国阻燃，2011，（3) :2-4;Allen，C.W.Theuseof phosphazenesasfireresistantmaterials.J.FireSci. 1993, 11, 320-328 ;蔡哲， 张宏，贺红武.有机磷阻燃剂研究新进展[J].精细化工中间体，2010,40 (4):6-13.]。
[0005] N-六羟甲基氨基环三磷腈是为数不多的已商业化的磷腈阻燃剂之一。文献报道， 该阻燃剂不仅对纺织品具有良好的阻燃效果，而且耐洗[HebeshA.，WalyA.，Abou-Okeil A.M. .Flameretardantcotton[J].Fireandaterials, 1999, 23 (3):117-123 ； KubotaShizuo,Fireproofingmethodoffibersbyaminophosphazenederivatives[P] ,JP0104074A2, 1989-2-10 ；Allen,C.ff.Theuseofphosphazenesasfireresistant materials.J.FireSci. 1993, 11, 320-328;高维全，唐淑娟，孙德等.羟基环三磷腈衍 生物阻燃剂的合成和性能研究[J].染整技术，2008,30(9) :11-14]。基于塑料产品与纺织 品纤维具有相似的可燃性，该阻燃剂对塑料也具有良好的阻燃效果，但目前还未见文献报 道。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种阻燃导电性复合材料，具有遇火碳化面积小、无残焰、 不阴燃等优点，热变形温度250°C，阻燃性达到V-0等级（UL-94-V-0 1.6mm)，具有优异 的电性能，应用前景广阔。
[0007] 本发明采取的技术方案为： 一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下： 聚丙烯45-55份、聚乳酸树脂15-20份、溴化环氧树脂4-6份、N-六羟甲基氨基环三磷 腈阻燃剂2-4份、抗氧剂0. 4-0. 6份、六次亚甲基四胺3-5份、氧化镁1. 2-1. 5份、导电剂 2-3份、脱模剂0. 8-1. 2份、玻璃纤维6-8份。
[0008] 所述的N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂的制作制备过程为：将六氨基环三磷腈 (含副产物氯化铵)与质量分数为25-30%的甲醛溶液按摩尔比为1 :6-7加入反应釜，用三乙 醇胺调节pH=9,在70-72°C条件下反应2. 4-2. 6h。
[0009] 所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2 :1组成的混合物。
[0010] 所述的导电剂为导电碳黑。
[0011] 所述的脱模剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2 :3组成的混合物。
[0012] 本发明的有益效果为： 本发明的阻燃剂采用N-六羟甲基氨基环三膦腈，其制作方法简单，用量少，得到的复 合材料具有遇火碳化面积小、无残焰、不阴燃等优点，热变形温度250°C，阻燃性达到V-0 等级（UL-94-V-0 1. 6mm)，采用具有高催化性能的导电炭黑，具有优异的电性能，抗氧化剂 使复合材料具有抗氧化的优点，应用前景广阔。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下： 聚丙烯45份、聚乳酸树脂15份、溴化环氧树脂4份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂 2份、抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2 :1组成的抗氧剂0. 4份、六次亚甲基四胺3 份、氧化镁1. 2份、导电碳黑2份、硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2 :3组成的脱模剂0. 8 份、玻璃纤维6份。
[0014] 将60g六氨基环三磷腈与氯化铵的混合产品(其中含六氨基环三磷腈25g，）加入 带搅拌和冷凝器的250mL三口烧瓶中，加入80g水搅拌溶解，加入数滴三乙醇胺调节pH=9， 于室温下用滴液漏斗滴加质量分数为25%甲醒溶液60g,约45min滴完，之后升温至70°C反 应2. 6h，得产品溶液170g，N-六羟甲基氨基环三磷腈的质量分数为15. 75%，游离甲醛含量 为0. 040%，甲醛转化率为99. 76%，反应很完全。
[0015] 实施例2 一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下： 聚丙烯50份、聚乳酸树脂18份、溴化环氧树脂5份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃 剂3份、抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2 :1组成的抗氧剂0. 5份、六次亚甲基四胺 4份、氧化镁1. 3份、导电碳黑2. 5份、硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2 :3组成的脱模剂1 份、玻璃纤维7份。
[0016] 将60g六氨基环三磷腈与氯化铵的混合产品(其中含六氨基环三磷腈25g，）加入 带搅拌和冷凝器的250mL三口烧瓶中，加入80g水搅拌溶解，加入数滴三乙醇胺调节pH=9， 于室温下用滴液漏斗滴加质量分数为28%甲醒溶液55g,约45min滴完，之后升温至71°C反 应2. 5h，得产品溶液175g，N-六羟甲基氨基环三磷腈的质量分数为16. 05%，游离甲醛含量 为0. 041%，甲醛转化率为99. 65%，反应很完全。
[0017] 实施例3 一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下： 聚丙烯55份、聚乳酸树脂20份、溴化环氧树脂6份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂 4份、抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2 :1组成的抗氧剂0. 6份、六次亚甲基四胺5 份、氧化镁1.5份、导电碳黑3份、硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2:3组成的脱模剂1.2 份、玻璃纤维8份。
[0018] 将60g六氨基环三磷腈与氯化铵的混合产品(其中含六氨基环三磷腈25g，）加入 带搅拌和冷凝器的250mL三口烧瓶中，加入80g水搅拌溶解，加入数滴三乙醇胺调节pH=9， 于室温下用滴液漏斗滴加质量分数为30%甲醛溶液50g，约45min滴完，之后升温至72°C反 应2. 4h，得产品溶液178g，N-六羟甲基氨基环三磷腈的质量分数为15. 95%，游离甲醛含量 为0. 043%，甲醛转化率为99. 65%，反应很完全。
[0019] 上述实施例的性能测试结果如下：
【主权项】
1. 一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下： 聚丙烯45-55份、聚乳酸树脂15-20份、溴化环氧树脂4-6份、N-六羟甲基氨基环三磷 腈阻燃剂2-4份、抗氧剂0. 4-0. 6份、六次亚甲基四胺3-5份、氧化镁1. 2-1. 5份、导电剂 2-3份、脱模剂0. 8-1. 2份、玻璃纤维6-8份。
2. 根据权利要求1所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的N-六 羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂的制作制备过程为：将六氨基环三磷腈(含副产物氯化铵）与 质量分数为25-30%的甲醛溶液按摩尔比为I:6-7加入反应釜，用三乙醇胺调节pH=9,在 70-72°C条件下反应 2. 4-2. 6h。
3. 根据权利要求1所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧 剂为抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2 :1组成的混合物。
4. 根据权利要求1所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的导电 剂为导电碳黑。
5. 根据权利要求1所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的脱模 剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2 :3组成的混合物。
【专利摘要】本发明公开了一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：聚丙烯45-55份、聚乳酸树脂15-20份、溴化环氧树脂4-6份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂2-4份、抗氧剂0.4-0.6份、六次亚甲基四胺3-5份、氧化镁1.2-1.5份、导电剂2-3份、脱模剂0.8-1.2份、玻璃纤维6-8份。本发明的阻燃剂采用N-六羟甲基氨基环三膦腈，其制作方法简单，用量少，得到的复合材料具有遇火碳化面积小、无残焰、不阴燃等优点，热变形温度250℃，阻燃性达到V-0等级（UL-94-V-01.6mm），采用具有高催化性能的导电炭黑，具有优异的电性能，抗氧化剂使复合材料具有抗氧化的优点，应用前景广阔。
【IPC分类】C08K3-22, C08K13-04, C08K5-098, C08L67-04, C08L23-12, C08L63-00, C08K3-04, C08K7-14, C08K5-5399
【公开号】CN104817765
【申请号】CN201410209283
【发明人】刘泽华
【申请人】刘泽华
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2014年5月17日