一种高韧性阻燃组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性阻燃组合物及其制备方法，该高韧性阻燃组合物，包含改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂，其中改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂的重量比例为：0.01‑35、0.01‑18、47‑99.98；其中，改性多聚磷酸铵是将γ‑氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对多聚磷酸铵进行表面改性；改性聚丙烯树脂是将顺丁烯二酸酐对聚丙烯进行表面改性即得。本发明专利技术的组合物及其制得的成型制件的韧性和阻燃性能具有显著的提高，具有良好的成型性和阻燃保水性的性能、较高的热变形温度及光稳定性，成型制件制程简便、低环境污染，且应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，具体是一种高韧性阻燃组合物及其制备方法。
技术介绍
多聚磷酸铵又称聚磷酸铵或缩多聚磷酸铵(简称APP)，1965年美国孟山都公司首先开发成功。多聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，具有一定的吸湿性，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂。多聚磷酸铵具有膨胀阻燃功能，故更有利于降烟和抗滴落，虽然为固体，但易于在多元醇中分散。多聚磷酸铵的含磷量0.01％-50％，含氮为0.01％-50％。多聚磷酸铵为白色结晶或无定形微细粉末。吸水树脂又称超强吸水剂或高保水剂(简称SAP)是上世纪60年代末发展起来的。1961年美国农业部北方研究所首先开发成功。吸水树脂无毒无味，不对人体血液产生凝固。吸水树脂具有很强的吸水能力，能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水，且吸水速率很快，并具有优异的保水性能，制成复合材料，具有一定的韧性和阻燃。吸水树脂为白色无定形微细粉末，含钠量为0.01％-30％。吸水树脂是一种性能优良的新型吸水、保水、透气材料。聚丙烯(PP)是五大通用塑料中发展最快的一种，广泛应用于工业及日常生活中。通过共混、复合可以进一步改善PP的力学性能，拓宽其应用领域。改性PP的关键是增加其极性，改善PP与无机粒子或其他极性聚合物的相容性。用极性的顺丁烯二酸酐(MAH)接枝PP，在大分子主链上引入适当的极性支链，改善PP性能上的不足，扩大其应用范围的一种简单而又行之有效的方法。然而PP中甲基的存在使得其分子链柔性降低而脆性增加。另外，PP熔化潜热大且对温度敏感，成型时温度必须控制在一个较窄的范围才能获得最佳的力学性能；PP的黏度受剪切力的影响较大，因而注塑压力会对其流动性产生很大的影响从而改变其最终力学性能；保压时间和保压压力也在一定程度上影响PP制品的力学性能。三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、季戊四醇、硅系、溴系、多聚磷酸铵、聚丙烯酸(盐系)、聚丙烯酸酯(钠盐)系等有机、无机合成聚合物和天然矿物填料可以提高聚合物的透气和吸水性。其中多聚磷酸铵是一种天然矿物，聚丙烯酸酯(钠盐)系是一种有机合成聚合物(吸水树脂)。多聚磷酸铵经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂表面改性处理之后增加了在PP中的分散性、相容性、界面结合力，减少团聚，和干燥处理后的吸水树脂共同增强了复合材料的韧性和阻燃性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好的成型性和阻燃保水性性能、较高的热变形温度及光稳定性的高韧性阻燃组合物及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高韧性阻燃组合物，包含改性多聚磷酸铵(M-APP)、吸水树脂(SAP)和改性聚丙烯树脂(M-PP)，其中改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂的重量比例为：0.01-35、0.01-18、47-99.98。作为本专利技术的优选方案：所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂优选的质量为：0.01：0.01：99.98。作为本专利技术的优选方案：所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂优选的质量为：25：14：61。作为本专利技术的优选方案：所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂优选的质量为：30：2：68。作为本专利技术的优选方案：所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂优选的质量为：30：6：64。作为本专利技术的优选方案：所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂优选的质量为：35：18：47。作为本专利技术的优选方案：所述的组合物还包含惰性填料，抗氧剂为1010和168复配，复配比例为1:2，复配之后总的添加质量和前面混合物总质量的关系为：0.3：100。作为本专利技术的优选方案：所述的吸水树脂为聚丙烯酸酯钠盐系，所述吸水树脂中含有钠的一种矿物质，所述吸水树脂的化学分子简式：[C3H3O2Na]n，所述吸水树脂中n为10-60，吸水树脂为白色无定形微细粉末。作为本专利技术的优选方案：所述吸水树脂除聚丙烯酯钠盐系外，还含有聚丙烯酸盐系中的至少一种。本专利技术的另一目的是提供一种高韧性阻燃组合物的制备方法，包括下列步骤：a)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对多聚磷酸铵进行表面改性，制备改性多聚磷酸铵；即改性多聚磷酸铵是将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对多聚磷酸铵进行表面改性；b)将吸水树脂先放在鼓风干燥箱中干燥，鼓风干燥温度为70℃，鼓风干燥时间为3小时，然后放在真空干燥箱中干燥，真空干燥温度为70℃，真空干燥时间为3小时，真空度-0.1MPa；c)将顺丁烯二酸酐对聚丙烯进行表面改性，制备改性聚丙烯树脂；即改性聚丙烯树脂是将顺丁烯二酸酐对聚丙烯进行表面改性制得；d)将所述步骤a)得到的改性多聚磷酸铵、步骤b)吸水树脂和所述步骤c)得到的改性聚丙烯树脂在150-290℃混合1-20分钟，得到高韧性阻燃组合物；所述步骤a)、步骤b)和步骤c)没有时间顺序限制。本专利技术的又一目的是提供一种高韧性阻燃组合物的成型制件的制备方法，依次进行上述高韧性阻燃组合物的制备过程中步骤a)、步骤b)、步骤c)和步骤d)，所述步骤d)之后还包括以下步骤；利用成型方法将步骤d)之后得到的高韧性阻燃组合物制造成型制件；所述的成型方法为下列中的至少一种：积层法吹塑成型、共挤出铸膜成型、共挤出吹塑成型、平板压制成型、中空吹塑成型、注射成型。在上述的两个步骤之间，可以插入一些混入上述步骤中未提到的其他物质的步骤，或者在上述的任意一个步骤中，混入的物质还可以包括上述步骤中未提到的其他物质。上述成型的方法利用一般的挤出设备就可以实施，简单易行有利于商业化生产。由上述方法制备的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂的组合物可以加工成型为容器、薄膜、平板或者管状等形状的成型制件，该成型制件能有效提高高分子复合材料之韧性和阻燃、保持原有高分子基材之主要特性、制程简便、低环境污染，且应用范围广泛。所述的高分子复合材料可以是脂肪族或芳香族烃类聚合物。作为本专利技术的优选方案：所述的改性多聚磷酸铵(M-APP)是由下列方法制备的：a)称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和多聚磷酸铵，且γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和多聚磷酸铵按照质量为1:100；b)将步骤a)得到的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和多聚磷酸铵在70℃混合2小时，得到混合物；c)将所述混合物在70℃鼓风干燥箱干燥1-10小时，得到改性多聚磷酸铵。作为本专利技术的优选方案：所述的多聚磷酸铵为聚磷酸盐含有氮、磷的一种矿物质，所述多聚磷酸铵的化学分子简式：(NH4)(n+2)PnO(3n+1)，所述多聚磷酸铵中n为10-50，多聚磷酸铵为白色结晶或无定形微细粉末。作为本专利技术的优选方案：在制备改性多聚磷酸铵时，烘干后的改性多聚磷酸铵用超声波震荡处理，再滤洗产物至滤液接近中性后烘干改性多聚磷酸铵。作为本专利技术的优选方案：所述的改性聚丙烯树脂的制备方法包括以下步骤：a)称取顺丁烯二酸酐、聚丙烯、交联剂过氧化二异丙苯，且顺丁烯二酸酐、聚丙烯、交联剂过氧化二异丙苯按照质量比为3：100：0.15。b)将步骤a)得到的顺丁烯二酸酐和聚丙烯在双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机的机头温度为140-150℃，所述双螺杆挤出机的一区温度为180℃，所述双螺杆挤出机的二区温度为170℃，所述双螺杆挤出机的三区温度170℃，所述双螺杆挤出机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性阻燃组合物，包含改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂，所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂的重量比例为：0.01‑35、0.01‑18、47‑99.98。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性阻燃组合物，包含改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂，所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂的重量比例为：0.01-35、0.01-18、47-99.98。2.根据权利要求1所述的组合物，所述的改性多聚磷酸铵、吸水树脂和改性聚丙烯树脂质量比为：0.01：0.01：99.98、或25：14：61、或30：2：68、或30：6：64、或35：18：47。3.根据权利要求1所述的组合物，所述的吸水树脂为聚丙烯酸酯钠盐系，化学分子简式为[C3H3O2Na]n，其中n为10-60。4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，包含惰性填料。5.一种高韧性阻燃组合物的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：a)制备改性多聚磷酸铵；b)干燥吸水树脂；c)制备改性聚丙烯树脂；d)将所述步骤a)得到的改性多聚磷酸铵、步骤b)吸水树脂和所述步骤c)得到的改性聚丙烯树脂在180-290℃混合1-15分钟，得到高韧性阻燃组合物；所述步骤a)、步骤b)和步骤c)没有时间顺序限制。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的制备改性多聚磷酸铵是由下列方法制备的：a称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和多聚磷酸铵，且γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和多聚磷酸铵按照质量比为1:100；b将步骤a得到的γ-氨丙基三乙氧基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡芳昌，张作才，马宁，夏玥，张科登，刘焕丽，占雪晴，于小燕，蒋涛，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42