一种生物基气源其及构成的阻燃聚烯烃复合物制造技术

本发明专利技术公开一种生物基气源其及构成的阻燃聚烯烃复合物。生物基气源是经过偶联剂表面处理的含氮碱基，其中含氮碱基包括A、G、T、C、U以及A‑T，G‑C，A‑U。阻燃聚烯烃复合物包括聚烯烃、由酸源、炭源、上述生物基气源混合而成的阻燃剂、协同剂、润滑剂、抗氧剂。本发明专利技术阻燃聚烯烃类复合物具有以下特点：阻燃效果好，阻燃剂添加量小，效率高，成本低，并保持聚烯烃良好力学性能和质轻优点；制品热稳定性好，阻燃剂和协效剂与聚烯烃加工及热解温度相匹配，加工过程不分解，不腐蚀设备；酸源、碳源、气源协同作用，在燃烧后形成致密膨胀炭层保护下层基体，显著提高复合物阻燃性能，能通过UL94V‑0级别，并且抗熔滴。

A biological base gas source and a flame retardant polyolefin compound constituted thereof

The invention discloses a biological base gas source and a flame retardant polyolefin composite which is composed of the same. Bio based source after surface treatment of coupling agent nitrogenous bases, including nitrogenous bases including A, G, T, C, U and A T, G C, A U. The flame retardant polyolefin composite comprises a polyolefin, a flame retardant, a synergistic agent, a lubricant and an antioxidant compounded by an acid source, a carbon source, and a biological gas source. The invention of flame retardant polyolefin composite material has the following characteristics: good flame retardant effect, flame retardant additives, high efficiency, low cost, and maintain good mechanical properties of polyolefin and light products advantages; good thermal stability, flame retardant and effective agent with polyolefin processing and pyrolysis temperature, the process does not decompose, not corrosion equipment; acid source, carbon source and the gas source synergistic effect, compact intumescent char layer formed on the lower substrate protection after combustion, significantly improve the flame retardant properties of composites, through the UL94V 0 level, and anti dripping.

【技术实现步骤摘要】
一种生物基气源其及构成的阻燃聚烯烃复合物
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种生物基气源其及构成的阻燃聚烯烃复合物。
技术介绍
聚烯烃因其综合性能优异及性价比高等优点，已成为产量最大、用途最广的通用合成树脂。然而由于本身结构的原因，聚烯烃往往非常易燃，因而在使用过程中存在安全隐患。自从聚烯烃问世以来，这个问题一直困扰着用户。为了提高聚烯烃使用的安全性，必须对其进行阻燃改性。添加阻燃剂到聚烯烃中是一种比较容易实现工业化的方法，也是当前市场上的主流方法。当前使用的阻燃剂包括卤系阻燃剂、无机阻燃剂及膨胀型阻燃剂等。但是每种阻燃剂都有其缺点，比如卤系阻燃剂燃烧时易放出有毒气体，造成二次伤害；无机阻燃剂添加量大造成比重增大，性能劣化；膨胀型阻燃剂效率不高等。随着科技的发展，当今世界对阻燃剂本身的毒性及阻燃材料的性能要求越来越多，因此，开发高效环保型阻燃剂及阻燃材料已成为阻燃剂发展的主要方向。总体上来看，膨胀型阻燃剂具有无卤、低烟、无腐蚀性气体产生等优点，是目前环保型阻燃剂的关注热点。膨胀型阻燃剂通常以磷氮为主要阻燃元素，主要包括三种组分：酸源、碳源和气源。其作用效果主要取决于燃烧时在材料表面生成一层蓬松多孔结构的炭质泡沫层，从而隔热、隔氧，使聚合物自熄。在膨胀型阻燃剂中最为成熟的工业产品是作为酸源的聚磷酸铵，当前聚磷酸铵的生产厂家包括Clariant公司的ExolitAP系列，清远普塞呋磷化学有限公司的EPFR系列，杭州捷尔思阻燃化工有限公司JLS-APP系列，济南泰星精细化工有限公司的HT-208等，产品质量也比较稳定；碳源的研究也非常多，其中以三嗪系的碳源性能最为优越，黑龙江省润特科技有限公司已经有相关产品问世。然而对气源的研究相对较少，目前广为使用的仅有双氰胺、三聚氰胺等几种，而且由于耐热性的原因其使用范围也比较局限。总之尽管膨胀型阻燃剂研究报道非常多，但是其阻燃效率仍然不高，综合性能也还存在很多不足，有很大的进步空间。综合考虑阻燃性能、力学性能、环保等各方面因素，发展膨胀型阻燃剂是解决聚烯烃材料阻燃问题的突破口，但膨胀型阻燃剂阻燃效率低、添加量大导致的力学性能弱化、成本攀升等问题亟待解决。而且，一个好的膨胀型阻燃剂体系不仅要求有适用的酸源、碳源或气源，而且也要求其间有良好的匹配性。这方面目前还未得到优异的解决方案。另外随着石化资源的匮乏，利用生物资源也是阻燃剂开发的一个重要方向。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种生物基气源其及构成的阻燃聚烯烃复合物，其目的是在保持聚烯烃良好的阻燃性能的前提下，提高阻燃效率，降低其阻燃剂的添加量，降低成本，并保持聚烯烃良好的机械性能。生物基气源指的是经过偶联剂表面处理的含氮碱基，包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)以及它们的组合A-T，G-C，A-U；具体处理方法为：将含氮碱基浸渍于偶联剂溶液中进行处理2～5h,得到表面功能化的含氮碱基，其中偶联剂的用量为处理碱基重量的0.5～3％；所述的偶联剂为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种；所述的偶联剂溶液为下列中的一种：乙醇溶液、甲醇溶液、异丙醇溶液。由上述生物基气源构成的阻燃聚烯烃复合物为共混物，该共混物包括聚烯烃、阻燃剂(酸源、碳源、气源)、协同剂、润滑剂、抗氧剂等；该共混物中各组分的质量百分含量为：70～85﹪聚烯烃、12～25﹪阻燃剂、0.25～3.0﹪协同剂、0.3～1﹪润滑剂、0.1～1﹪抗氧剂；所述的含氮碱基的结构式如下所示：所述的聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯；所述的阻燃剂中酸源、炭源、气源按质量比(2～5)：(0.1～1)：(0.1～1)混合，其中酸源为聚磷酸铵(APP)或三聚氰胺磷酸盐(MPP)，碳源为季戊四醇(PER)、双季戊四醇(DPER)、三季戊四醇(TPER)、酚醛树脂(PF)、淀粉(AM)或环糊精(DT)，气源为上述生物基气源，即A、G、T、C、U以及他们的组合A-T，G-C，A-U。所述的协同剂为蒙脱土、分子筛、水滑石、层状磷酸锆、海泡石、凹凸棒土中的一种或多种；所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的一种或多种；所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种；本专利技术制得的阻燃聚烯烃类复合物，与现有的无卤阻燃聚烯烃复合物相比较，具有以下特点：1)阻燃效果好，阻燃剂添加量小，效率高，成本低，并保持了聚烯烃材料良好的力学性能和质轻的优点；2)材料加工简单，生产和使用更简便；3)制品热稳定性好，阻燃剂和协效剂与聚烯烃加工及热解温度相匹配，加工过程不分解，不腐蚀设备；4)酸源、碳源、气源协同作用，在燃烧后形成致密膨胀炭层保护下层基体，显著提高复合物的阻燃性能，能通过UL94V-0级别，并且抗熔滴。附图说明图1为材料燃烧后形成的碳层SEM，其中(a)：未添加碱基的；(b)：添加了经过偶联剂处理的碱基C的。具体实施方式下面针对各实施例对本专利技术做进一步的分析。实施例1首先对碱基进行预处理，方法如下：将碱基浸渍于其重量1％的钛酸四丁酯溶液中(异丙醇为溶剂，用量为碱基的2.5倍)处理2h,烘干、备用。(所用实施例配方中所用碱基均为预处理过的)将800g聚丙烯、180g聚磷酸铵/季戊四醇/预处理后的碱基C(APP/PER/C)阻燃剂(其中APP：PER：C＝3:1:1)、10g蒙脱土、5g硬脂酸、5g[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯。使用高速混合机混合均匀，将所得混合物在螺杆挤出机中，于170～190℃条件下挤出，经过注塑、冷却制得阻燃聚丙烯复合物。该阻燃聚丙烯材料的阻燃性能：LOI为32.0％，能通过UL94V-0级别测试，将燃烧后的残碳进行SEM测试，并与未添加碱基的样品进行对比，见图1。从图中可以看出未添加碱基的碳层表面不完整，有明显的孔洞，而添加了碱基的碳层表面致密，碳层完整连续。实施例2首先对碱基进行预处理，方法如下：将碱基浸渍于其重量1％的钛酸四丁酯溶液中(异丙醇为溶剂，用量为碱基的2.5倍)处理2h,烘干、备用。将800g聚丙烯、180g聚磷酸铵/双季戊四醇/预处理后的碱基C(APP/DPER/C)阻燃剂(其中APP：DPER：C＝2:1:1)、10g分子筛、5g硬脂酸钙、5g三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。使用高速混合机混合均匀，将所得混合物在螺杆挤出机中，于170～190℃条件下挤出，经过注塑、冷却制得阻燃聚丙烯复合物。该阻燃聚丙烯材料的阻燃性能：LOI为32.0％，能通过UL94V-0级别测试。实施例3首先对碱基进行预处理，方法如下：将碱基浸渍于其重量2％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中(溶剂乙醇：水＝9:1，用量为碱基的2.5倍)处理3h,烘干、备用。将800g聚丙烯、180g聚磷酸铵/双季戊四醇/预处理后的碱基U(APP/DPER/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物基气源，其特征在于是经过偶联剂表面处理的含氮碱基，其中含氮碱基包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)以及它们的组合A‑T，G‑C，A‑U；生物基气源的具体处理方法为：将含氮碱基浸渍于偶联剂溶液中进行处理2～5h,得到表面功能化的含氮碱基。

【技术特征摘要】
1.一种生物基气源，其特征在于是经过偶联剂表面处理的含氮碱基，其中含氮碱基包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)以及它们的组合A-T，G-C，A-U；生物基气源的具体处理方法为：将含氮碱基浸渍于偶联剂溶液中进行处理2～5h,得到表面功能化的含氮碱基。2.由如权利要求1所述的一种生物基气源构成的阻燃聚烯烃复合物，为共混物，其特征在于该共混物包括聚烯烃、阻燃剂、协同剂、润滑剂、抗氧剂等；各组分的质量百分含量为：70～85﹪聚烯烃、12～25﹪阻燃剂、0.25～3.0﹪协同剂、0.3～1﹪润滑剂、0.1～1﹪抗氧剂；所述的阻燃剂由酸源、炭源、气源按质量比(2～5)：(0.1～1)：(0.1～1)混合而成，其中酸源为聚磷酸铵(APP)或三聚氰胺磷酸盐(MPP)，碳源为季戊四醇(PER)、双季戊四醇(DPER)、三季戊四醇(TPER)、酚醛树脂(PF)、淀粉(AM)或环糊精(DT)，气源为经过偶联剂表面处理的含氮碱基，其中含氮碱基包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)以及它们的组合A-T，G-C，A-U；气源的具体处理方法为：将含氮碱基浸渍于偶联剂溶液中进行处理2～5h,得到表面功能化的含氮碱基。3.如权利要求1所述的一种生物基气源或如权利要求3所述的阻燃聚烯烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，王志敬，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33