一种无卤阻燃TPV复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无卤阻燃TPV复合材料及其制备方法，属于阻燃高分子材料领域。本发明专利技术将改性聚磷酸铵、淀粉与聚丙烯/三元乙丙橡胶TPV进行熔融共混，得到阻燃TPV/MAPP/Starch复合材料。所得的复合材料相较于纯TPV，其阻燃性能得到了提高，且复合材料的拉伸强度受影响较小。与同类型的阻燃添加剂相比，该阻燃体系MAPP/Starch中的Starch是一种天然高分子材料，价格低廉，产量丰富，并且该体系的添加对材料的力学性能影响较小，体系中不含任何卤素元素，属于绿色环保阻燃体系，符合阻燃剂绿色环保的发展理念。

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃TPV复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种无卤阻燃TPV复合材料及其制备方法，属于阻燃高分子材料领域。
技术介绍
热塑性动态硫化橡胶(ThermoplasticVulcanizate，TPV)是一种以热塑性塑料为连续相，橡胶为分散相的热塑性弹性体，常见的有PP/EPDM(三元乙丙橡胶，EthylenePropyleneDieneMonomer)、PP/ACM(丙烯酸酯橡胶，AcrylateMaterial)、PS/SEBS(丁苯乙烯丁烯橡胶，Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene)。其中PP/EPDMTPV由于其优异的力学性能、稳定的使用性能和显著地加工性能，而被广泛应用于汽车、建筑、航天等领域。但是由于纯的TPV材料的氧指数只有19％，其易燃性能导致其使用性能受到了很大的限制，而且给人们的生产生活带来了极大的安全隐患。为了改善TPV材料的易燃性能，可以通过添加阻燃剂的方式来进行改性。阻燃剂的分类按照有无卤素分可分为有卤阻燃剂和无卤阻燃剂，含有卤素的阻燃剂由于在火灾发生时，含卤阻燃材料在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，因此无卤化成为阻燃剂的发展趋势，也符合绿色环保的发展理念。无卤阻燃剂中，膨胀阻燃体系由于有效的阻燃、抑烟、防滴落等作用而受到广泛关注。聚磷酸铵(AmmoniumPolyphosphate)，简称APP，是一种无毒无味，不产生腐蚀气体，热稳定性高，性能优良的无卤阻燃剂。对于只添加APP来制备的TPV复合材料的阻燃性能往往不能够达到阻燃性能的要求，因此需要与其他的多羟基的化合物一起复配成膨胀阻燃体系，协同增效TPV复合材料的阻燃性能。淀粉是一种绿色环保、来源广泛、价格低廉的可再生的天然多羟基大分子，因此将淀粉引入到无卤阻燃TPV的膨胀阻燃体系之中具有独特的经济价值和意义。
技术实现思路
本专利技术采用了一种无卤阻燃材料，对TPV进行阻燃改性，从而获得了具有阻燃性能的TPV；具体是在PP/EPDM材料(TPV材料)中通过熔融共混的方法加入MAPP/Starch阻燃体系，从而制得具有阻燃性能的TPV复合材料。本专利技术的第一个目的是提供一种制备无卤阻燃TPV复合材料的方法，所述方法是将淀粉、改性聚磷酸铵与TPV材料进行熔融共混，得到阻燃TPV复合材料；其中，改性聚磷酸铵是利用硅烷偶联剂对聚磷酸铵进行改性。在本专利技术的一种实施方式中，所述改性聚磷酸铵MAPP是使用硅烷偶联剂KH550改性的聚磷酸铵。在本专利技术的一种实施方式中，所述改性过程如下：将聚磷酸铵分散在有机溶剂中，获得分散液，然后加入硅烷偶联剂进行改动。在本专利技术的一种实施方式中，所述分散液中聚磷酸铵的质量分数为0.3％-0.5％；硅烷偶联剂相对聚磷酸铵的质量分数为2％-4％。在本专利技术的一种实施方式中，所述有机溶剂为甲苯、环己烷、无水乙醇中任意一种或多种。在本专利技术的一种实施方式中，按照重量分数计，TPV材料的重量份为60-80份，改性聚磷酸铵的重量份10-30份，淀粉重量份10-20份。在本专利技术的一种实施方式中，改性聚磷酸铵与淀粉的质量比优选为(1-2)：1。在本专利技术的一种实施方式中，共混的温度为190-200℃；共混的时间为10-15min。在本专利技术的一种实施方式中，所述TPV材料是经过动态硫化后的PP/EPDM弹性体。在本专利技术的一种实施方式中，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中任意一种或多种。在本专利技术的一种实施方式中，所述制备方法具体包括如下过程：将原料TPV放入烘箱中，100℃烘12h除去原料中的水分；常温常压下将淀粉Starch和改性聚磷酸铵MAPP混合均匀；将转矩流变仪(Hakke)升温至190-200℃，加入TPV材料，将TPV熔融塑化，然后加入阻燃体系聚磷酸铵APP/淀粉Starch共混10-15min得到阻燃TPV复合材料。本专利技术的第二个目的是利用上述方法提供一种无卤阻燃TPV复合材料。在本专利技术的一种实施方式中，所述无卤膨胀阻燃TPV复合材料的组分，按重量份计，包括60-80份TPV，10-30份改性聚磷酸铵，10-20份淀粉。本专利技术的第三个目的是将上述无卤阻燃TPV复合材料应用于阻燃领域中。与现有的技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：传统的阻燃剂的加入虽然能提高材料的阻燃性能，但是也会对复合材料的力学性能产生很大的影响。淀粉由于其低廉的价格和可再生的特性，经常被当做填料用于高分子材料的加工中，作为填料的淀粉加入到TPV材料中会对材料的力学性能产生很大的影响。本专利技术将改性聚磷酸铵MAPP和淀粉一起加入到TPV中，可对复合材料的力学性能的下降有一定的缓解作用，并且使得复合材料具有一定的阻燃性能。传统的膨胀阻燃剂的碳源通常由季戊四醇PER充当，加入虽然能提高材料的阻燃性能，但是也会对复合材料的力学性能产生很大的影响。淀粉由于其低廉的价格和可再生的特性，经常被当做填料用于高分子材料的加工中，作为填料的淀粉加入到TPV材料中会对材料的力学性能产生很大的影响。本专利技术将改性聚磷酸铵MAPP和淀粉一起加入到TPV中，降低了淀粉对于力学性能的损害，并经过试验证明，本专利技术还提高复合材料的阻燃性能，具有相较传统的膨胀阻燃体系更好的力学性能。具体实施方式为了更好地解释本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术进一步详细解释，本专利技术实施方式中到的阻燃剂配方见表1，但本专利技术的实施方式不限于此。TPV材料：百润塑胶原料有限公司。极限氧指数测试：测试聚合物在氧和氮混合气体中，刚好能支撑聚合燃烧时氧的体积分数，被称做极限氧指数(％)。拉伸试验：使用拉伸机测试材料的力学性能(拉伸强度，断裂伸长率)。燃烧实验：使材料在空气中燃烧，记录和观察材料的燃烧情况(是否有熔滴滴落，是否有烟，是否能自熄)。锥形量热试验：按照ISO5660-1标准进行锥形量热试验。实施例1改性聚磷酸铵的制备：将聚磷酸铵分散于甲苯中，配制成0.3wt％的混合体系，然后加入相对聚磷酸铵质量分数2％的硅烷偶联剂KH550，40℃下改性2h，反应结束后，即得改性聚磷酸铵；无卤阻燃TPV复合材料的制备：将转矩流变仪(Hakke)升温至190℃，加入35gTPV，熔融塑化3min，然后加入10g改性聚磷酸铵MAPP和5g玉米淀粉，共混10min，得到阻燃TPV复合材料。产品性能指标见表2和表3。实施例2改性聚磷酸铵的制备：将聚磷酸铵分散于甲苯中，配制成0.3wt％的混合体系，然后加入相对聚磷酸铵质量分数4％的硅烷偶联剂KH550，40℃下改性2h，反应结束后，即得改性聚磷酸铵；无卤阻燃TPV复合材料的制备：将转矩流变仪(Hakke)升温至190℃，加入35gTPV，熔融塑化3min，然后加入10g改性聚磷酸铵MAPP和5g玉米淀粉，共混10min，得到阻燃TPV复合材料。...

【技术保护点】
1.一种制备无卤阻燃TPV复合材料的方法，其特征在于，所述方法是将淀粉、改性聚磷酸铵与TPV材料进行熔融共混，得到阻燃TPV复合材料；其中，改性聚磷酸铵是利用硅烷偶联剂对聚磷酸铵进行改性。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备无卤阻燃TPV复合材料的方法，其特征在于，所述方法是将淀粉、改性聚磷酸铵与TPV材料进行熔融共混，得到阻燃TPV复合材料；其中，改性聚磷酸铵是利用硅烷偶联剂对聚磷酸铵进行改性。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性聚磷酸铵是使用硅烷偶联剂KH550改性的聚磷酸铵。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性过程如下：将聚磷酸铵分散在有机溶剂中，获得分散液，然后加入硅烷偶联剂进行改动；其中，分散液中聚磷酸铵的质量分数为0.3％-0.5％。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硅烷偶联剂相对聚磷酸铵的质量分数为2％-4％。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：白绘宇，刘士强，李博，东为富，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32