一种聚烯烃阻燃母粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚烯烃阻燃母粒及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：(1)将可溶性镁盐和铝盐加入水中，制成溶液A；(2)配置混合碱溶液，记为溶液B；(3)将溶液A、溶液B、十二烷基苯磺酸钠混合得溶液C；(4)溶液C经过陈化、抽滤、洗涤、干燥，得到改性LDH；(5)改性LDH、膨胀系阻燃剂、季戊四醇、聚烯烃、芥酸酰胺、抗氧剂混合后得到混合料；(6)混合料经过挤出造粒，得到聚烯烃阻燃母粒。本发明专利技术LDH经过十二烷基苯磺酸钠的有机化改性，能够改善其与聚烯烃的相容性，使其在聚烯烃基体中均匀分散，改性LDH与膨胀系阻燃剂具有协同阻燃作用，能很好地提升聚烯烃复合材料的阻燃性能。地提升聚烯烃复合材料的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃阻燃母粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种聚烯烃阻燃母粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着高分子材料工业的发展，聚烯烃类复合材料的应用遍及各行各业，然而由于聚烯烃主要是由碳、氢、氧原子组成，所以聚烯烃一般是易燃的，随着社会进步和对生命财产安全的重视，制备一种聚烯烃阻燃母粒进而提高聚烯烃类复合材料的阻燃性能，受到广泛关注。
[0003]改善聚烯烃阻燃性能的方法有很多，但现有技术的制备方法工序复杂，成本较高，不利于工业化生产。层状双氢氧化物(简称LDH)又叫水滑石和类水滑石化合物，LDH是阴离子型层状化合物，其结构式为：[M
2+1-x
M
3+x
(OH)2]x+
A
n-x/n
·
mH2O，M
2+
和M
3+
分别代表二价和三价阳离子，A
n-代表价数n的层板间阴离子。LDH结构中含有相当量的结构水和CO
32-，受热时会分解失去层间水以及碳酸根和羟基，在此过程中将大量吸热，起到阻燃作用，另外分解后的固体产物具有很大的比表面积和较强的碱性，能及时吸收材料热分解释放的酸性气体和烟雾而起到抑烟、消烟的作用。但是LDH具有很强的极性，而聚烯烃类物质极性较小，导致LDH与聚烯烃物质的相容性差。对LDH进行改性从而改善其与聚烯烃类基体的相容性，使其在聚烯烃类基体内更易分散，从而提高聚烯烃类物质的阻燃性能成为研究重点。
[0004]膨胀型阻燃剂是一种环保的绿色阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，符合未来阻燃剂的研究开发方向，已经成为国内外最为活跃的阻燃剂研究领域之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种聚烯烃阻燃母粒及其制备方法和应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种聚烯烃阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将可溶性镁盐和可溶性铝盐加入去离子水中，搅拌反应后制成溶液A；
[0009](2)配置混合碱溶液，记为溶液B；
[0010](3)将溶液A、溶液B、十二烷基苯磺酸钠加入至反应器皿中，搅拌反应制成溶液C；
[0011](4)将溶液C置于室温下进行陈化，移除上层澄清液，对下层的白色浑浊状物进行抽滤、用去离子水洗涤、干燥、粉碎，得到改性LDH；
[0012](5)将改性LDH、膨胀系阻燃剂、聚烯烃、季戊四醇、芥酸酰胺、抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0013](6)混合料从挤出机中挤出造粒，即得到聚烯烃阻燃母粒。
[0014]进一步方案，步骤(1)中，所述可溶性镁盐为MgCl2·
6H2O，所述可溶性铝盐为AlCl3·
6H2O；搅拌反应的温度为70-90℃，时间为2-4h；所述MgCl2·
6H2O、AlCl3·
6H2O、去离子水的质量比为(30-40)：(50-60)：(200-240)。
[0015]进一步方案，步骤(2)中，所述混和碱溶液的配置方法是将氢氧化钾、碳酸钾加入去离子水中，常温下搅拌1-3h得到，所述氢氧化钾、碳酸钾、去离子水的质量比为(10-20)：(20-30)：(100-160)。
[0016]进一步方案，步骤(3)中，所述溶液A、溶液B、十二烷基苯磺酸钠的质量比为(60-80)：(10-20)：(1-3)；所述搅拌反应的温度为80-100℃，时间为6-8h。
[0017]进一步方案，步骤(5)中，所述膨胀系阻燃剂为三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的至少一种。
[0018]进一步方案，步骤(5)中，所述改性LDH、膨胀系阻燃剂、季戊四醇、聚烯烃、芥酸酰胺、抗氧剂的质量比为(10-20)：(20-24)：(6-8)：(40-60)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)。
[0019]进一步方案，步骤(5)中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)。
[0020]本专利技术的另一个目的是提供由上述所述的制备方法制得的聚烯烃阻燃母粒。
[0021]本专利技术的第三个目的是提供基于上述聚烯烃阻燃母粒制备得到的一种聚烯烃复合材料，所述聚烯烃复合材料包括上述所述的聚烯烃阻燃母粒和聚烯烃，所述聚烯烃为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)中的至少一种。
[0022]本专利技术的第四个目的是提供上述所述的聚烯烃复合材料的制备方法，将聚烯烃阻燃母粒和聚烯烃混合后，加入双螺杆挤出机中进行共混挤出得到。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024](1)本专利技术制得的改性LDH经过十二烷基苯磺酸钠的有机化改性，与聚烯烃的相容性有所提高，改性LDH在聚烯烃基体中均匀分散；并通过加入润滑剂季戊四醇、芥酸酰胺以及抗氧剂，提高了聚烯烃阻燃母粒的物理性能。
[0025](2)本专利技术制得的聚烯烃阻燃母粒比单纯添加膨胀系阻燃剂制得的阻燃母粒的阻燃效果好，那是因为：
①
改性LDH会受热分解产生水和CO2气体，在改性LDH分解的过程中能够吸收大量的热以降低燃烧体系的温度，并且分解产生的水和CO2气体能够起到降低燃烧体系附近氧气浓度的作用。
②
改性LDH能够与膨胀系阻燃剂产生协同阻燃作用，促使熔融体系膨胀发泡，加速熔融物的炭化过程。
③
十二烷基苯磺酸根阴离子会在复合材料燃烧时受热分解生成CO2，也能与膨胀系阻燃剂起到协同阻燃的作用。
[0026](3)本专利技术制备的聚烯烃阻燃母粒，能很好地提升聚烯烃复合材料的阻燃性能，具有很大的推广价值。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：PP(型号Z30S)，中国石化集团茂名
石油化工有限公司；PE(型号5070)，盘锦乙烯有限责任公司；PS(型号350)，台湾国乔；MgCl2·
6H2O，青岛裕丰达精细化工有限公司；AlCl3·
6H2O，常州宣明化工有限公司；氢氧化钾，南京国晨化工有限公司；碳酸钾，济南远联化工有限公司；去离子水，厦门澳泉环保科技有限公司；十二烷基苯磺酸钠，上海盛众精细化工有限公司；MPP，山东秀诚化工有限公司；季戊四醇(PER)，石家庄安得化工；芥酸酰胺，广州欧颖化工有限公司；抗氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃阻燃母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将可溶性镁盐和可溶性铝盐加入去离子水中，搅拌反应后制成溶液A；(2)配置混合碱溶液，记为溶液B；(3)将溶液A、溶液B、十二烷基苯磺酸钠加入至反应器皿中，搅拌反应制成溶液C；(4)将溶液C置于室温下进行陈化，移除上层澄清液，对下层的白色浑浊状物进行抽滤、洗涤、干燥、粉碎，得到改性LDH；(5)将改性LDH、膨胀系阻燃剂、聚烯烃、季戊四醇、芥酸酰胺、抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；(6)混合料从挤出机中挤出造粒，即得到聚烯烃阻燃母粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述可溶性镁盐为MgCl2·
6H2O，所述可溶性铝盐为AlCl3·
6H2O；搅拌反应的温度为70-90℃，时间为2-4h；所述MgCl2·
6H2O、AlCl3·
6H2O、去离子水的质量比为(30-40)：(50-60)：(200-240)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述混和碱溶液的配置方法是将氢氧化钾、碳酸钾加入去离子水中，常温下搅拌1-3h得到，所述氢氧化钾、碳酸钾、去离子水的质量比为(10-20)：(20-30...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，费彬，蒋超杰，范继贤，吴安琪，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：