一种低烟无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种低烟无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法与应用。组合物中添加的阻燃剂由二氨基乙基次磷酸铝N

【技术实现步骤摘要】
一种低烟无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于聚丙烯材料
更具体地，涉及一种低烟无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)是常用的五大通用塑料之一，其原料来源丰富，价格低廉，同时具有良好的耐热性能和机械性能，综合性能优异，在汽车、电器、日用品及家具、包装、建筑等行业中得到了日益广泛的应用。但纯的未改性PP材料极易燃烧，阻燃性能差，其极限氧指数(LO)仅为18.5％，属于易燃级品，遇火燃烧时发热量高、燃烧速度快，并伴有滴落现象，不易熄灭，存在极大的安全隐患。因此未改性的PP材料多应用于食品、医疗等领域，在其它领域的应用受到了极大的限制。
[0003]为了提高PP材料的阻燃性能，使其可以应用于其他领域，传统的方法会采用含卤阻燃剂对PP进行改性。如中国专利申请CN106397990A公开了一种改性聚丙烯材料，包括PP树脂、卤系阻燃剂、耐候剂和填料，具有较好的阻燃性、耐热性和耐候性，应用范围广泛。但是，卤系阻燃剂在燃烧时会产生有毒的卤化氢气体，烟气污染物含量多，并且卤系阻燃剂也会影响回收，不利于材料的处理和重复利用，容易造成资源的浪费和环境的污染。因此，迫切需要提供一种无卤阻燃的聚丙烯材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有改性PP树脂采用的含卤阻燃剂燃烧时会产生有毒有害气体、烟气，具有一定安全隐患，容易造成资源的浪费和环境的污染的缺陷和不足，提供一种低烟无卤阻燃聚丙烯组合物。
[0005]本专利技术的首要目的是提供一种二氨基乙基次磷酸类化合物。
[0006]本专利技术另一目的是提供一种阻燃剂。
[0007]本专利技术另一目的是提供所述阻燃剂的制备方法。
[0008]本专利技术另一目的是提供所述低烟无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法。
[0009]本专利技术另一目的是提供所述二氨基乙基次磷酸类化合物、所述阻燃剂或所述低烟无卤阻燃聚丙烯组合物的应用。
[0010]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种二氨基乙基次磷酸类化合物，具有式(I)结构：
[0012][0013]进一步地，所述二氨基乙基次磷酸类化合物还包括二氨基乙基次磷酸化合物的金属盐。
[0014]优选地，所述二氨基乙基次磷酸化合物的金属盐为二氨基乙基次磷酸铝。
[0015]一种阻燃剂，所述阻燃剂包含二氨基乙基次磷酸铝和金属
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有机材料；其中，所述二氨基乙基次磷酸铝的负载量为85～95％；负载量通过反应得到的产物总质量与发生反应的反应物总质量的比值确定；所述金属
‑
有机材料为沸石咪唑骨架材料，主要由金属配体和咪唑类化合物配体组成。
[0016]本专利技术中的金属
‑
有机材料(MOFs)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内空隙的有机
‑
无机杂化材料。在MOFs材料中，有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可以形成不同的框架结构，从而表现出不同的吸附性和吸附能力。它具有高孔隙率、低密度、大比表面积孔道规则、孔径可调和可裁剪性等优点，同时，不饱和电子轨道给MOFs材料进行接枝改性提供了广阔的空间。本专利技术将MOFs材料应用于PP组合物材料中，发现MOFs材料可以提高PP材料的热稳定性和阻燃性，但是在实际应用中发现，单纯的MOFs材料在PP材料中的分散性较差，较难在高分子材料中均匀分散。
[0017]为了解决MOFs材料的分散性问题，本专利技术将二氨基乙基次膦酸铝(N
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ADP)负载至MOFs材料上，得到N
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ADP
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MOFs复合阻燃剂。其中，N
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ADP接枝在MOFs上或分散在MOFs的孔道中或表面上，通过N
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ADP和MOFs材料的协同作用，可以达到优异的阻燃效果；于此同时N
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ADP在阻燃过程中被消耗释放出MOFs材料的孔道，MOFs材料的孔道对一氧化碳、二氧化碳等具有定向吸附的效果，作为催化剂促进成碳，降低烟密度；并且，将N
‑
ADP与MOFs材料复合后，可以显著提高MOFs材料在高分子材料中的分散性，无需其他溶剂就可以在PP材料中充分分散，相容性好；另一方面，所得N
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ADP
‑
MOFs复合阻燃剂的结构稳定，还可以显著提高聚丙烯材料体系的机械性能。可进一步应用于高分子材料中。
[0018]进一步地，所述金属配体选自锌、钴、铁、镍、铜中的一种或多种。
[0019]更进一步地，所述咪唑类化合物配体选自2
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甲基咪唑、2
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乙基咪唑、4
‑
甲基咪唑、4
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乙基咪唑中的一种或多种。
[0020]优选地，所述金属
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有机材料选自配位金属：锌，配体：2
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甲基咪唑(ZIF
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8)；配位金属：钴，配体：2
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甲基咪唑(ZIF
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67)；配位金属：锌，配体：2
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乙基咪唑(ZIF
‑
14)中的一种或多种。
[0021]另外的，本专利技术还提供了所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将二氨基乙基次磷酸溶解于水中，加入金属
‑
有机材料加热至75～100℃，滴加可溶性铝盐溶液至中性(二氨基乙基次磷酸反应完全)，20～40℃反应完全，所得沉淀经后处理，即得。
[0023]进一步地，所述可溶性铝盐为硫酸铝、氯化铝、硝酸铝。
[0024]更进一步地，所述中性为pH＝7。
[0025]进一步地，所述20～40℃反应的时间为1～3h。
[0026]更进一步地，所述后处理为用水洗涤3～5次，在80～100℃烘箱中干燥1～3h。
[0027]另外的，本专利技术还提供了一种低烟无卤阻燃聚丙烯组合物，包括以下组分及其重量份数：
[0028]聚丙烯树脂30～60份、增韧剂10～25份、填充剂10～40份、所述阻燃剂10～20份、抗氧剂0.1～3份、润滑剂0.1～3份。
[0029]进一步将N
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ADP
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MOFs阻燃剂添加到聚丙烯组合物体系中，可以显著提高组合物材料的阻燃性和机械性能，显著降低烟气密度。
[0030]优选地，所述低烟无卤阻燃聚丙烯组合物，包括以下组分及其重量份数：
[0031]聚丙烯树脂40～60份、增韧剂10～20份、填充剂10～30份、所述阻燃剂10～15份、抗氧剂0.1～2份、润滑剂0.1～1份。
[0032]进一步地，所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物或乙烯丁烯共聚物中的一种或者两种。其中，所述乙烯辛烯共聚物或乙烯丁烯共聚物的熔体流动指数为0.5～15g/10min(标准ISO 1133
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氨基乙基次磷酸类化合物，其特征在于，具有式(I)结构：2.根据权利要求1所述二氨基乙基次磷酸类化合物，其特征在于，还包括二氨基乙基次磷酸化合物的金属盐。3.一种阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂包含二氨基乙基次磷酸铝和金属
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有机材料；其中，所述二氨基乙基次磷酸铝的负载量为85～95％；所述金属
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有机材料为沸石咪唑骨架材料，主要由金属配体和咪唑类化合物配体组成。4.根据权利要求3所述阻燃剂，其特征在于，所述金属配体选自锌、钴、铁、镍、铜中的一种或多种。5.根据权利要求3所述阻燃剂，其特征在于，所述咪唑类化合物配体选自2
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甲基咪唑、2
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乙基咪唑、4
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甲基咪唑、4
‑
乙基咪唑中的一种或多种。6.权利要求3～5任一所述阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂的制备方法包括以下步骤：将二氨基乙基次磷酸溶解于水中，加入金属

【专利技术属性】
技术研发人员：付伟，陈平绪，叶南飚，何浏炜，赖昂，陈瑶，陈胜杰，熊值，郭文举，
申请(专利权)人：武汉金发科技企业技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：