β-环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，特别涉及一种β

\u03b2- Microencapsulated ammonium polyphosphate intumescent flame retardant low density polyethylene and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，特别涉及一种β
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环糊精(β
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CD)微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯(Polyethylene，PE)是乙烯单体经过聚合反应而得到的一种热塑性树脂材料，通过乙烯(CH2＝CH2)的加成聚合反应可得到低密度聚乙烯(Low
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Density Polyethylene，LDPE)、高密度聚乙烯(High
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Density Polyethylene，HDPE)和线性低密度聚乙烯(Linear Low
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Density Polyethylene，LLDPE)等多种PE。PE以其质轻、无毒以及优异的介电性能、良好的化学稳定性、抗腐蚀、价格低廉、成型加工容易等优点广泛用于电线电缆、建筑材料和塑料薄膜等领域。但PE氧指数低(约17.5)易燃，且燃烧时产生大量热，极易传播火焰、引发大的火灾，从而影响其推广使用。因此，研究聚乙烯阻燃材料及其应用，开发无卤环保型阻燃剂有效提高PE的热稳定性，不仅可促进材料生产、使用过程的安全，也具有重要的科学研究价值。
[0003]据文献报道，研究用于LDPE阻燃的阻燃剂主要有卤系、膨胀型、纳米材料和硅系等，其中，卤系阻燃剂应用最广泛、阻燃效率高，但其阻燃的同时会产生大量有毒烟气，易导致人员吸入毒烟窒息而死，且对环境不友好，膨胀阻燃剂(Intumescent Flame Retardant，IFR)以P、N、C为核心成分，其受热分解后能在聚合物表面形成一层膨胀多孔的保护炭层，抑制热量和氧传递，降低可燃物产量，并能抑制聚合物熔滴，实现聚合物的有效阻燃。虽然膨胀阻燃剂能形成多孔炭层，抑制烟气，也无腐蚀性气体产生，但其添加量比较大，特别是因极性差异，IFR在PE的基体中难以均匀分散，单独使用会极大影响其阻燃效能的发挥。
[0004]微胶囊技术是将一层薄的微量或纳米材料包裹在有机或无机材料表面，形成核壳结构。不仅可以使材料的加工机械性能变好，同时阻燃剂与基体材料不能直接接触，可避免迁移的缺点。一般有两种方法，分别为分散包覆法和载体包覆法。分散包覆法是根据相似相容原理选定与所需保护的基体树脂相匹配并难燃的材料，如有机和无机硅胶、脲醛树脂、带羧基的纤维素类、三聚氰胺
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蜜胺树脂、环氧树脂、聚乙烯醇；这些壳材料的资源有限，制备过程比较复杂。
[0005]载体包覆法是在多孔载体灌入熔融或流动状态的阻燃剂，如Al(OH)3、Mg(OH)2等载体本身就是阻燃剂，包覆后阻燃效果更佳。微胶囊化聚磷酸铵(APP)可以提高APP的耐水性能，增强APP颗粒与聚合物基体界面的相互作用，改善阻燃剂的分散性能，进而提高IFR的耐水性能和阻燃性能。现有的微胶囊壳材料资源有限，寻找新的壳材料，使阻燃剂具有更好的耐水性和阻燃性，是目前研究的重点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯
及其制备方法，既可以提高低密度聚乙烯的阻燃性能又可以提高阻燃剂与LDPE的相容性，从而减少阻燃LDPE力学性能的劣化。
[0007]本专利技术β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯按照质量百分数的组成为：低密度聚乙烯(LDPE)：60
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80％；β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵(β
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CD@APP)：10
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30％；三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)：10
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30％。
[0008]本专利技术采用原位聚合法制备出β
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CD@APP阻燃剂，利用β
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CD@APP做酸源兼气源，THEIC做碳源，构成膨胀阻燃体系；经熔融共混制备β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯。该产品氧指数可达到难燃材料要求并减少烟气的释放，并且提高材料的力学性能。
[0009]β
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CD@APP制备方法步骤如下：
[0010](1)将β
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CD和二甲基亚砜加入到250mL的三口烧瓶中，将其置于80℃的油浴锅中，同时给予冷凝回流，然后在250rpm机械搅拌下使β
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CD完全溶解；
[0011](2)加入APP和OP
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10乳化剂，并搅拌15min，然后将MDI滴加到混合物中，80℃反应6h，待反应结束后将混合物冷却至室温，过滤，用DSMO洗涤，80℃干燥，得到β
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CD@APP白色粉末。
[0012]其中，β
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环糊精和聚磷酸铵的质量比为：3～12：80～88，OP
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10乳化剂用量为聚磷酸铵质量的1～1.5％，异氰酸酯和聚磷酸铵的质量比为：4～4.4：80～88。
[0013]β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯的制备方法如下：
[0014](a)设置密炼机的密炼温度为145
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155℃，待温度稳定后，开始加料。
[0015](b)将干燥的LDPE从加料口缓慢倒入密炼机内，然后缓慢加入干燥的β
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CD@APP和THEIC，上述混合物在双转子作用下充分挤压，剪切，让LDPE与β
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CD@APP/THEIC阻燃剂充分混合。
[0016](c)运行10
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15min，取样，得到β
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CD微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯材料。
[0017]有益效果
[0018](1)本专利技术首先通过简单的原位聚合法将交联后的β
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环糊精包裹聚磷酸铵，在提高其阻燃效果的基础上，进一步研究微胶囊化处理后聚磷酸铵的耐水性和与基体材料的相容性。这种制备方法通过简单的化学反应就可获得所需目标产物，实验过程中不需要复杂的反应条件和反应步骤。
[0019](2)制备的β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵作为膨胀阻燃剂的酸源和碳源，三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)作为碳源，组成新型膨胀阻燃剂，通过熔融共混的方法，与LDPE经过密炼、压片等过程，制备阻燃LDPE复合材料，整个制备过程效率较高。
[0020](3)本专利技术加入的MDI交联剂可以与富含羟基的β
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环糊精进行化学反应，将交联后的β
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环糊精作为微胶囊的壳材料，进而去包裹微胶囊芯材料聚磷酸铵，这种交联了的β
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环糊精外壳紧密，在包裹过程中不易损坏，稳定性更高。交联后的β
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环糊精作为外壳不仅可在燃烧过程中发挥成炭剂的作用，还可提高聚磷酸铵在基体材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯，其特征在于，所述膨胀阻燃低密度聚乙烯按照质量百分比的组成为：低密度聚乙烯(LDPE)：60
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80％；β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵(β
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CD@APP)：10
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30％；三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)：10
‑
30％。2.如权利要求1所述的β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯，其特征在于，所述阻燃剂β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵和三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯在阻燃体系中的总质量分数为30％。3.如权利要求1所述的β
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环糊精微胶囊化聚磷酸铵膨胀阻燃低密度聚乙烯，其特征在于，所述阻燃剂β
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CD@APP的制备过程如下：(1)将β
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环糊精(β
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CD)和二甲基亚砜加入到250mL的三口烧瓶中，将其置于80℃的油浴锅中，同时给予冷凝回流，然后在250rpm机械搅拌下使β
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CD完全溶解；(2)向步骤(1)溶液中加入聚磷酸铵(APP)和OP
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10乳化剂，并搅拌15min，然后将异氰酸酯(MDI)滴加到混合物中，80℃反应6h，待反应结束后将混合物冷却至室温，过滤，用DSMO洗涤，80℃干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧红香，潘梦丽，薛洪来，翁云宣，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：