一种改性三嗪成炭剂及其制备方法，和环保膨胀阻燃聚丙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性三嗪成炭剂及其制备方法，和环保膨胀阻燃聚丙烯材料及其制备方法。所述改性三嗪成炭剂，结构式如下所示：其中R1为

【技术实现步骤摘要】
一种改性三嗪成炭剂及其制备方法，和环保膨胀阻燃聚丙烯材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃材料领域，具体涉及一种成炭剂和环保型膨胀阻燃聚丙烯材料。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)作为一种通用塑料，因其优异的力学性能、加工性能和较低的成本在家具、包装、汽车、建筑等行业得到了广泛的应用。但聚丙烯主链及侧链均为碳链结构，极易燃烧，在使用过程中存在着潜在的火灾隐患，随着聚丙烯产品越来越高的防火要求，提高聚丙烯材料的阻燃性能成为了一个迫切的需要和发展趋势。
[0003]添加阻燃剂来提升聚丙烯材料的阻燃性能是一种简单高效的方法，目前溴系阻燃剂是最主流的一种阻燃剂，但该类阻燃剂含有大量卤素，存在着烟气量大、产生有毒气体等缺陷。膨胀阻燃剂(IFR)是一种无卤阻燃体系，燃烧过程中低烟低毒，是未来阻燃剂的重要发展方向。膨胀阻燃剂主要由酸源、碳源和气源组成，通过固相膨胀成炭实现隔热隔氧，最终达到阻燃目的。成炭剂是膨胀碳化层的基础，最早使用以季戊四醇为代表的多羟基化合物。CN105255016B使用季戊四醇硬脂酸酯为成炭剂，与聚磷酸铵、三聚氰胺配合组成膨胀阻燃剂并制备了一种聚丙烯专用无卤阻燃剂母粒，但这类成炭剂因为较大的水溶性，在使用过程中非常容易迁出，使得阻燃效果不好。CN113549216A以三聚氯氰、一元胺和二元胺为原料，合成大分子三嗪成炭剂的方法；CN105418675B公开了次磷酸、二乙醇胺和甲醛在水相、盐酸催化下发生曼尼希反应后加入三聚氰胺反应三嗪类成炭剂。CN102585347B使用一种含硅三嗪大分子成炭剂与聚磷酸铵等酸源组合而成膨胀阻燃剂并用其制备了一种阻燃聚丙烯混合物，表现出良好的阻燃性能和耐水性能。目前三嗪成炭剂普遍存在含氯量高，使用过程中会释放出氯化氢，分子链末端氨基被氧化使得产品发黄的问题，并且阻燃剂与PP基体相容性较差，加入降低聚丙烯材料的力学性能，极大限制了材料的应用领域和应用效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有膨胀阻燃聚丙烯材料存在的缺陷，提供一种改性三嗪成炭剂及其制备方法，和环保膨胀阻燃聚丙烯材料及其制备方法。所述改性大分子三嗪成炭剂与传统三嗪成炭剂产品相比，产品的氯含量低、热稳定性好，白度高且不易变黄。引入聚丙烯材料中相容性较好，不仅具有优异的阻燃性能，同时也具有优异的力学性能，可以广泛应用于汽车、建筑等行业。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种环保膨胀阻燃聚丙烯材料，包含以下质量份数的组分：
[0007][0008]本专利技术所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种，熔指3
‑
110g/10min，如万华化学的WH
‑
HP456J、WH
‑
EP548R、WH
‑
EP648V、WH
‑
HP648T。
[0009]作为优选的方案，本专利技术所述聚磷酸铵和改性三嗪成炭剂的质量比为1:1
‑
5:1。
[0010]本专利技术所述改性三嗪成炭剂，其制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)三聚氯氰与乙醇胺、乙二胺缩合：在3
‑
10℃下，向三聚氯氰、丙酮、去离子水的混合物中滴加乙醇胺溶液，反应0.5
‑
1h后；升温至50
‑
55℃滴加第一部分乙二胺溶液，反应0.5
‑
1h后，再升温至95
‑
100℃时滴加第二部分乙二胺溶液，反应0.5
‑
1h；
[0012](2)改性封端：向步骤(1)所得的反应液中滴加L
‑2‑
氨基己二酸溶液，反应0.5
‑
1h后，冷却、抽滤、干燥。
[0013]本专利技术所述步骤(1)中，三聚氯氰、乙醇胺、乙二胺的摩尔比为1：0.8
‑
1.2：0.5
‑
1。
[0014]本专利技术所述步骤(1)中，所述乙醇胺溶液为乙醇胺、氢氧化钠、去离子水，按1：0.8
‑
1.2：2
‑
5摩尔比混合。
[0015]本专利技术所述步骤(1)中，乙二胺溶液为乙二胺、氢氧化钠、去离子水，按1：2
‑
2.5：10
‑
15摩尔比混合。
[0016]本专利技术所述步骤(1)中，所述第一部分乙二胺溶液与第二部分乙二胺溶液的质量比为1
‑
2：1。
[0017]本专利技术所述步骤(2)中，L
‑2‑
氨基己二酸与步骤(1)中的三聚氯氰的摩尔比为0.2
‑
0.5：1。
[0018]本专利技术所述步骤(2)中，L
‑2‑
氨基己二酸溶液、氢氧化钠、去离子水，按1：1
‑
2：10
‑
15摩尔比混合。
[0019]本专利技术所述改性三嗪成炭剂，结构式如下所示：
[0020][0021]其中R1为
‑
CH2CH2‑
，R2为
[0022]本专利技术所述抗氧剂为四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基4
‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、1,3,5
‑
三(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114)中的一种或多种。
[0023]本专利技术所述纳米氧化锌的平均粒径为50
±
10nm。
[0024]本专利技术所述环保型膨胀阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)将聚丙烯树脂、聚磷酸铵、改性三嗪成炭剂、抗氧剂、纳米氧化锌混合均匀；
[0026](2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒得到环保型膨胀阻燃聚丙烯材料。
[0027]优选的，本专利技术所述步骤(1)在搅拌机中进行，转速50
‑
100r/min，搅拌20
‑
30min。
[0028]优选的，所述双螺杆挤出机各段温度分别为：180
±
5℃、190
±
5℃、200
±
5℃、210
±
5℃、210
±
5℃、220
±
5℃，螺杆转速50
‑
100r/min
[0029]本专利技术的改性三嗪成炭剂是一种难溶于水、可同时起到碳源和气源作用的成炭剂，聚磷酸铵通过形成膨胀炭层和催化增加成碳的机理，实现对聚合物的高效阻燃。改性三嗪成炭剂与聚磷酸铵复合而成的膨胀阻燃剂不仅阻燃效果优异，而且阻燃材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性三嗪成炭剂，结构式如下所示：其中R1为
‑
CH2CH2‑
，R2为2.根据权利要求1所述的改性三嗪成炭剂的制备方法，包括以下步骤：(1)三聚氯氰与乙醇胺、乙二胺缩合：在3
‑
10℃下，向三聚氯氰、丙酮、去离子水的混合物中滴加乙醇胺溶液，反应0.5
‑
1h后；升温至50
‑
55℃滴加第一部分乙二胺溶液，反应0.5
‑
1h后，再升温至95
‑
100℃时滴加第二部分乙二胺溶液，反应0.5
‑
1h；(2)改性封端：向步骤(1)所得的反应液中滴加L
‑2‑
氨基己二酸溶液，反应0.5
‑
1h后，冷却、抽滤、干燥。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，三聚氯氰、乙醇胺、乙二胺的摩尔比为1：0.8
‑
1.2：0.5
‑
1。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，L
‑2‑
氨基己二酸与步骤(1)中的三聚氯氰的摩尔比为0.2
‑
0.5：1。5.一种环保膨胀阻燃聚丙烯材料，包含以下质量份数的组分：5....

【专利技术属性】
技术研发人员：马帅，李胜龙，牛奇，喻啸晨，高晴晴，蓝程程，王琪，齐旺顺，徐彦龙，张宏科，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：