【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子发泡材料，特别涉及一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法。
技术介绍
1、随着时代的快速发展，由于泡沫材料具备有质轻、比强度高、加工性好等特点，已被广泛应用到我们日常生活中。但是大多数的泡沫材料都属于易燃或可燃性材料，燃烧过程产生的热量与有毒气体会给我们带来生命上的威胁。同样的由于梯度泡孔结构的泡沫材料在许多领域具有巨大的应用价值，从而受到了人们越来越多的关注。然而，想要制备出这种既有特殊泡孔结构又具备有阻燃特性的聚合物发泡材料却非常困难。
2、阻燃剂是聚合物中重要的助剂，其可以从根本上抑制甚至可以消除材料的燃烧。根据其使用的特点，阻燃剂的使用主要可分为两种，即物理和化学法，物理法：在高分子材料混入阻燃剂亦或者在表面涂覆一层阻燃剂，以降低材料的可燃性，但这种方法面临着阻燃剂分布不均以及与基体相容性、表面涂覆不均匀等问题。化学法：用具有活性基团的阻燃剂与聚合物表面进行接枝反应，从而达到阻燃的效果。但传统的卤系阻燃剂或者一类含有苯环结构阻燃剂，如dbdpo等，虽有优秀的阻燃性能，但燃烧过后产生的hcl、hbr和二噁英等有毒物质，对人体有危害的同时也会对环境产生污染。
3、梯度发泡材料的研究在陶瓷及金属领域相对较多，但是在高分子材料领域研究相对较为匮乏。当下制备出具有梯度发泡结构材料的方法主要为以下几种：控制发泡剂含量梯度的变化、控制发泡温度梯度的变化、致孔剂梯度分布的变化以及层层叠加梯度的变化。但这些方法都有一定的短板，例如控制发泡剂含量以及发泡温度呈梯度变化的要求较为苛
4、综上所述，开发出一种实验手法简单、对设备要求低、加工过程绿色环保且容易控制的方法去制备连续梯度变化泡孔、具有良好阻燃特性的梯度发泡板片材势在必行。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，该方法实验过程简单，对于实验设备要求低，在实现聚合物泡孔的连续梯度变化的同时，赋予泡沫材料阻燃特性。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、在本专利技术的第一方面，提供了一种具有阻燃特性的聚合物梯度发泡板片材的制备方法，所述方法包括：
4、将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂(kh-560)在160±5℃、氮气氛围下混合4～8h，得到dopo型硅烷偶联剂；
5、将dopo型硅烷偶联剂在酸性条件下与成核剂进行反应，得到dopo复合型阻燃剂；
6、将以重量份数计的聚合物100份、dopo型复合型阻燃剂5～10份和抗氧剂0.1～0.2份经挤出三辊压光，得到改性聚合物片材；
7、将改性聚合物片材于反应容器中，控制温度为70～300℃后通入二氧化碳至所述反应容器的压力小于7mpa以使得所述二氧化碳保持非超临界状态下30～300min；后通入二氧化碳加压至所述反应容器的压力7.3mpa～15mpa以使得所述二氧化碳进入超临界状态2～8min，泄压后得到聚合物梯度发泡板片材。
8、进一步地，所述dopo与kh560质量分数比为1：(1.1～1.4)，优选为1：1.2。
9、进一步地，dopo型硅烷偶联剂与成核剂之间在酸性条件下水解后形成氢键，其dopo型硅烷偶联剂的质量分数是所述成核剂质量分数的3％～7％。
10、进一步地，所述含有多羟基的成核剂包括氢氧化铝、滑石粉、纳米碳酸钙、氢氧化镁、白炭黑、高岭土、硼酸锌和蒙脱土中的至少一种。
11、进一步地，所述dopo型复合型阻燃剂为经dopo型硅烷偶联剂改性的成核剂
12、进一步地，所述聚合物包括聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，热塑性聚氨酯弹性体，丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，耐水解通用塑料和耐水解工程塑料中的至少一种。
13、进一步地，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的一种或两种配合。
14、在本专利技术的第二方面，提供了采用所述方法制备得到的阻燃聚合物梯度发泡板片材。
15、本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
16、(1)本专利技术提供的一种聚合物梯度发泡板片材的制备方法，将改性聚合物片材于反应容器中，控制温度为70～300℃后通入二氧化碳至所述反应容器的压力小于7mpa以使得所述二氧化碳保持非超临界状态下30～300min；后通入二氧化碳加压至所述反应容器的压力7.3mpa～15mpa以使得所述二氧化碳进入超临界状态2～8min，泄压后得到聚合物梯度发泡板片材；原理为：聚合物在低于二氧化碳(发泡剂)的超临界状态(控制温度为70～300℃后通入二氧化碳至所述反应容器的压力小于7mpa以使得所述二氧化碳保持非超临界状态)下浸渍足够长的时间30～300min，让二氧化碳(发泡剂)渗入到聚合物中达到饱和状态；而后通入二氧化碳加压至所述反应容器的压力7.3mpa～15mpa以使得所述二氧化碳进入超临界状态即形成超临界流体并控制浸渍时间为1～8min，使超临界流体刚达到聚合物中部前，突然泄压，此时，聚合物中部为非超临界流体，表层为超临界流体，在这种状态下，聚合物中心部分泡孔大，表层泡孔小，从而形成梯度泡孔结构的泡沫材料。
17、(2)本专利技术提供的具有阻燃特性的连续梯度孔结构的阻燃聚合物泡沫材料，将dopo型硅烷偶联剂在酸性条件下经水解后与成核剂形成氢键，而后形成共价键。得到dopo复合型阻燃剂，其dopo复合型阻燃剂对成核剂表面进行改性时，在成核剂表面直接引入磷元素以及硅元素。使得dopo型硅烷偶联剂通过化学键以结合在成核剂的表面，从而达到阻燃的目的。同时也可以进一步改善成核剂与聚合物基体间的相容性。
18、(3)本专利技术提供的具有连续梯度孔结构的阻燃聚合物泡沫材料，其泡孔梯度连续变化，有效改善泡沫力学性能，同时也可降低成本，拓宽材料在汽车、包装、医用等领域的应用。
19、(4)本专利技术以压力与时间协同调控，即实验手法调控为主，工艺简单易操作。对发泡实验条件，如温度以及压力条件温和，对设备要求较低，适合大规模工业化生产。
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1.一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法,其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，其特征在于，所述9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂的质量比为1：(1.1～1.4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，其特征在于，所述含有多羟基的成核剂包括氢氧化铝、滑石粉、纳米碳酸钙、氢氧化镁、白炭黑、高岭土、硼酸锌和蒙脱土中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物、耐水解通用塑料和耐水解工程塑料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的至少一种。
6.根据权利要求1所述
7.一种采用权利要求1-6任一项所述方法制备得到的阻燃聚合物梯度发泡板片材。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法,其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，其特征在于，所述9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂的质量比为1：(1.1～1.4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的阻燃聚合物发泡板片材及其制备方法，其特征在于，所述含有多羟基的成核剂包括氢氧化铝、滑石粉、纳米碳酸钙、氢氧化镁、白炭黑、高岭土、硼酸锌和蒙脱土中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于超临...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡圣飞，周梓傲，刘征，吕友训，
申请(专利权)人：厦门宝益科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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