【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阻燃聚烯烃及其制备方法，特别是一种含有磷氮共聚物的阻燃聚烯烃复合材料及其合成方法与应用。
技术介绍
1、高分子材料是人们日常生产生活中重要的材料品种，在交通运输、电子电器、建筑材料、医疗器械、生活日用品等领域都有广泛应用。然而，由于大部分高分子材料都是由碳、氢等元素构成，这导致其具有易燃性。以全世界产量最大的聚烯烃树脂(主要包括聚乙烯和聚丙烯)为例，其极限氧指数(loi)仅为17～18，属于易燃材料，并且在燃烧过程中放出大量的热，同时产生滴落导致火焰迅速蔓延。对聚烯烃树脂进行阻燃改性具有重要意义。
2、磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物及聚合物磷酸酯等，具有低烟、无毒、低卤等优点，是无卤阻燃剂中应用较广泛的品种。研究发现，当磷系阻燃剂与氮系阻燃剂组合使用时，二者具有良好的协同阻燃作用，能够更好地提升材料的阻燃性能：含磷部分主要增强了基体的成炭能力，在聚合物基体表面形成致密炭层，从而起到隔热的作用；含氮部分主要在气相中通过释放惰性氮气来稀释燃烧气氛，从而与含磷自由基起到协同阻燃效果。然而，仅通过将含磷组分和含氮组分物理混合加入聚合物的方式，存在着磷、氮组分分散不均匀的问题，不利于协同阻燃效能的提高。如何设计一种在聚合物基体中分散良好的磷氮协同阻燃剂，并开发其简单高效的合成路径，进而降低其在聚合物基体中的用量，使其在实现阻燃功能的同时，不影响聚合物基体材料的基本力学性能和加工性能，一直是磷系无卤阻燃剂开发的难题。
技术实现思路
1、本专
2、一种磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，所述复合物中，所述磷氮共聚物的质量含量为1％～40％，优选5％～25％；所述聚烯烃树脂的质量含量为60％～99％，优选75％～95％；所述磷氮共聚物具有如下结构：
3、
4、其中，r1、r2可以相同或不同，为h或ch3；r3为h、ch3或c2h5；m＝0.05～0.95，m+n＝1。
5、所述聚烯烃树脂为聚乙烯或聚丙烯。
6、本专利技术中所述的磷氮共聚物，是通过以下两种单体(i)和单体(ii)共聚而得：
7、
8、其中，r1、r2可以相同或不同，为h或ch3；r3为h、ch3或c2h5。
9、本专利技术中所述的磷氮共聚物，其制备方法如下：将单体(i)和单体(ii)在引发剂作用下，通过自由基聚合得到磷氮共聚物，所述单体(i)与单体(ii)的加入量的摩尔比为1：0.1～20，优选1：0.1～5；所述引发剂加入量为单体(i)和单体(ii)总质量的0.01～5％，优选0.1～1％；聚合反应温度为20℃～150℃，优选60℃～100℃；聚合时间0.1～10小时，优选0.5～6小时。
10、本专利技术中所述的磷氮共聚物的制备方法，所述引发剂为有机过氧化物、氢过氧化物、偶氮类引发剂中的一种或多种；优选地，所述自由基引发剂为烷基过氧化物、酰基过氧化物、偶氮类化合物中的一种或多种。作为所述烷基过氧化物，例如可以举出：2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷和/或过氧化二异丙苯等；作为所述酰基过氧化物，例如可以举出：过氧化二苯甲酰和/或过氧化十二酰等；作为所述偶氮类化合物，例如可以举出：偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈等。
11、本专利技术中所述的磷氮共聚物的制备方法，所述自由基聚合反应可以直接通过本体聚合、或在有机溶剂中通过溶液聚合进行，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、吡啶、苯及甲苯中的一种或多种，所述有机溶剂加入量与单体(i)和(ii)加入总质量的比为1：1～0.001，优选1：0.1～0.005。
12、本专利技术中所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物的制备方法，是通过将所述磷氮共聚物与聚烯烃树脂熔融挤出而得到，所述熔融挤出在挤出机中进行，所述磷氮共聚物与聚烯烃树脂加入量的质量比为1：1.5～99，优选1：3～19；所述聚烯烃树脂选自聚乙烯或聚丙烯。
13、本专利技术还包括以上所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物或所述的制备方法得到的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，作为阻燃聚烯烃材料的应用。
14、本专利技术提供的新型磷氮复合阻燃高分子的结构，即通过分别设计磷系小体积单体和氮系小体积单体，通过二者共聚合的方式制备出同时含有磷、氮基团的共聚物，一方面能够获得优异的协同阻燃效果，一方面通过减小单体体积，大幅提高了共聚合活性和单体转化率，从而显著缩短了聚合时间，提高了合成效率。与此同时，该共聚物由于具有线性分子链结构，能够完全适应熔融加工，从而能够通过熔融共混的方式方便地实现聚乙烯和聚丙烯树脂的阻燃改性，并且不影响聚烯烃树脂的力学性能。
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1.一种磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：所述复合物中，所述磷氮共聚物的质量含量为1％～40％，所述聚烯烃树脂的质量含量为60％～99％，所述磷氮共聚物具有如下结构：
2.根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：R1、R2相同或不同。
3.根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：所述磷氮共聚物是通过以下的单体(I)和单体(II)共聚而得：
4.根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述磷氮共聚物的制备方法如下：将单体(I)和单体(II)在引发剂作用下，通过自由基聚合得到磷氮共聚物。
5.根据权利要求3或4所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述单体(I)与单体(II)的摩尔比为1：0.1～20，优选1：0.1～5；所述引发剂的加入量为单体(I)和单体(II)总质量的0.01～5％，优选0.1～1％；聚合反应温度为20℃～150℃，优选60℃～100℃；聚合时间0.1～10小时，优选0.5～6小时。
6.根据权利要求3或4所述
7.根据权利要求4所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述自由基聚合反应直接通过本体聚合、或在有机溶剂中通过溶液聚合进行，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、吡啶、苯及甲苯中的一种或多种，所述有机溶剂与单体(I)和(II)总和的质量的比为1：1～0.001，优选1：0.1～0.005。
8.权利要求1～7中任意一项所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物的制备方法，其特征在于，将所述磷氮共聚物与聚烯烃树脂熔融挤出而得到，所述磷氮共聚物与聚烯烃树脂的质量比为1：1.5～99。
9.权利要求1～7任意一项所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物或权利要求8所述的制备方法得到的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，作为阻燃聚烯烃材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：所述复合物中，所述磷氮共聚物的质量含量为1％～40％，所述聚烯烃树脂的质量含量为60％～99％，所述磷氮共聚物具有如下结构：
2.根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：r1、r2相同或不同。
3.根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：所述磷氮共聚物是通过以下的单体(i)和单体(ii)共聚而得：
4.根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述磷氮共聚物的制备方法如下：将单体(i)和单体(ii)在引发剂作用下，通过自由基聚合得到磷氮共聚物。
5.根据权利要求3或4所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述单体(i)与单体(ii)的摩尔比为1：0.1～20，优选1：0.1～5；所述引发剂的加入量为单体(i)和单体(ii)总质量的0.01～5％，优选0.1～1％；聚合反应温度为20℃～150℃，优选60℃～100℃；聚合时间0.1～10小时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：许天浩，关振宇，董世淇，牛慧，李杨，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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