本发明专利技术公开的同时具备阻燃和增韧的聚丙烯复合材料，其特征在于该复合材料按质量百分比计是由以下组分经熔融共混而成：等规聚丙烯65～77％、聚磷酸铵20～35％、聚氧化乙烯5～15％、以及以等规聚丙烯、聚磷酸铵和聚氧化乙烯的总质量计为1.5～3.0％的有机蒙脱土，且该复合材料的拉伸强度为26.24～28.87MPa，抗冲击强度5.34～12.97KJ/m2，氧指数28～36％，垂直燃烧性能UL-94为V-2～0级。本发明专利技术得提供的聚丙烯共混材料阻燃性能和抗冲击性能优良，原材料来源广泛，制备工艺简单，操作方便，易于产业化生产，使所获聚丙烯复合材料的成本也较为低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚丙烯复合材料
，具体涉及一种同时具备阻燃和增韧的聚丙烯复合材料。
技术介绍
聚丙烯(PP)是由丙烯加成聚合而得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(iPP)、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。iPP通常为半透明无色固体，无臭无毒。 由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167°C，耐热，制品可用蒸汽消毒，密度0. 90g/cm3。 加之具有强度高、硬度高、弹性好、密度小、耐热性好等优点，iPP已广泛应用于汽车配件、家具、家电、包装等各种领域(Dunshee W. Klun T. Schaffer K. et al. PCT Int. Appl. WO 071， 789(2000))。但是，iPP存在的缺点也限制了其在更广领域里的应用，首先，iPP的抗冲击强度特别是室温或者低温抗冲击强度比较低；其次，聚丙烯属于易燃物，遇火燃烧时发热量大、燃烧速度快、火焰传播速度快、不易熄灭，并且同时伴有发烟和大量熔滴物产生，极易引发二次火灾，会给人们的生命财产造成极大的损害。聚丙烯的阻燃改性的方式有很多种，主要是在聚丙烯中通过加入添加型阻燃剂来进行。用于聚丙烯阻燃改性的添加型阻燃剂主要有卤素化合物和氢氧化镁或氢氧化铝等无机添加剂。含卤素的阻燃剂，由于其添加量少、阻燃效果明显、价格适中而受到广泛的重视， 但卤素阻燃剂在燃烧时会放出大量腐蚀性气体和有毒烟雾，既污染环境又会对设备和人体造成危害，因而已逐渐被摒弃。近年来无卤阻燃已经成为阻燃技术发展的主要方向。无卤阻燃剂主要包括有机磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、铝-镁系阻燃剂、硅系阻燃剂等。但单一组分的阻燃剂对聚合物的阻燃效果有限，要达到阻燃要求，添加量就很大，添加量大就会影响阻燃高分子材料的成本及力学性能。为了尽可能降低阻燃剂的用量，不至于影响阻燃材料的力学性能，并根据阻燃剂的作用机理，发挥各类阻燃剂之间的协效作用，将各种阻燃剂复配，是获得高效阻燃高分子材料的最有效的方法之一，膨胀型阻燃剂(IFR)就是阻燃剂复配的典型代表。IFR—般由酸源、碳源(或成炭剂)和气源三部分组成。酸源一般是无机酸或其衍生物，如聚磷酸铵(APP)等，碳源(或成炭剂)常为含氧的多羟基化合物，如季戊四醇(PER) 及其衍生物双季戊四醇(DPER)等，气源是一些能在高温下产生气体的物质，如三聚氰胺、 尿素等。IFR在受热时，酸源产生的磷酸或亚磷酸等能与多羟基化合物(碳源)进行酯化反应，体系中的胺则可作为此酯化反应的催化剂，体系在酯化反应前或酯化过程中熔化，磷酸或亚磷酸等酸还可以作为脱水剂使某些聚合物脱水产生水蒸气，气源受热产生的不燃性气体和水蒸气一起使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，同时，多羟基化合物和酯分解炭化， 形成无机物及炭残余物，体系进一步膨胀发泡，反应接近完成时，体系胶化或固化，最后形成多孔泡沫炭层。多孔泡沫炭层使燃烧热难于穿透进入凝聚相，同时能阻止氧从周围介质扩散进入正在降解的高分子材料中，阻止降解生成的气态或液态产物逸出材料表面，使主体聚合物由于没有足够的燃料和氧气而终止燃烧，在气相和固相同时达到阻燃目的(WangΖ. Z. Qu B. J. Fan W. C. et al. J. Appl. Polym. Sci. 2001,81 206 ；Bertelli G.Costa L. Fenza S. et al. Polym. Degrad. Stab. 1988,20 295)其中可作为酸源的聚磷酸铵(Ammonium Polyphosphate，简称APP)是长链状含磷、氮的无机聚合物，其热稳定性好，产品近于中性，并可以与其他阻燃剂混用，分散性较好，同时价格便宜，毒性较低，使用安全。因此广泛应用于配制膨胀型阻燃剂、防火涂料、电缆防火处理、橡胶制品和塑料制品的阻燃等。早在1984年，Camino G.等就用APP作为酸源和气源，以季戊四醇(PER)为碳源配制膨胀型阻燃剂来阻燃聚丙烯，并取得了较好的阻燃效果(Camino G. Costa L. Trossarelli L. Polym. Degrad. Stab. 1984,25 31)。但其中因PER 属于极性小分子物质，水溶性很强，与iPP的相容性也很差，采用PER制备的阻燃iPP力学性能不佳，也不适用于与水接触的场合。因此，很多学者开始研究采用其他物质，主要是一些氧含量较高的高分子化合物作为碳源，以提高其耐水性和材料的稳定性。如Nie S. B.等用淀粉作成炭剂(Nie S. B. Song L. Guo Y. Q. Ind. Eng. Chem. Res. 2009,48 10751)，当添加 20wt %微胶囊化APP (MCAPP)和40wt %的淀粉及5wt %的PP接枝马来酸酐(MAPP)到iPP 中时，共混材料的氧指数达到28%，UL-94测试达到V-O级；Gao M.等以三(1-氧代-2，6， 7-三氧杂-1-磷杂二环亚甲基-4)磷酸酯(TPMP)为成炭剂(Gao M. Li H. and Feng W. Combust. Sci. and Tech. 2010，182 1446)，当添加 20wt%^ TPMP 和 IOwt % ^ APP 到 iPP 中时，共混材料的氧指数达到32%，UL-94测试达到V-O级；Peng H. Q.等用二(2，6，7_三氧杂-1-.磷杂二环辛烷-1-氧代-4-羟甲基)苯基磷酸酯(BCPPO)为成炭剂(Peng H. Q. Zhou Q. Wang D. Y. et al. J. Ind. Eng. Chem. 2008，14 589)，当添加 6wt % 的 BCPPO, 18衬％的APP和6%的三聚氰胺(MA)到iPP中时，共混材料的氧指数达到30. 3%，UL-94 测试达到V-O级；Dai J.等用含三嗪环的大分子(CFA)作成炭剂(Dai J.Li B. J. Appl. Polym. Sci. 2010，116 :2157)，以 APP CFA 沸石=76 19 5 (wt % )的比例，总添力口量为18. Owt%时，共混材料的氧指数达到34. 8%,UL-94测试达到V-O级；Wang H.等用含有机硅低聚体的 β _环糊精(CDS)为成炭剂(Wang H. and Li B. Polym. Adv. Technol. 2010， 21:691)，当CDS CFA APP为12. 5 12. 5 75，总添加量为25wt%，共混材料的氧指数达到33. 1%，UL-94测试达到V-O级。除此之外，⑶S还能提高共混物的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等机械性能。以上所用的成炭剂中淀粉成炭效率不高，添加量大，对力学性能影响也大；TPMP、BCPPO、CFA、⑶S等与PER相比成炭效率更高，又含有P、Si或N元素， 能赋予iPP更高的阻燃性能，但是TPMP和CFA属于无机大分子，与iPP相容性不好，添加到 iPP中后会降低共混材料的力学性能，尤其是抗冲击性能；BCPPO和CDS属于有机含磷或含氮的化合物，虽对力学性能影响不大，甚至有可能提高某些性能，但是合成比较困难，价格也较高，因此难大规模应用，目前也没有产业化生产。
技术实现思路
本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种同时具备阻燃和增韧的聚丙烯复合材料，其特征在于该复合材料按质量百分比计是由以下组分经熔融共混而成：等规聚丙烯６５～７７％、聚磷酸铵２０～３５％、聚氧化乙烯５～１５％、以及以等规聚丙烯、聚磷酸铵和聚氧化乙烯的总质量计为１．５～３．０％的有机蒙脱土，且该复合材料的拉伸强度为２６．２４～２９．２９ＭＰａ，抗冲击强度５．３４～１２．９７ＫＪ／ｍ２，氧指数２８～３６％，垂直燃烧性能ＵＬ－９４为Ｖ－２～０级。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，李秀云，王柯，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90
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