一种不易起燃的阻燃PP及其制备方法与流程

本申请涉及聚丙烯材料领域，更具体地说，它涉及一种不易起燃的阻燃pp及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)作为一种高分子材料，其极限氧指数(loi)较低，容易燃烧。在燃烧过程中，pp会迅速产生大量热量和气体，导致火势迅速蔓延，增加了火灾的风险。且pp燃烧时会产生大量烟雾和有毒气体，如氯化氢等，这些烟雾和气体对人体健康和环境都会造成危害。特别是在密闭或通风不良的环境中，这些有害气体会更加危险。由于pp的易燃性和燃烧产物的有害性，它在一些对阻燃性能要求较高的领域中的应用受到限制，如汽车、建筑、电子电气等领域。

2、现有技术中，为了提高聚丙烯的阻燃效果，可能会往聚丙烯中加入填料，如水滑石等。但是这类填料自身的阻燃效果不明显，若要达到理想的阻燃效果，通常需要很高的添加量(40wt％以上)，这会明显削弱pp基体的机械性能。因此，还有待改善。

技术实现思路

1、为了提高聚丙烯的阻燃作用，本申请提供一种不易起燃的阻燃pp及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种不易起燃的阻燃pp，采用如下的技术方案：

3、一种不易起燃的阻燃pp，按照质量份数，包括以下原料：90-110份聚丙烯、1-5份十溴二苯乙烷、1-5份三氧化二锑、1-5份聚磷酸铵、1-5份三聚氰胺、0.01-1份抗氧剂、1-10份填料、1-10份玻璃纤维、1-3份椰壳、0.5-1.5份水滑石、1-3份偶联剂。

4、通过采用上述技术方案，以椰壳作为载体，负载水滑石，形成特殊的结构，使得水滑石不易团聚，有利于提高水滑石与聚丙烯基体的相容配合作用，也能充分发挥水滑石的效果。同时，特殊的结构同时联合玻璃纤维的网络结构，在聚丙烯体系中蔓延分布，分散均匀、不容易脱落。由于水滑石以特殊结构的方式在聚丙烯体系中协同发挥效果，所以水滑石的用量可以被大幅度降低，使聚丙烯具有优异的力学性能，同时还能良好阻燃、不易起燃。

5、当发生火灾时，水滑石受热分解，释放大量水和二氧化碳，从而有效稀释火焰中的可燃气体浓度，终止燃烧。水滑石中的碳酸根离子也可以有效吸收pp燃烧产生的氯化氢等气体，进一步缓解燃烧情况。

6、同时，椰壳和水滑石可以有效协同促进多孔碳层的形成，膨胀阻燃，包覆在基材表面，隔绝热量和氧气。

7、通过多种方式使得阻燃pp具有优异的阻燃性能。

8、而十溴二苯乙烷、三氧化二锑、聚磷酸铵、三聚氰胺则是将气相阻燃和固相阻燃的方式结合，能够减少燃烧时所产生的有害气体量，进一步辅助提高阻燃pp的阻燃作用。

9、另外，椰壳与水滑石、玻璃纤维的配合，可以增强椰壳与聚丙烯分子之间的分子作用力，使得机械互锁效应提高，并促使聚丙烯分子链以更加规则的方式排列，以提高力学性能。

10、优选的，所述水滑石为改性水滑石时，包括以下改性原料：普通水滑石、植酸十二钠、酒石酸，普通水滑石、植酸十二钠、酒石酸的摩尔比为1：(0.3-0.6)：(0.1-0.3)。

11、通过采用上述技术方案，使用植酸十二钠、酒石酸对普通水滑石进行改性，植酸十二钠、酒石酸被电正性的水滑石层间快速强力吸引，并稳定插层组装进水滑石层板间，使改性水滑石有更高的疏水性。

12、改性水滑石的层间距变大，反应活性位点变多，遇到火灾情况时，能更快、更强有力地响应，从而提高阻燃pp的阻燃效果。

13、并且，改性水滑石的结构发生改变，能够更多、更牢固地负载到椰壳上，不容易脱落，有效增加反应面积。

14、优选的，所述改性水滑石的制备方法包括以下步骤：

15、步骤a：将普通水滑石与水混合，制备成a液；将植酸十二钠、酒石酸与水混合，制备成b液；

16、步骤b：将a液与b液混合，将ph维持在6-7；并在55-65℃的条件下搅拌1-2h；

17、步骤c：固液分离，固体部分即为改性水滑石。

18、优选的，所述椰壳的质量份数为2-3份，改性水滑石的质量份数为0.5-1份。

19、通过采用上述技术方案，进一步限定椰壳和改性水滑石之间的用量配合关系。在该关系限定下，改性水滑石能够稳定负载在椰壳上，不造成浪费；也有助于提高阻燃pp的力学性能。

20、优选的，所述填料为滑石粉、云母、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种混合。

21、第二方面，本申请提供一种不易起燃的阻燃pp的制备方法，采用如下的技术方案：

22、一种不易起燃的阻燃pp的制备方法，包括以下步骤：

23、步骤1：将椰壳置于450-550℃的温度下煅烧，得到煅烧椰壳；

24、步骤2：将煅烧椰壳与水混合，配置成悬浊液；

25、步骤3：往悬浊液中加入水滑石混合，至均匀；

26、步骤4：将步骤3的物料置于150-180℃中老化处理45-70min；

27、步骤5：将步骤4的物料固液分离，取固体部分；固体部分为复合材料；

28、步骤6：将复合材料、聚丙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、聚磷酸铵、三聚氰胺、抗氧剂、填料、玻璃纤维、偶联剂混合至均匀，然后置于190-210℃的条件下共混，挤出、造粒，得到阻燃pp。

29、通过采用上述技术方案，将椰壳制备成生物炭以负载水滑石，形成特定结构，并与玻璃纤维共同配合，可以与聚丙烯基体之间具有良好的相容作用。在燃烧时，椰壳的存在也使得聚丙烯加热后的流动阻力增大，消耗热能；椰壳上负载的水滑石的羟基起到成炭剂的作用，进一步阻隔热量；剩余的热量则通过玻璃纤维的网络结构快速分散；通过多种手段使得阻燃pp不易起燃。

30、优选的，所述步骤1中，煅烧时间为15-30min。

31、通过采用上述技术方案，限定步骤1的煅烧时间，使椰壳不会过度成炭，也不会不成炭，形成目标载体，更好承载水滑石。

32、优选的，所述步骤6中，共混时间为5-15min。

33、通过采用上述技术方案，在特定温度下进一步限定共混时间，使得各种原料之间具有更充分的混合效果，以提高力学性能及阻燃效果。

34、综上所述，本申请具有以下有益效果：

35、1、由于本申请采用椰壳、水滑石、玻璃纤维等原料共同配合，形成特定的结构，可以有效降低水滑石的用量，使得阻燃pp有较高的力学性能；同时兼具了优异的阻燃效果。

36、2、本申请中优选采用十溴二苯乙烷、三氧化二锑、聚磷酸铵、三聚氰胺，将气相阻燃和固相阻燃的方式有机结合，能够有效减少燃烧时所产生的有害气体量，辅助提高阻燃pp的阻燃作用。

技术特征：

1.一种不易起燃的阻燃pp，其特征在于，按照质量份数，包括以下原料：90-110份聚丙烯、1-5份十溴二苯乙烷、1-5份三氧化二锑、1-5份聚磷酸铵、1-5份三聚氰胺、0.01-1份抗氧剂、1-10份填料、1-10份玻璃纤维、1-3份椰壳、0.5-1.5份水滑石、1-3份偶联剂。

2.根据权利要求1所述的不易起燃的阻燃pp，其特征在于：所述水滑石为改性水滑石时，包括以下改性原料：普通水滑石、植酸十二钠、酒石酸，普通水滑石、植酸十二钠、酒石酸的摩尔比为1：（0.3-0.6）：（0.1-0.3）。

3.根据权利要求2所述的不易起燃的阻燃pp，其特征在于：所述改性水滑石的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求2所述的不易起燃的阻燃pp，其特征在于：所述椰壳的质量份数为2-3份，改性水滑石的质量份数为0.5-1份。

5.根据权利要求1所述的不易起燃的阻燃pp，其特征在于：所述填料为滑石粉、云母、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种混合。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的不易起燃的阻燃pp的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的不易起燃的阻燃pp的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，煅烧时间为15-30min。

8.根据权利要求6所述的不易起燃的阻燃pp的制备方法，其特征在于：所述步骤6中，共混时间为5-15min。

技术总结
本申请涉及聚丙烯材料领域，更具体地说，它涉及一种不易起燃的阻燃PP及其制备方法。一种不易起燃的阻燃PP，按照质量份数，包括以下原料：90‑110份聚丙烯、1‑5份十溴二苯乙烷、1‑5份三氧化二锑、1‑5份聚磷酸铵、1‑5份三聚氰胺、0.01‑1份抗氧剂、1‑10份填料、1‑10份玻璃纤维、1‑3份椰壳、0.5‑1.5份水滑石、1‑3份偶联剂。本申请所制得的阻燃PP具有良好的力学性能、优异的阻燃效果、不易起燃、起燃后发烟量较低等优点。

技术研发人员：王聪,黄达成,王荣华
受保护的技术使用者：中山市祺瑞达工程塑料实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5