一种高强度可降解阻燃型复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于可降解阻燃材料，具体涉及一种高强度可降解阻燃型复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯，化学式为coc6h4cooch2ch2o(简称pet)，由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。pet在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，同时具有较好的抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性和尺寸稳定性，已广泛应用于面料、包装材料以及工程塑料等领域。但是pet的阻燃性能很差，遇到明火很容易发生燃烧，严重限制了其在生产生活中的应用。因此，如何提高pet的阻燃性能成为提高其应用的关键。

2、目前，现有技术中提高pet阻燃性能的主要方法为向pet中添加阻燃剂，从而改善pet的阻燃性。虽然这种方法能够提高阻燃剂的阻燃性能，但是由于阻燃剂与pet的相容性较差，且市场上的阻燃性能参差不齐，为了能够使其阻燃效果符合要求，往往需要牺牲其力学性能，导致了pet复合材料性能的大幅度下降，且成本增加，反而降低了pet复合材料的市场竞争力。

3、因此，如何在保证pet材料具有很好力学性能的基础上，提高其阻燃性能，成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强度可降解阻燃型复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的高强度可降解阻燃型复合材料不仅具有优异的力学性能，同时还具有很好的阻燃性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种高强度可降解阻燃型复合材料，按质量份数计，包括以下原料：pet：72~85份、阻燃剂：0.2~0.5份、改性纤维：1.0~1.5份、改性木质素：12~20份、相容剂：5~10份、抗氧剂：0.3~1.0份和润滑剂：0.5~0.8份；

4、所述阻燃剂为ceppa、bcppo和水滑石；所述改性纤维为硅系阻燃剂改性的纤维；所述改性木质素为偶联剂和植酸改性的木质素。

5、优选地，所述水滑石的粒径为5~30μm。

6、优选地，所述ceppa、bcppo和水滑石的质量比为（3~5）：（1~3）：（0.8~1）。

7、优选地，所述硅系阻燃剂为聚硅氧烷、硅胶或硅树脂。

8、优选地，所述改性纤维中纤维和硅系阻燃剂的质量比为1：（0.01~0.2）。

9、优选地，所述偶联剂为偶联剂kh550或偶联剂kh560。

10、优选地，所述改性木质素的制备方法包括以下步骤：

11、（1）将木质素和偶联剂溶液混合后进行偶联改性，得到偶联改性的木质素；

12、（2）将所述步骤（1）得到的偶联改性的木质素和植酸溶液混合后进行水浴改性，得到改性木质素。

13、优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；所述抗氧剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂1010；所述润滑剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。

14、本发明还提供了上述技术方案所述高强度可降解阻燃型复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

15、将pet、阻燃剂、改性纤维、改性木质素、相容剂、抗氧剂和润滑剂混合，然后进行熔融挤出，得到高强度可降解阻燃型复合材料。

16、本发明还提供了上述技术方案所述高强度可降解阻燃型复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的高强度可降解阻燃型复合材料在蜡烛容器中的应用。

17、本发明通过采用复合阻燃剂，相对于单一类型的阻燃剂相比，具有更好的阻燃效果，通过采用水滑石作为阻燃剂，不仅具有成本低、易获得、无毒和无刺激性等优点，同时相对于其他的阻燃剂，相容性好，并且在高温下，水滑石可失去层间水及层板上羟基脱水并以水蒸气形式散发掉，分解释放出水和co2气体，吸收大量的热并且稀释氧气的浓度，从而降低聚合物燃烧表面的温度，阻止聚合物的进一步降解，起到阻燃的作用；水滑石的特殊层状结构还使其具有较大的表面积和表面吸附活性中心，能吸附有害气体特别是酸性气体，因而起到阻燃和抑烟的双重功能；通过使用硅系阻燃剂对纤维进行改性，一方面可以提高改性纤维的阻燃性能，在燃烧时能够形成保护层，并生成游离基捕捉活性中间体，从而达到阻燃的效果，另一方面可以提高纤维与pet的相容性，从而可以起到提高pet复合材料力学性能的效果；以木质素作为原料，不仅成本低，且具有很好的可降解性能，可以提高复合材料的可降解性能；通过使用偶联剂和植酸对木质素进行改性，不仅提高了木质素的阻燃性能，同时可以提高木质素与pet材料之间的相容性，从而提高木质素在pet复合材料中的可分散性能，进而利用木质素提高了复合材料的力学性能。实验结果表明，本发明提供的高强度可降解阻燃型复合材料的拉伸强度为150~165mpa，冲击强度为12~13kj/m2，极限氧指数为35~36.5%。

技术特征：

1.一种高强度可降解阻燃型复合材料，按质量份数计，包括以下原料：pet：72~85份、阻燃剂：0.2~0.5份、改性纤维：1.0~1.5份、改性木质素：12~20份、相容剂：5~10份、抗氧剂：0.3~1.0份和润滑剂：0.5~0.8份；

2.根据权利要求1所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述水滑石的粒径为5~30μm。

3.根据权利要求2所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述ceppa、bcppo和水滑石的质量比为（3~5）：（1~3）：（0.8~1）。

4.根据权利要求1所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述硅系阻燃剂为聚硅氧烷、硅胶或硅树脂。

5.根据权利要求1所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述改性纤维中纤维和硅系阻燃剂的质量比为1：（0.01~0.2）。

6.根据权利要求1所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述偶联剂为偶联剂kh550或偶联剂kh560。

7.根据权利要求1所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述改性木质素的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的高强度可降解阻燃型复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；所述抗氧剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂1010；所述润滑剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。

9.权利要求1~8任意一项所述高强度可降解阻燃型复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

10.权利要求1~8任意一项所述高强度可降解阻燃型复合材料或权利要求9所述制备方法制备得到的高强度可降解阻燃型复合材料在蜡烛容器中的应用。

技术总结
本发明提供了一种高强度可降解阻燃型复合材料及其制备方法和应用，属于可降解阻燃材料技术领域。本发明提供的高强度可降解阻燃型复合材料，按质量份数计，包括以下原料：PET：72~85份、阻燃剂：0.2~0.5份、改性纤维：1.0~1.5份、改性木质素：12~20份、相容剂：5~10份、抗氧剂：0.3~1.0份和润滑剂：0.5~0.8份；所述改性纤维为硅系阻燃剂改性的纤维；所述改性木质素为偶联剂和植酸改性的木质素。本发明通过加入纤维和木质素来提高复合材料的力学性能，并通过对纤维和木质素进行改性，提高了这些组分与PET的相容性，从而在提高了复合材料阻燃性的基础上提高了力学性能。

技术研发人员：王立新
受保护的技术使用者：大连达伦特香氛科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14