專利名稱：一種阻燃性聚丙烯復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種阻燃性聚丙烯復合材料，該復合材料還具有阻燃功能，本發明還 公開了該復合材料的制備方法。
背景技術：
聚丙烯是五大通用塑料之一，來源豐富，價格低廉，性能優良，是目前世界通用 塑料高性能化中最有發展前景的樹脂，市場非常大。通常聚丙烯極易燃燒，出于安全 考慮，有關部門已對一些應用領域作了較為嚴格的阻燃規定，就目前而言，通常在聚 丙烯基體中添加阻燃劑以提高其阻燃性，來擴大其應用范圍。目前，有關聚丙烯的阻燃產品大部分是以含鹵化物為阻燃劑制備的，這類產品阻 燃時，產生大量的帶有濃煙、毒性和腐蝕性氣體，進而造成環境污染，開發非鹵阻燃 的聚丙烯變得刻不容緩，但是常見的非鹵阻燃劑的加入往往會影響或降低聚丙烯的力 學性能，使其在某些領域的應用受到限制。如何在提高聚丙烯阻燃性能的同時又保持 其有良好的物理性能一直是本領域的技術人員希望解決的技術問題。參考中國發明專利ZL01810344.8,公開了一種《阻燃性聚丙烯數值組合物》(授 權公告號CN1168774C)，由于采用聚亞苯基醚樹脂(PPE)雖然提高了產品的抗沖擊 性、耐熱性，但實際應用中產品韌度較低，由于釆用乙烯基芳族化合物的氫化嵌段共 聚物，雖然使PPE樹脂在聚丙烯樹脂中得到均勻分散，但制得產品彎曲性能明顯下 降，極大的限制應用范圍。再參見中國發明專利200310103218.1，公開了《一種增韌阻燃聚丙烯組合物及 其制備方法》(授權公告號CN1257935Y)，該專利以聚磷酸銨作為阻燃劑，通過引入 改性極性彈性體接枝物來提高聚丙烯樹脂與阻燃劑的相容性，以提高產品沖擊性能。發明內容本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術現狀而另外提供一種阻燃 性聚丙烯復合材料，通過添加表面修飾改性過的無機納米顆粒來增強材料的各項力學 性能。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種上述阻燃性聚丙烯復合材料制備方 法，通過簡易的步驟來實現。本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為該阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于由以下原料重量比組成如下 聚丙烯為60 94份； 三聚氰胺類氮系阻燃劑為5 30份； 無機納米顆粒1 10份，上述的無機納米顆粒經過硅垸偶聯劑表面修飾。所述的三聚氰胺類氮系阻燃劑可以是一種或多種選自下述的化合物三聚氰胺聚 磷酸鹽，三聚氰胺氰尿酸鹽，三聚氰胺的衍生物，以三聚氰胺氰尿酸鹽為優選。所述的無機納米顆粒為一種或多種選自下述的化合物納米碳酸鈣、納米二氧化 硅、納米三氧化二鋁，以納米碳酸鈣為優選。所述的硅烷偶聯劑為一種或多種選自下述的化合物四甲氧基硅烷、乙烯基三甲 氧基硅垸、N — (e—氨乙基)一Y—氨丙基三甲氧基硅垸、Y —(甲基丙烯酰氧)丙基三 甲氧基硅烷。本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為該阻燃性聚丙烯復合材料 制備方法，其特征在于包括如下步驟① 表面改性修飾，將無機納米微粒和硅烷偶聯劑按照1:1 3:1的摩爾比加入容器 中，經超聲波分散10 30分鐘后，加入乙醇和水，在60 80。C的水浴中機械攪拌1.5 3小 時，再用氨水調節pH值到8.0 10，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經110 13(TC干燥 后，得到表面修飾改性的納米顆粒；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺類氮系阻燃劑及上述經表面修飾改性的無機納米顆 粒混合，保持溫度180 20(TC，壓力為0.1 1.0Mpa，共混時間為5 15分鐘。與現有技術相比，本發明的優點在于引入三聚氰胺類氮系阻燃劑，提高了產品 的阻燃性，用硅烷偶聯劑對無機納米顆粒進行表面修飾，不僅能夠提高納米顆粒的分 散性能，而且增加了納米顆粒與高分子材料之間的相容性，提高高分子材料的物理性 能，克服了因阻燃改性而引起的聚丙烯性能下降的問題，同時，無機納米顆粒自身又 具有阻燃性，進一步提高了產品的阻燃性能，另外，無機納米顆粒的引入還增強了三 聚氰胺類氮系阻燃劑在聚丙烯基體中的分散性，進一步降低了因阻燃改性而引起性能 下降，產生了協同作用。本發明制得產品缺口沖擊強度大于3kJ/m2，拉伸強度大于 20MPa可以應用于諸多工程領域。
具體實施方式
以下結合附圖
實施例對本發明作進一步詳細描述。實施例l:本實施例中的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法如下①表面改性修飾，將納米碳酸鈣顆粒和硅垸偶聯劑按照l:l的摩爾比加入三頸瓶中，經超聲波分散10分鐘后，加入乙醇和水，在80。C的水浴中機械攪拌2小時，再用氨水調節pH值到9.0，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經12(TC干燥后，得到表面修飾改性 的納米碳酸鈣顆粒；②混合，將聚丙烯、三聚氰胺氰尿酸鹽及上述經表面修飾改性的納米碳酸鈣顆粒 混合，保持溫度180 200。C，壓力為0.1Mpa，共混時間為5 15分鐘。其中，原料重量配比如下聚丙烯為81份，三聚氰胺氰尿酸鹽為14份，經過硅垸 偶聯劑表面修飾的納米碳酸鈣顆粒5份。三聚氰胺氰尿酸鹽可以用三聚氰胺聚磷酸鹽、 三聚氰胺的衍生物等其他三聚氰胺類氮系阻燃劑替代；硅烷偶聯劑可以是四甲氧基 硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、N—(e—氨乙基)一 Y—氨丙基三甲氧基硅烷或Y—(甲 基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；納米碳酸鈣顆粒還可以采用納米二氧化硅、納米三氧 化二鋁等無機納米顆粒替代。本實施例中的制得的阻燃性聚丙烯缺口沖擊強度大于3kJ/m2，拉伸強度大于 20MPa。實施例2，本實施例中的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法如下① 表面改性修飾，將納米二氧化硅和硅烷偶聯劑按照3:1的摩爾比加入三頸瓶中， 經超聲波分散30分鐘后，加入乙醇和水，在6(TC的水浴中機械攪拌1.5小時，再用氨水 調節pH值到8.0，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經110'C干燥后，得到表面修飾改性的 納米二氧化硅顆粒；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺類氮系阻燃劑及上述經表面修飾改性的納米二氧化 硅混合，保持溫度180 200'C，壓力為1.0Mpa，共混時間為5 15分鐘。其中，原料重量配比如下聚丙烯為87份，三聚氰胺氰尿酸鹽10份，納米二氧化 硅3份。本實施例中的制得的阻燃性聚丙烯缺口沖擊強度同樣也大于3kJ/m2，拉伸強度同 樣大于20MPa。實施例3:本實施例中的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法如下① 表面改性修飾，將納米碳酸鈣顆粒和硅烷偶聯劑按照2:1的摩爾比加入三頸瓶 中，經超聲波分散20分鐘后，加入乙醇和水，在7(TC的水浴中機械攪拌3小時，再用氨 水調節pH值到lO，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經13(TC干燥后，得到表面修飾改性 的納米碳酸鈣顆粒；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺氰尿酸鹽及上述經表面修飾改性的納米碳酸鈣顆粒 混合，保持溫度180-200°C，壓力為0.5Mpa，共混時間為5 15分鐘。其中，原料重量配比如下聚丙烯為77份，三聚氰胺氰尿酸鹽20份，納米碳酸鈣 顆粒3份。本實施例中的制得的阻燃性聚丙烯缺口沖擊強度同樣也大于3kJ/m2，拉伸強度同 樣大于20MPa。實施例4:本實施例中的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法如下① 表面改性修飾，將納米三氧化二鋁和硅烷偶聯劑按照l:l的摩爾比加入三頸瓶中，經超聲波分散10分鐘后，加入乙醇和水，在8(TC的水浴中機械攪拌2小時，再用氨 水調節pH值到9.0，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經120'C干燥后，得到表面修飾改性的納米三氧化二鋁；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺氰尿酸鹽及上述經表面修飾改性的納米三氧化二鋁顆粒混合，保持溫度180 200。C，壓力為0.1Mpa，共混時間為5 15分鐘。其中，原料重量配比如下聚丙烯為90份，三聚氰胺氰尿酸鹽5份，納米三氧化二 鋁5份。本實施例中的制得的阻燃性聚丙烯缺口沖擊強度同樣也大于3kJ/m2，拉伸強度同 樣大于20MPa。實施例5:本實施例中的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法如下① 表面改性修飾，將納米碳酸鈣顆粒和硅烷偶聯劑按照l:l的摩爾比加入三頸瓶 中，經超聲波分散10分鐘后，加入乙醇和水，在8(TC的水浴中機械攪拌2小時，再用氨 水調節pH值到9.0，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經120。C干燥后，得到表面修飾改性 的納米碳酸鈣顆粒；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺氰尿酸鹽及上述經表面修飾改性的納米碳酸鈣顆粒 混合，保持溫度180-200。C，壓力為0.1Mpa，共混時間為5 15分鐘。其中，原料重量配比如下聚丙烯為60份，三聚氰胺氰尿酸鹽30份，納米碳酸鈣 顆粒10份。本實施例中的制得的阻燃性聚丙烯缺口沖擊強度同樣也大于3kJ/m2，拉伸強度同 樣大于20MPa。實施例6:本實施例中的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法如下① 表面改性修飾，將納米碳酸鈣顆粒和硅垸偶聯劑按照l:l的摩爾比加入三頸瓶 中，經超聲波分散10分鐘后，加入乙醇和水，在80。C的水浴中機械攪拌2小時，再用氨 水調節pH值到9.0，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經12(TC干燥后，得到表面修飾改性 的納米碳酸鈣顆粒；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺氰尿酸鹽及上述經表面修飾改性的納米碳酸鈣顆粒 混合，保持溫度180 200。C，壓力為0.1Mpa，共混時間為5 15分鐘。其中，原料重量配比如下聚丙烯為94份，三聚氰胺氰尿酸鹽5份，納米碳酸鈣顆 粒1份。本實施例中的制得的阻燃性聚丙烯缺口沖擊強度同樣也大于3kJ/m2，拉伸強度同 樣大于20MPa。
權利要求
1、一種阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于由以下原料重量比組成如下聚丙烯為60～94份；三聚氰胺類氮系阻燃劑為5～30份；無機納米顆粒1～10份，上述的無機納米顆粒經過硅烷偶聯劑表面修飾。
2、 根據權利要求l所述的阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于所述的三聚氰胺類 氮系阻燃劑是一種或多種選自下述的化合物三聚氰胺聚磷酸鹽，三聚氰胺氰尿酸 鹽，三聚氰胺的衍生物。
3、 根據權利要求l所述的阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于所述的無機納米顆粒為一種或多種選自下述的化合物納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米三氧化二鋁。
4、 根據權利要求3所述的阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于所述的硅垸偶聯劑為一種或多種選自下述的化合物四甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅垸、N—(e—氨 乙萄一 Y —氨丙基三甲氧基硅垸、.Y —(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
5、 根據權利要求3所述的阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于所述的無機納米顆 粒經過硅烷偶聯劑表面修飾，具體步驟如下將無機納米微粒和硅烷偶聯劑按照1:1 3: l的摩爾比加入容器中，經超聲波分散10 30分鐘后，加入乙醇和水，在60 80'C的水浴 中機械攪拌1.5 3小時，再用氨水調節pH值到8.0 10，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經 110 130'C干燥后，得到表面修飾改性的納米顆粒。
6、 根據權利要求1 4所述的阻燃性聚丙烯復合材料制備方法，其特征在于包括如 下歩驟-① 表面改性修飾，將無機納米微粒和硅烷偶聯劑按照1:1 3:1的摩爾比加入容器 中，經超聲波分散10 30分鐘后，加入乙醇和水，在60 8(TC的水浴中機械攪拌1.5 3小 時，再用氨水調節pH值到8.0 10，然后冷卻、過濾、洗滌，最后經110 13(TC千燥 后，得到表面修飾改性的納米顆粒；② 混合，將聚丙烯、三聚氰胺類氮系阻燃劑及上述經表面修飾改性的無機納米顆 粒混合，保持溫度18(K200。C，壓力為0.1 1.0Mpa，共混時間為5 15分鐘。
全文摘要
一種阻燃性聚丙烯復合材料，其特征在于由以下原料重量比組成如下聚丙烯為60～94份；三聚氰胺類氮系阻燃劑為5～30份；無機納米顆粒1～10份，上述的無機納米顆粒經過硅烷偶聯劑表面修飾。本發明還公開了該復合材料的制備方法。與現有技術相比，本發明的優點在于引入三聚氰胺類氮系阻燃劑，提高了產品的阻燃性，用硅烷偶聯劑對無機納米顆粒進行表面修飾，不僅能夠提高納米顆粒的分散性能，而且增加了納米顆粒與高分子材料之間的相容性，提高高分子材料的物理性能，克服了因阻燃改性而引起的聚丙烯性能下降的問題。
文檔編號C08K5/3492GK101235175SQ20081005923
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月14日 優先權日2008年1月14日
發明者俞豪杰, 曹忠偉, 熊本奎, 立 王, 王建軍, 胡小良 申請人:寧波永發新材料發展有限公司