專利名稱：：一種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無鹵阻燃聚烯烴材料，尤其涉及一種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚烯烴具有綜合力學(xué)性能好、無毒質(zhì)輕、耐腐蝕易加工和成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于包裝、建材、汽車、辦公用品及日用品等行業(yè)。隨著社會的進(jìn)步，人們對材料的安全性尤其是材料的阻燃性能有了更高的要求，而聚烯烴是易燃材料，燃燒發(fā)熱量大，熔滴現(xiàn)象嚴(yán)重，極易傳播火焰，這使得聚烯烴的阻燃改性成為拓展其應(yīng)用的重要手段。傳統(tǒng)的阻燃改性方法是添加含鹵的阻燃劑，但含鹵的阻燃劑在燃燒時(shí)放出的氣體會危害人體健康、污染環(huán)境，因此近幾年更加安全的無鹵阻燃聚烯烴材料成為研究開發(fā)的熱點(diǎn)。無鹵阻燃技術(shù)目前也日益成熟。無鹵阻燃劑主要有金屬氫氧化物、磷系阻燃劑等，但在實(shí)際應(yīng)用中直接使用此類無鹵阻燃劑效果并不理想，一方面阻燃劑填充量大，影響材料性能，另一方面阻燃劑價(jià)格昂貴，不宜市場化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種力學(xué)性能優(yōu)良、阻燃效果良好、安全無毒的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包括以下組分及重量份數(shù)為原料聚烯烴50-85;聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒10-20;含氮阻燃劑5-30。所述的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯_乙酸乙烯酯共聚物、乙烯_丙烯共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚物、乙烯_丁烯共聚物、乙烯_己烯共聚物、乙烯_丙烯_丁二烯三元共聚物中的一種或幾種。所述的聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒是由聚烯烴接枝物和處理蒙脫土預(yù)混、造粒制得，二者重量份數(shù)為聚烯烴接枝物70-80;處理蒙脫土20-30。所述的聚烯烴接枝物為聚烯烴與馬來酸酐、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、氧化聚乙烯中的一種或幾種生成的接枝率不小于0.5%的接枝共聚物，接枝率優(yōu)選O.5%30%。所述的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯_乙酸乙烯酯共聚物、乙烯_丙烯共聚物、4乙烯_丙烯酸酯共聚物、乙烯_丁烯共聚物、乙烯_己烯共聚物、乙烯_丙烯_丁二烯三元共聚物中的一種或幾種。所述的處理蒙脫土是由蒙脫土和含氮化合物鹵化氫鹽通過陽離子交換制得，二者重量份數(shù)為蒙脫土15-60;含氮化合物卣化氫鹽40-85。所述的蒙脫土為陽離子交換能力在45-500mequiv.100g—1之間的原土；所述的含氮化合物卣化氫鹽包括含氮化合物溴化氫鹽或含氮化合物氯化氫鹽。所述的含氮化合物包括三聚氰胺、磷酸胺、脲酸胺或脲磷酸胺，優(yōu)選三聚氰胺。所述的含氮阻燃劑選自平均聚合度在80-5000之間的聚磷酸胺、脲磷酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺、磷酸胺、硫酸胺中的一種或幾種，優(yōu)選聚磷酸胺。—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)處理蒙脫土的制備將蒙脫土分散于去離子水中，濃度為lwt%-25wt^，在50-10(TC攪拌2_6小時(shí)，加入含氮化合物鹵化氫鹽，蒙脫土和含氮化合物鹵化氫鹽的重量份數(shù)為15-60:40-85，在50-10(TC攪拌0.5-5小時(shí)，過濾，使用大量去離子水洗滌濾餅直至無殘留鹵離子，真空50°C-8(rC干燥2-8小時(shí)得處理蒙脫土；(2)聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將聚烯烴接枝物和處理蒙脫土按重量份數(shù)70-80:20-30預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒；(3)無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備將聚烯烴、聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和含氮阻燃劑按重量份數(shù)50-85:10-20:5-30預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料。蒙脫土原土是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的硅鋁鹽粘土，厚度在1納米左右，長度在501000納米之間。層狀結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)，均勻分散的蒙脫土納米復(fù)合材料可以使聚合物材料的力學(xué)強(qiáng)度、彈性模量、熱變形溫度、熱傳導(dǎo)性能及氣體阻隔性能等大幅改善。本發(fā)明采用納米蒙脫土技術(shù)，利用納米蒙脫土復(fù)合材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，加以無鹵阻燃劑和含氮化合物協(xié)同作用，制備無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備方法工藝合理，操作簡單，充分利用蒙脫土固有的優(yōu)良性能，制得的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料具有良好的阻燃性能以及很好的力學(xué)、熱學(xué)性能，同時(shí)成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟第一步三聚氰胺蒙脫土制備[OO36](1)將蒙脫土原土(陽離子交換能力為45mequiv.100g—0分散于去離子水中，濃度為9wt^，在7(TC攪拌4小時(shí)；(2)按蒙脫土、三聚氰胺溴化氫鹽30重量份、70重量份加入三聚氰胺溴化氫鹽，在7(TC攪拌4小時(shí)；(3)過濾，使用大量去離子水洗滌濾餅直至無殘留鹵離子(用硝酸銀檢測)；(4)真空8(TC干燥2小時(shí)得到三聚氰胺蒙脫土；第二步聚丙烯馬來酸酐接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將70份聚丙烯馬來酸酐接枝物(接枝率為1%)和30份三聚氰胺蒙脫土預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到聚丙烯馬來酸酐接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒；第三步無鹵阻燃聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料的制備將聚丙烯、聚丙烯馬來酸酐接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和聚磷酸胺(平均聚合度為80)按表1所示的重量份數(shù)預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料。表1實(shí)施例1的無鹵阻燃聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料的性能編聚聚丙烯馬聚拉伸斷裂彎曲強(qiáng)彎曲模沖擊強(qiáng)度UL-9號丙來酸酐接磷強(qiáng)度伸長度量(KJ/m2)4烯枝物/蒙酸(Mp率(％)(Mpa(Mpa脫土復(fù)合胺a)))母粒11000034.729837.815864.5V228510533.128442.718604.2VO370151531.424745.320343.8VO450203030.824446.220153.5VO從表1可見，基于蒙脫土的增強(qiáng)作用，無鹵阻燃聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料燃燒性能明顯改善，且力學(xué)性能得到很好的保持，甚至有所提高。實(shí)施例2—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟第一步三聚氰胺蒙脫土的制備(1)將蒙脫土原土(陽離子交換能力為150mequiv.100g—0分散于去離子水中，濃度為14wt^，在6(TC攪拌5.5小時(shí)；(2)按蒙脫土、三聚氰胺氯化氫鹽22重量份、78重量份加入三聚氰胺氯化氫鹽，在85"C攪拌1.2小時(shí)；(3)過濾，使用大量去離子水洗滌慮餅直至無殘留鹵離子(用硝酸銀檢測)；(4)真空72。C干燥3.5小時(shí)得到三聚氰胺蒙脫土；第二步聚乙烯馬來酸酐接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將80份聚乙烯馬來酸酐接枝物(接枝率為5%)和20份三聚氰胺蒙脫土預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到聚乙烯馬來酸酐接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒；第三步無鹵阻燃聚乙烯/蒙脫土復(fù)合材料的制備6將聚乙烯、聚乙烯馬來酸酐接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和聚磷酸胺(平均聚合度為200)按表2所示重量份數(shù)預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃聚乙烯/蒙脫土復(fù)合材料。表2實(shí)施例2的無鹵阻燃聚乙烯/蒙脫土復(fù)合材料的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表2可見，無鹵阻燃聚乙烯/蒙脫土復(fù)合材料燃燒性能明顯改善，且力學(xué)性能得到很好的保持，甚至有所提高，這是由于蒙脫土的增強(qiáng)作用。實(shí)施例3—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟第一步磷酸胺蒙脫土的制備(1)將蒙脫土原土(陽離子交換能力為220mequiv.100g—0分散于去離子水中，濃度為lwt^，在5(TC攪拌2小時(shí)；(2)按蒙脫土、磷酸胺氯化氫鹽50重量份、50重量份加入磷酸胺氯化氫鹽，在50°C攪拌O.5小時(shí)；(3)過濾，使用大量去離子水洗滌慮餅直至無殘留鹵離子(用硝酸銀檢測)；(4)真空5(TC干燥5小時(shí)得到磷酸胺蒙脫土；第二步乙烯-丙烯共聚物甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將75份乙烯-丙烯共聚物甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝物(接枝率為10%)和25份磷酸胺蒙脫土預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到乙烯-丙烯共聚物甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒；第三步無鹵阻燃乙烯_丙烯共聚物/蒙脫土復(fù)合材料的制備將乙烯-丙烯共聚物、乙烯_丙烯共聚物甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和三聚氰胺(平均聚合度為1000)按重量份數(shù)62:18:20預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃乙烯_丙烯共聚物/蒙脫土復(fù)合材料。實(shí)施例4—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟第一步脲磷酸胺蒙脫土的制備(1)將蒙脫土原土(陽離子交換能力為.100g—0分散于去離子水中，濃度為25wt^，在10(TC攪拌6小時(shí)；(2)按蒙脫土、脲磷酸胺氯化氫鹽15重量份、85重量份加入脲磷酸胺氯化氫鹽，在IO(TC攪拌5小時(shí)；(3)過濾，使用大量去離子水洗滌慮餅直至無殘留鹵離子(用硝酸銀檢測)；(4)真空65t:干燥7.5小時(shí)得到脲磷酸胺蒙脫土；第二步乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物丙烯酸接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將78份乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物丙烯酸接枝物(接枝率為30%)和22份脲磷酸胺蒙脫土預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到乙烯_丙烯_丁二烯三元共聚物丙烯酸接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒；第三步無鹵阻燃聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料的制備將聚丙烯、乙烯_丙烯_丁二烯三元共聚物丙烯酸接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和硫酸胺(平均聚合度為5000)按重量份數(shù)74:10:16預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料。實(shí)施例5—種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟第一步脲酸胺蒙脫土的制備(1)將蒙脫土原土(陽離子交換能力為500mequiv.100g—0分散于去離子水中，濃度為10wt^，在8(TC攪拌3小時(shí)；(2)按蒙脫土、脲酸胺氯化氫鹽60重量份、40重量份加入脲酸胺氯化氫鹽，在8(TC攪拌3小時(shí)；(3)過濾，使用大量去離子水洗滌慮餅直至無殘留鹵離子(用硝酸銀檢測)；(4)真空6(TC干燥8小時(shí)得到脲酸胺蒙脫土；第二步乙烯-丁烯共聚物丙烯酸接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將72份乙烯-丁烯共聚物丙烯酸接枝物(接枝率大于0.5%)和28份脲酸胺蒙脫土預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到乙烯_丁烯共聚物丙烯酸接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒；第三步無鹵阻燃乙烯_丁烯共聚物/蒙脫土復(fù)合材料的制備將乙烯-丁烯共聚物、乙烯_丁烯共聚物丙烯酸接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和硫酸胺(平均聚合度為500)按重量份數(shù)68:12:20預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃乙烯_丁烯共聚物/蒙脫土復(fù)合材料。權(quán)利要求一種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包括以下組分及重量份數(shù)為原料聚烯烴50-85；聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒10-20；含氮阻燃劑5-30。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯_乙酸乙烯酯共聚物、乙烯_丙烯共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚物、乙烯_丁烯共聚物、乙烯_己烯共聚物、乙烯_丙烯_丁二烯三元共聚物中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒是由聚烯烴接枝物和處理蒙脫土預(yù)混、造粒制得，二者重量份數(shù)為聚烯烴接枝物70-80;處理蒙脫土20-30。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚烯烴接枝物為聚烯烴與馬來酸酐、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、氧化聚乙烯中的一種或幾種生成的接枝率不小于O.5%的接枝共聚物，接枝率優(yōu)選0.5%30%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯_乙酸乙烯酯共聚物、乙烯_丙烯共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚物、乙烯_丁烯共聚物、乙烯_己烯共聚物、乙烯_丙烯_丁二烯三元共聚物中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的處理蒙脫土是由蒙脫土和含氮化合物鹵化氫鹽通過陽離子交換制得，二者重量份數(shù)為蒙脫土15-60;含氮化合物卣化氫鹽40-85。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的蒙脫土為陽離子交換能力在45-500mequiv.100g—1之間的原土；所述的含氮化合物鹵化氫鹽包括含氮化合物溴化氫鹽或含氮化合物氯化氫鹽。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的含氮化合物包括三聚氰胺、磷酸胺、脲酸胺或脲磷酸胺，優(yōu)選三聚氰胺。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料，其特征在于，所述的含氮阻燃劑選自平均聚合度在80-5000之間的聚磷酸胺、脲磷酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺、磷酸胺、硫酸胺中的一種或幾種，優(yōu)選聚磷酸胺。10.—種如權(quán)利要求l所述的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)處理蒙脫土的制備將蒙脫土分散于去離子水中，濃度為lwt%-25^%，在50-1001:攪拌2-6小時(shí)，加入含氮化合物鹵化氫鹽，蒙脫土和含氮化合物鹵化氫鹽的重量份數(shù)為15-60:40-85，在50-10(TC攪拌0.5-5小時(shí)，過濾，使用大量去離子水洗滌濾餅直至無殘留鹵離子，真空50°C-8(TC干燥2-8小時(shí)得處理蒙脫土；(2)聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒的制備將聚烯烴接枝物和處理蒙脫土按重量份數(shù)70-80:20-30預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒；(3)無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料的制備將聚烯烴、聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒和含氮阻燃劑按重量份數(shù)50-85:10-20:5-30預(yù)混，然后在擠出機(jī)中擠出造粒，得到無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料。全文摘要本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料及其制備方法，所述的復(fù)合材料包括以下組分及重量份數(shù)為原料聚烯烴50-85；聚烯烴接枝物/蒙脫土復(fù)合母粒10-20；含氮阻燃劑5-30。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備方法工藝合理，操作簡單，充分利用蒙脫土固有的優(yōu)良性能，制得的無鹵阻燃聚烯烴/蒙脫土復(fù)合材料具有良好的阻燃性能以及很好的力學(xué)、熱學(xué)性能，同時(shí)成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。文檔編號C08K9/00GK101747547SQ200810204070公開日2010年6月23日申請日期2008年12月4日優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日發(fā)明者張冠,解廷秀申請人:上海杰事杰新材料股份有限公司