本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料及其制備方法。
二、
背景技術(shù)：
聚乙烯作為產(chǎn)量最大的通用塑料之一，其制品大量應(yīng)用于電線電纜、電子電氣設(shè)備、家裝及汽車等行業(yè)。但聚乙烯的氧指數(shù)很低，僅為17.4，且本身屬易燃材料，這極大地限制了聚乙烯更廣泛的應(yīng)用。隨著相關(guān)法規(guī)要求的進(jìn)一步嚴(yán)格，研究開(kāi)發(fā)高效、環(huán)境友好的阻燃聚乙烯已勢(shì)在必行。
可膨脹石墨無(wú)鹵、無(wú)毒、低煙，用于阻燃材料符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。作為一種物理膨脹型阻燃劑，受熱膨脹時(shí)，在基體材料表面形成多層致密、穩(wěn)定的膨脹炭層，具有顯著的隔氧、隔熱的作用，能夠促進(jìn)聚合物材料的交聯(lián)成炭作用,從而更為有效的抑制聚合物的進(jìn)一步受熱分解，提高聚合物材料炭層骨架結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。但單一的可膨脹石墨阻燃效果相對(duì)較低，需要添加聚磷酸銨、氫氧化鎂、紅磷等阻燃劑與之協(xié)效才能發(fā)揮其良好的效果，但可膨脹石墨之間存在較強(qiáng)的范德華作用力，造成可膨脹石墨易團(tuán)聚和不易分散在聚合物基體中，會(huì)降低復(fù)合材料的阻燃和力學(xué)性能。
三、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料，其特點(diǎn)在于：
所述阻燃復(fù)合材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：
其中：所述含磷離子液體修飾可膨脹石墨是由含磷離子液體和可膨脹石墨按質(zhì)量比1:1～2混合構(gòu)成。
所述的含磷離子液體結(jié)構(gòu)式為1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑甲基磷酸酯鹽或1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽。
所述的可膨脹石墨在700～900℃高溫?zé)崽幚?～5min，測(cè)得其體積膨脹率≥300mL/g。
所述的相容劑為聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐或聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯。
所述的抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑168。
上述含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
1)將含磷離子液體加到球磨機(jī)中，然后加入可膨脹石墨，機(jī)械球磨0.5-1小時(shí)，獲得含磷離子液體修飾可膨脹石墨；
2)稱取聚乙烯顆粒，與含磷離子液體修飾可膨脹石墨、相容劑、抗氧劑經(jīng)分散混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到目標(biāo)產(chǎn)物含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料。
本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
本發(fā)明先以含磷咪唑基表面修飾可膨脹石墨，離子液體與可膨脹石墨存在陽(yáng)離子-π和π-π共軛和范德華相互作用力，離子液體能夠包覆在可膨脹石墨表面，形成含磷離子液體修飾可膨脹石墨，含磷離子液體與可膨脹石墨協(xié)效成碳阻燃作用，相容劑改善修飾可膨脹石墨的分散性，使聚乙烯復(fù)合材料具有良好的阻燃性能。本發(fā)明這種功能化可膨脹石墨的方法簡(jiǎn)單有效，且可以保持聚乙烯較好的力學(xué)性能，適用于批量化生產(chǎn)。
四、具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但是，實(shí)施例不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1～5的各組分的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。
下述實(shí)施例所用可膨脹石墨購(gòu)自山東青島海達(dá)石墨有限公司(牌號(hào)KP9935300，灰分≤1.0％；揮發(fā)度≤15％；膨脹體積率≥300ml/g)。
實(shí)施例1
本實(shí)施例按如下步驟制備含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料：
1)將含磷離子液體1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯鹽加到球磨機(jī)中，然后按質(zhì)量比1:1加入可膨脹石墨，機(jī)械球磨0.5小時(shí)，獲得含磷離子液體修飾可膨脹石墨。
2)稱取聚乙烯顆粒，與含磷離子液體修飾可膨脹石墨、相容劑聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐、抗氧劑1010經(jīng)分散混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到目標(biāo)產(chǎn)物含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例按如下步驟制備含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料：
1)將含磷離子液體1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯鹽加到球磨機(jī)中，然后按質(zhì)量比1:2加入可膨脹石墨，機(jī)械球磨0.5小時(shí)，獲得含磷離子液體修飾可膨脹石墨。
2)稱取聚乙烯顆粒，與含磷離子液體修飾可膨脹石墨、相容劑聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐、抗氧劑1010經(jīng)分散混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到目標(biāo)產(chǎn)物含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料。
實(shí)施例3
本實(shí)施例按如下步驟制備含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料：
1)將含磷離子液體1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽加到球磨機(jī)中，然后按質(zhì)量比1:2加入可膨脹石墨，機(jī)械球磨0.5小時(shí)，獲得含磷離子液體修飾可膨脹石墨。
2)稱取低密度聚乙烯顆粒，與含磷離子液體修飾可膨脹石墨、相容劑聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐、抗氧劑1010經(jīng)分散混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到目標(biāo)產(chǎn)物含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料。
實(shí)施例4
本實(shí)施例按如下步驟制備含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料：
1)將含磷離子液體1-乙基-3-甲基咪唑甲基磷酸酯鹽加到球磨機(jī)中，然后按質(zhì)量比1:1加入可膨脹石墨，機(jī)械球磨0.5小時(shí)，獲得含磷離子液體修飾可膨脹石墨。
2)稱取低密度聚乙烯顆粒，與含磷離子液體修飾可膨脹石墨、相容劑聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐、抗氧劑1010經(jīng)分散混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到目標(biāo)產(chǎn)物含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料。
實(shí)施例5
本實(shí)施例按如下步驟制備含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料：
1)將含磷離子液體1-乙基-3-甲基咪唑甲基磷酸酯鹽加到球磨機(jī)中，然后按質(zhì)量比1:2加入可膨脹石墨，機(jī)械球磨0.5小時(shí)，獲得含磷離子液體修飾可膨脹石墨。
2)稱取低密度聚乙烯顆粒，與含磷離子液體修飾可膨脹石墨、相容劑聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐、抗氧劑1010經(jīng)分散混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到目標(biāo)產(chǎn)物含磷離子液體修飾可膨脹石墨/聚乙烯阻燃復(fù)合材料。
通過(guò)上述步驟制備制備的阻燃復(fù)合材料的各性能指標(biāo)也列于表1。
表1