CN103525055A - 一种双聚合物组分阻燃复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双聚合物组分阻燃复合材料，属于高分子材料领域，由阻燃剂和聚合物组成，所述阻燃剂选自聚磷酸铵，季戊四醇，磷酸三苯酯，硼酸锌，液晶阻燃剂中的至少两种，所述阻燃剂的重量百分含量为9%-15％；所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龙、聚氯乙烯、环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶中的其中两种组分，且所述两种组分形成两相分离的双连续相，还提供了这种双聚合物组分阻燃复合材料的制备方法。本发明的双聚合物组分阻燃复合材料阻燃剂用量少，且兼具较好的阻燃性能和力学性能，具有很好的环保价值和经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种双聚合物组分阻燃复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，在阻燃材料领域，常常采用高分子聚合物为基体，将阻燃剂混于高分子聚合基体内形成高分子阻燃复合材料。而制备这种高分子阻燃复合材料的方法往往采用机械共混法、熔融挤压法、溶液共混法、插层复合法和原位分散聚合法。
目前常见的高分子阻燃复合材料，往往存在以下缺点：一是阻燃剂的用量较大，阻燃剂的质量百分含量往往在20%以上，甚至在30%以上，这么大的阻燃剂用量，一方面成本较高，另一方面高含量的阻燃剂会导致环境污染；二是阻燃性能仍然不能满足日益提高的要求；三是力学性能也较低。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种阻燃剂用量较少，同时阻燃性能和力学性能较高的双聚合物组分阻燃复合材料，以解决上述的问题。
采用的技术方案是：
一种双聚合物组分阻燃复合材料，由阻燃剂和聚合物组成，
所述阻燃剂选自聚磷酸铵，季戊四醇，磷酸三苯酯，硼酸锌，液晶阻燃剂中的至少两种，所述阻燃剂的重量百分含量为9%-15％；
所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龙、聚氯乙烯、环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶中的其中两种组分，且所述两种组分形成两相分离的双连续相。
本方案在众多阻燃剂和聚合物中，筛选出了合适的种类，所述的双连续相，是指二种不相容的聚合物共混后形成的两相都是连续的，几乎没有其中一相被另一相隔断的情形。这样组分和结构的阻燃材料，阻燃剂可以主要分布在其中一种聚合物中形成阻燃相，主要起阻燃作用，而在另外一种聚合物中少量甚至没有分布，形成非阻燃相，这样就大大减少了阻燃剂的用量，也就降低了原料成本并减少了阻燃剂的造成的环境污染。同时，阻燃剂的分布更集中，阻燃性能比传统的高分子阻燃材料更佳。另一方面，这种结构的材料，非阻燃相由于几乎不含阻燃剂，所以为几乎纯净的某一种聚合物，从而可以起到明显的力学支撑作用，抑制材料的裂纹的扩展，使得阻燃材料的力学性能明显增强。
作为优选的技术方案：所述阻燃剂的重量百分含量为10%-12％。
经过大量实验研究表明，这种含量的阻燃剂，可以进一步兼顾阻燃性能和环保效果。
作为进一步优选的技术方案：所述阻燃剂的重量百分含量为10.6%。
经过大量实验研究表明：10.6%的阻燃剂含量，并辅以本发明的聚合物的形态，得到的双聚合物组分阻燃复合材料具有更好的阻燃性能。
作为优选的技术方案：所述聚合物选自聚乙烯和聚碳酸酯。
作为进一步优选的技术方案，聚乙烯和聚碳酸酯的质量比为5.5:4.5。
作为优选的技术方案：所述聚合物选自聚丙烯和聚碳酸酯。
作为进一步优选的技术方案，聚丙烯和聚碳酸酯的质量比为5.2:4.8。
经过大量实验研究表明：这样的聚合物选择，制得的双聚合物组分阻燃复合材料具有更优的力学性能。
作为更进一步优选的技术方案：所述的阻燃剂为聚磷酸铵和季戊四醇，两者的质量比为1:2。
经过大量实验研究表明：合适比例的聚乙烯和聚碳酸酯，并采用聚磷酸铵和季戊四醇作为阻燃剂，并采用合适的比例，可以达到更加的阻燃性能和力学性能。而且相对于现有的成分复杂的阻燃复合材料，本方案所需要的原料组分简单易得，成本更低，适用于工业应用。
本发明的目的之二在于提供一种上述双聚合物组分阻燃复合材料的制备方法，所采用的技术方案是：采用母料法，将阻燃剂与其中一种聚合物熔融共混或机械研磨制得母料，然后再与另外一种聚合物熔融共混，即得。
本发明筛选出了合适的阻燃剂和聚合物，并将聚合物制备成双连续相，从而产生的有益效果是，阻燃剂用量明显减少，从而降低成本减少污染，同时具有较好的阻燃性能和力学性能。具有很好的环保价值和经济价值。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
一种双聚合物组分阻燃复合材料，其组分为：聚磷酸铵8g，磷酸三苯酯10g，聚乙烯80g，聚碳酸酯102g；
制备方法：取聚碳酸酯102g，聚磷酸铵8g，磷酸三苯酯10g，于245℃在双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，制得母料，然后与聚乙烯80g，在高速搅拌机机械共混10分钟，于235℃单螺杆注塑机中注塑成型燃烧和力学测试样条，测试得到的阻燃材料的氧指数为29，拉伸强度为37.1MPa、断裂伸长率为160%。
实施例2
一种双聚合物组分阻燃复合材料，其组分为：聚磷酸铵8g，季戊四醇10g，聚乙烯80g，聚碳酸酯102g；
制备方法：取聚碳酸酯102g，聚磷酸铵8g，季戊四醇10g，于245℃在双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，制得母料，然后与聚乙烯80g，在高速搅拌机机械共混10分钟，于235℃单螺杆注塑机中注塑成型燃烧和力学测试样条，测试得到的阻燃材料的氧指数为33，拉伸强度为37.2MPa、断裂伸长率为162%。
实施例3
一种双聚合物组分阻燃复合材料，其组分为：聚磷酸铵7g，季戊四醇14.2g，聚乙烯98.4g，聚碳酸酯80.4g，
制备方法：取聚碳酸酯80.4g，聚磷酸铵7g，季戊四醇14.2g，于245℃在双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，制得母料，然后与聚乙烯98.4g，在高速搅拌机机械共混10分钟，于235℃单螺杆注塑机中注塑成型燃烧和力学测试样条，测试得到的阻燃材料的氧指数为40，拉伸强度为39.8MPa、断裂伸长率为180%。
实施例4
一种双聚合物组分阻燃复合材料，其组分为：聚磷酸铵14g，季戊四醇16g，聚乙烯90g，聚碳酸酯80g。
制备方法：取聚碳酸酯80g，聚磷酸铵14g，季戊四醇16g，于245℃在双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，制得母料，然后与聚乙烯90g，在高速搅拌机机械共混10分钟，于235℃单螺杆注塑机中注塑成型燃烧和力学测试样条，测试得到的阻燃材料的氧指数为35，拉伸强度为36.5MPa、断裂伸长率为153%。
实施例5
一种双聚合物组分阻燃复合材料，其组分为：聚磷酸铵10g，季戊四醇14g，聚丙烯80g，聚碳酸酯96g；
制备方法：取聚碳酸酯96g，聚磷酸铵10g，季戊四醇14g，于245℃在双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，制得母料，然后与聚丙烯80g，在高速搅拌机机械共混10分钟，于235℃单螺杆注塑机中注塑成型燃烧和力学测试样条，测试得到的阻燃材料的氧指数为38，拉伸强度为36.9MPa、断裂伸长率为150%。
实施例6
一种双聚合物组分阻燃复合材料，其组分为：聚磷酸铵8g，季戊四醇16g，聚丙烯91.4g，聚碳酸酯84.6g；
制备方法：取聚碳酸酯84.6g，聚磷酸铵8g，季戊四醇16g，于245℃在双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，制得母料，然后与聚丙烯91.4g，在高速搅拌机机械共混10分钟，于235℃单螺杆注塑机中注塑成型燃烧和力学测试样条，测试得到的阻燃材料的氧指数为39，拉伸强度为37.1MPa、断裂伸长率为168%。
上述实施例所得的双聚合物组分阻燃复合材料，都可以达到很好的阻燃性能和力学性能，远远超出目前一般的阻燃复合材料的水平，取得了意料不到的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种双聚合物组分阻燃复合材料，由阻燃剂和聚合物组成，其特征在于：
所述阻燃剂选自聚磷酸铵，季戊四醇，磷酸三苯酯，硼酸锌，液晶阻燃剂中的至少两种，所述阻燃剂的重量百分含量为9%-15％；
所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龙、聚氯乙烯、环氧树脂、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶中的其中两种组分，且所述两种组分形成两相分离的双连续相。
2.根据权利要求1所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述阻燃剂的重量百分含量为10%-12％。
3.根据权利要求2所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述阻燃剂的重量百分含量为10.6%。
4.根据权利要求1所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述聚合物为聚乙烯和聚碳酸酯。
5.根据权利要求1所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述聚合物为聚丙烯和聚碳酸酯。
6.根据权利要求4所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述聚乙烯和聚碳酸酯的质量比为5.5:4.5。
7.根据权利要求5所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述聚丙烯和聚碳酸酯的质量比为5.2:4.8。
8.根据权利要求6所述的双聚合物组分阻燃复合材料，其特征在于：所述的阻燃剂为聚磷酸铵和季戊四醇，两者的质量比为1:2。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的双聚合物组分阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：采用母料法，将阻燃剂与其中一种聚合物熔融共混或机械研磨制得母料，然后再与另外一种聚合物熔融共混，即得。
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