CN104817765A - 一种阻燃导电性聚丙烯复合材料 - Google Patents

一种阻燃导电性聚丙烯复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：聚丙烯45-55份、聚乳酸树脂15-20份、溴化环氧树脂4-6份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂2-4份、抗氧剂0.4-0.6份、六次亚甲基四胺3-5份、氧化镁1.2-1.5份、导电剂2-3份、脱模剂0.8-1.2份、玻璃纤维6-8份。本发明的阻燃剂采用N-六羟甲基氨基环三膦腈，其制作方法简单，用量少，得到的复合材料具有遇火碳化面积小、无残焰、不阴燃等优点，热变形温度250℃，阻燃性达到V-0等级（UL-94-V-01.6mm），采用具有高催化性能的导电炭黑，具有优异的电性能，抗氧化剂使复合材料具有抗氧化的优点，应用前景广阔。

Description

一种阻燃导电性聚丙烯复合材料
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃导电性复合材料。
背景技术
聚丙烯通常为半透明无色固体，无臭无毒。聚丙烯熔点约164~170℃，密度0.91g/cm 。强度高，硬度大，耐磨，耐弯曲疲劳，耐湿和耐化学性均佳，容易加工成型，价格低廉，因此是产量大、应用广泛的通用高分子品种。缺点是低温韧性差，不耐老化。但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。
聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA）还具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，随着聚乳酸合成及改性工艺的不断发展，使得聚乳酸在多个领域内替代传统塑料逐渐成为可能。而聚乳酸产业化的逐渐成熟，也使得越来越多的聚乳酸产品将会出现，像聚乳酸塑料袋、餐具、高尔夫球钉等产品已经在市面上流通了。但是聚乳酸材料易燃烧，且燃烧时熔滴现象严重，限制了其在电子产品、汽车内饰件、家具、办公自动化设备的壳体等有阻燃要求领域的应用，因此需要对其进行阻燃改性。由于复合材料具有优异的电性能，因此，在通常情况下作为绝缘材料使用，但是当使用于静电场合时，材料的绝缘性会导致电荷积累，存在不安全隐患。鉴此，开发具有消除静电效果的导电复合材料是目前业界颇为关注的课题。
磷腈是一类以磷、氮元素交替排列而成，具有稳定的磷氮骨架结构的化合物。磷腈独特的磷、氮杂化结构和高的磷、氮含量使之具有良好的热稳定性和阻燃性。磷腈具有无卤、燃烧时发烟量少、阻燃效率高、不产生有毒和腐蚀性气体等优点而被认为是最有发展前途的一类阻燃剂，具有广阔的应用前景，是今后阻燃剂的发展方向[宝冬梅，刘吉平.磷腈类化合物在阻燃材料中的应用研究进展. 中国阻燃,2011，(3)：15-19；钱立军.当前磷系阻燃剂的研究与发展现状.中国阻燃，2011，(3)：2-4；Allen, C. W. The use of phosphazenes as fire resistant materials. J. Fire Sci. 1993, 11, 320-328；蔡哲，张宏，贺红武. 有机磷阻燃剂研究新进展［J］.精细化工中间体，2010，40（4）：6-13.］。
N-六羟甲基氨基环三磷腈是为数不多的已商业化的磷腈阻燃剂之一。文献报道，该阻燃剂不仅对纺织品具有良好的阻燃效果，而且耐洗[Hebesh A., WalyA., Abou-Okeil A. M.. Flame retardant cotton[J]. Fire and aterials, 1999, 23(3):117-123；Kubota Shizuo，Fireproofing method of fibers by aminophosphazene derivatives[P],JP0104074A2,1989-2-10；Allen, C. W. The use of phosphazenes as fire resistant materials. J. Fire Sci. 1993, 11, 320-328；高维全，唐淑娟，孙德等．羟基环三磷腈衍生物阻燃剂的合成和性能研究[J]．染整技术，2008，30(9)：11-14]。基于塑料产品与纺织品纤维具有相似的可燃性，该阻燃剂对塑料也具有良好的阻燃效果，但目前还未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃导电性复合材料，具有遇火碳化面积小、无残焰、不阴燃等优点，热变形温度250℃ , 阻燃性达到V-0 等级（UL-94-V-0 1.6mm），具有优异的电性能，应用前景广阔。 
本发明采取的技术方案为：
一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：
聚丙烯45-55份、聚乳酸树脂15-20份、溴化环氧树脂4-6份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂2-4份、抗氧剂0.4-0.6份、六次亚甲基四胺3-5份、氧化镁 1.2-1.5份、导电剂2-3份、脱模剂 0.8-1.2份、玻璃纤维6-8份。
所述的N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂的制作制备过程为：将六氨基环三磷腈（含副产物氯化铵）与质量分数为25-30%的甲醛溶液按摩尔比为1：6-7加入反应釜，用三乙醇胺调节pH=9，在70-72℃条件下反应2.4-2.6h。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2：1组成的混合物。
所述的导电剂为导电碳黑。
所述的脱模剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2：3组成的混合物。
本发明的有益效果为：
本发明的阻燃剂采用N-六羟甲基氨基环三膦腈，其制作方法简单，用量少，得到的复合材料具有遇火碳化面积小、无残焰、不阴燃等优点，热变形温度250℃，阻燃性达到V-0 等级（UL-94-V-0 1.6mm），采用具有高催化性能的导电炭黑，具有优异的电性能，抗氧化剂使复合材料具有抗氧化的优点，应用前景广阔。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：
聚丙烯45份、聚乳酸树脂15份、溴化环氧树脂4份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂2份、抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2：1组成的抗氧剂0.4份、六次亚甲基四胺3份、氧化镁 1.2份、导电碳黑2份、硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2：3组成的脱模剂 0.8份、玻璃纤维6份。
将60g六氨基环三磷腈与氯化铵的混合产品（其中含六氨基环三磷腈25g，)加入带搅拌和冷凝器的250mL三口烧瓶中，加入80g水搅拌溶解，加入数滴三乙醇胺调节pH=9，于室温下用滴液漏斗滴加质量分数为25%甲醛溶液60g，约45min滴完，之后升温至70℃反应2.6h，得产品溶液170g，N-六羟甲基氨基环三磷腈的质量分数为15.75%，游离甲醛含量为0.040%，甲醛转化率为99.76%，反应很完全。
实施例2
一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：
聚丙烯50份、聚乳酸树脂18份、溴化环氧树脂5份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂3份、抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2：1组成的抗氧剂0.5份、六次亚甲基四胺4份、氧化镁 1.3份、导电碳黑2.5份、硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2：3组成的脱模剂1份、玻璃纤维7份。
将60g六氨基环三磷腈与氯化铵的混合产品（其中含六氨基环三磷腈25g，)加入带搅拌和冷凝器的250mL三口烧瓶中，加入80g水搅拌溶解，加入数滴三乙醇胺调节pH=9，于室温下用滴液漏斗滴加质量分数为28%甲醛溶液55g，约45min滴完，之后升温至71℃反应2.5h，得产品溶液175g，N-六羟甲基氨基环三磷腈的质量分数为16.05%，游离甲醛含量为0.041%，甲醛转化率为99.65%，反应很完全。
实施例3
一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：
聚丙烯55份、聚乳酸树脂20份、溴化环氧树脂6份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂4份、抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2：1组成的抗氧剂0.6份、六次亚甲基四胺5份、氧化镁 1.5份、导电碳黑3份、硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2：3组成的脱模剂 1.2份、玻璃纤维8份。
将60g六氨基环三磷腈与氯化铵的混合产品（其中含六氨基环三磷腈25g，)加入带搅拌和冷凝器的250mL三口烧瓶中，加入80g水搅拌溶解，加入数滴三乙醇胺调节pH=9，于室温下用滴液漏斗滴加质量分数为30%甲醛溶液50g，约45min滴完，之后升温至72℃反应2.4h，得产品溶液178g，N-六羟甲基氨基环三磷腈的质量分数为15.95%，游离甲醛含量为0.043%，甲醛转化率为99.65%，反应很完全。
上述实施例的性能测试结果如下：

Claims (5)

1.一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，原料各组分按照重量分组成如下：
聚丙烯45-55份、聚乳酸树脂15-20份、溴化环氧树脂4-6份、N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂2-4份、抗氧剂0.4-0.6份、六次亚甲基四胺3-5份、氧化镁 1.2-1.5份、导电剂2-3份、脱模剂 0.8-1.2份、玻璃纤维6-8份。
2.根据权利要求1 所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的N-六羟甲基氨基环三磷腈阻燃剂的制作制备过程为：将六氨基环三磷腈（含副产物氯化铵）与质量分数为25-30%的甲醛溶液按摩尔比为1：6-7加入反应釜，用三乙醇胺调节pH=9，在70-72℃条件下反应2.4-2.6h。
3.根据权利要求1 所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168按照重量比2：1组成的混合物。
4.根据权利要求1 所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的导电剂为导电碳黑。
5.根据权利要求1 所述的一种阻燃导电性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的脱模剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌按照重量比2：3组成的混合物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106519450A (zh) * 2016-11-23 2017-03-22 产俊涛 一种阻燃塑料材料及其制备方法
CN106700243A (zh) * 2016-11-23 2017-05-24 产俊涛 一种阻燃新型塑料及其制备方法
CN107057307A (zh) * 2017-05-22 2017-08-18 安徽三义和能源科技有限公司 一种耐老化环保复合聚乳酸塑料

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