CN105585829A - 一种环保阻燃聚乳酸复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-50份、甲基乙烯基硅橡胶20-35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5-15份、二乙烯基苯3-10份、含氟阻燃剂10-20份、过氧化丁二酸0.5-2份、氧化镁1-2.5份、季戊四醇3-8份、促进剂2-5份、硫酸钡5-20份、滑石粉5-20份、有机改性蒙脱土2-12份、玻璃纤维10-25份、防老剂1-3份、甲苯基二苯基磷酸酯1-3份、季戊四醇磷酸酯2-5份、端乙烯基硅油1-3份、聚碳酸酯3-10份。本发明提出的环保阻燃聚乳酸复合材料，其阻燃性能优异，耐热性、韧性和环保性好，强度高。

Description

一种环保阻燃聚乳酸复合材料
技术领域
本发明涉及聚乳酸技术领域，尤其涉及一种环保阻燃聚乳酸复合材料。
背景技术
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，其生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。聚乳酸具有较好的热稳定性、抗溶剂性和加工性，因此用途十分广泛，目前已被用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。但是聚乳酸的阻燃性能只有UL94HB级，氧指数为21％，燃烧时只形成一层刚刚可见的碳化层，然后很快液化，滴下并燃烧，为了克服其这些学点，拓宽其应用范围，往往需要对现有的聚乳酸复合材料进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其阻燃性能优异，耐热性、韧性和环保性好，强度高。
本发明提出的一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-50份、甲基乙烯基硅橡胶20-35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5-15份、二乙烯基苯3-10份、含氟阻燃剂10-20份、过氧化丁二酸0.5-2份、氧化镁1-2.5份、季戊四醇3-8份、促进剂2-5份、硫酸钡5-20份、滑石粉5-20份、有机改性蒙脱土2-12份、玻璃纤维10-25份、防老剂1-3份、甲苯基二苯基磷酸酯1-3份、季戊四醇磷酸酯2-5份、端乙烯基硅油1-3份、聚碳酸酯3-10份。
优选地，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物32-40份、甲基乙烯基硅橡胶28-32份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物8-11份、二乙烯基苯5.8-7份、含氟阻燃剂12-16份、过氧化丁二酸1-1.6份、氧化镁1.5-2.1份、季戊四醇5.3-7份、促进剂3.2-4份、硫酸钡10-16份、滑石粉11-16份、有机改性蒙脱土5.8-8份、玻璃纤维16-21份、防老剂1.8-2.3份、甲苯基二苯基磷酸酯1.9-2.4份、季戊四醇磷酸酯3.2-4份、端乙烯基硅油1.9-2.6份、聚碳酸酯5.8-7份。
优选地，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物38份、甲基乙烯基硅橡胶30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10份、二乙烯基苯6份、含氟阻燃剂13份、过氧化丁二酸1.2份、氧化镁2份、季戊四醇6份、促进剂3.8份、硫酸钡12份、滑石粉14份、有机改性蒙脱土7份、玻璃纤维20份、防老剂2.1份、甲苯基二苯基磷酸酯2份、季戊四醇磷酸酯3.6份、端乙烯基硅油2.2份、聚碳酸酯6份。
优选地，所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份六氟双酚A加入50-100份乙酸中，加入2-5份氯化铝后升温至45-55℃，滴加40-50份苯基磷酰二氯，搅拌反应2-3.5h，反应结束后减压蒸馏，然后加入40-50份5-氨基间苯二甲酸，升温至95-105℃后反应2-3.5h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
优选地，所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份六氟双酚A加入85份乙酸中，加入3.2份氯化铝后升温至50℃，滴加48份苯基磷酰二氯，搅拌反应3.2h，反应结束后减压蒸馏，然后加入48份5-氨基间苯二甲酸，升温至100℃后反应3h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
优选地，所述有机改性蒙脱土所使用的改性剂为十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、硬脂酸、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述防老剂为防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂AW、防老剂RD、防老剂MB中的一种或者多种的混合物。
本发明所述环保阻燃聚乳酸复合材料可以按照常规的聚乳酸复合材料制备工艺制备而成。
本发明所述环保阻燃聚乳酸复合材料，以聚乳酸为主料，并配合添加了乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基乙烯基硅橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、二乙烯基苯对其进行改性，通过控制各物质的比例，使其性能协同互补，赋予复合材料优异的耐热性和耐化学药品性，并提高了复合材料的柔韧性和弹性，改善了单纯的聚乳酸质脆、易变形的缺点；选择了过氧化丁二酸、氧化镁、季戊四醇、促进剂配合作为硫化体系，硫化性能好，显著提高了复合材料的耐水性和耐化学药品性；加入了硫酸钡、滑石粉、有机改性蒙脱土、玻璃纤维配合作为体系的补强材料，显著提高了复合材料的强度，同时改善了复合材料的耐腐蚀性、耐热性和耐水性；同时加入了甲苯基二苯基磷酸酯、季戊四醇磷酸酯与聚碳酸酯和端乙烯基硅油配合，改善了复合材料的柔韧性，同时与含氟阻燃剂、季戊四醇、有机改性蒙脱土配合，赋予复合材料优异的阻燃性和耐水性；在优选方式中，在含氟阻燃剂的制备过程中，首先选择了六氟双酚A和苯基磷酰二氯为原料，通过控制六氟双酚A和苯基磷酰二氯的比例，使苯基磷酰二氯与六氟双酚A中的羟基发生了反应，得到了含氟磷酰氯，将得到的含氟磷酰氯与5-氨基间苯二甲酸混合后，含氟磷酰氯与5-氨基间苯二甲酸中的氨基发生了反应，从而将氟双酚A、苯基磷酰二氯、5-氨基间苯二甲酸结合为一体，加入体系中，因分子中含有苯环，显著改善了复合材料的耐热性，且在复合材料燃烧过程中分解产生的自由基能进一步转化为聚磷酸和聚偏磷酸，显著改善了复合材料的阻燃性，且其中含有的P-N结构能起到膨胀阻燃的作用，进一步提高了复合材料的阻燃性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物50份、甲基乙烯基硅橡胶20份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物15份、二乙烯基苯3份、含氟阻燃剂20份、过氧化丁二酸0.5份、氧化镁2.5份、季戊四醇3份、促进剂5份、硫酸钡5份、滑石粉20份、有机改性蒙脱土2份、玻璃纤维25份、防老剂1份、甲苯基二苯基磷酸酯3份、季戊四醇磷酸酯2份、端乙烯基硅油3份、聚碳酸酯3份。
实施例2
本发明提出的一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、甲基乙烯基硅橡胶35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5份、二乙烯基苯10份、含氟阻燃剂10份、过氧化丁二酸2份、氧化镁1份、季戊四醇8份、促进剂2份、硫酸钡20份、滑石粉5份、有机改性蒙脱土12份、玻璃纤维10份、防老剂40203份、甲苯基二苯基磷酸酯1份、季戊四醇磷酸酯5份、端乙烯基硅油1份、聚碳酸酯10份；
其中，所述有机改性蒙脱土所使用的改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
实施例3
本发明提出的一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物32份、甲基乙烯基硅橡胶32份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物8份、二乙烯基苯7份、含氟阻燃剂12份、过氧化丁二酸1.6份、氧化镁1.5份、季戊四醇7份、促进剂3.2份、硫酸钡16份、滑石粉11份、有机改性蒙脱土8份、玻璃纤维16份、防老剂4010NA2份、防老剂AW0.3份、甲苯基二苯基磷酸酯1.9份、季戊四醇磷酸酯4份、端乙烯基硅油1.9份、聚碳酸酯7份；
其中，所述有机改性蒙脱土所使用的改性剂为十六烷基二甲基苄基氯化铵、硬脂酸、乙烯基三乙氧基硅烷按重量比为3:5:2的混合物；
所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20份六氟双酚A加入100份乙酸中，加入2份氯化铝后升温至55℃，滴加40份苯基磷酰二氯，搅拌反应3.5h，反应结束后减压蒸馏，然后加入40份5-氨基间苯二甲酸，升温至105℃后反应2h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
实施例4
本发明提出的一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、甲基乙烯基硅橡胶28份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物11份、二乙烯基苯5.8份、含氟阻燃剂16份、过氧化丁二酸1份、氧化镁2.1份、季戊四醇5.3份、促进剂4份、硫酸钡10份、滑石粉16份、有机改性蒙脱土5.8份、玻璃纤维21份、防老剂AW0.3份、防老剂RD1份、防老剂MB0.5份、甲苯基二苯基磷酸酯2.4份、季戊四醇磷酸酯3.2份、端乙烯基硅油2.6份、聚碳酸酯5.8份；
其中，所述有机改性蒙脱土所使用的改性剂为十二烷基双羟乙基甲基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵按重量比为3:2的混合物；
所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将35份六氟双酚A加入50份乙酸中，加入5份氯化铝后升温至45℃，滴加50份苯基磷酰二氯，搅拌反应2h，反应结束后减压蒸馏，然后加入50份5-氨基间苯二甲酸，升温至95℃后反应3.5h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
实施例5
本发明提出的一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物38份、甲基乙烯基硅橡胶30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10份、二乙烯基苯6份、含氟阻燃剂13份、过氧化丁二酸1.2份、氧化镁2份、季戊四醇6份、促进剂3.8份、硫酸钡12份、滑石粉14份、有机改性蒙脱土7份、玻璃纤维20份、防老剂40200.4份、防老剂4010NA0.5份、防老剂AW1份、防老剂RD0.1份、防老剂MB0.1份、甲苯基二苯基磷酸酯2份、季戊四醇磷酸酯3.6份、端乙烯基硅油2.2份、聚碳酸酯6份；
其中，所述有机改性蒙脱土所使用的改性剂为十八烷基三甲基氯化铵；
所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份六氟双酚A加入85份乙酸中，加入3.2份氯化铝后升温至50℃，滴加48份苯基磷酰二氯，搅拌反应3.2h，反应结束后减压蒸馏，然后加入48份5-氨基间苯二甲酸，升温至100℃后反应3h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-50份、甲基乙烯基硅橡胶20-35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5-15份、二乙烯基苯3-10份、含氟阻燃剂10-20份、过氧化丁二酸0.5-2份、氧化镁1-2.5份、季戊四醇3-8份、促进剂2-5份、硫酸钡5-20份、滑石粉5-20份、有机改性蒙脱土2-12份、玻璃纤维10-25份、防老剂1-3份、甲苯基二苯基磷酸酯1-3份、季戊四醇磷酸酯2-5份、端乙烯基硅油1-3份、聚碳酸酯3-10份。
2.根据权利要求1所述环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物32-40份、甲基乙烯基硅橡胶28-32份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物8-11份、二乙烯基苯5.8-7份、含氟阻燃剂12-16份、过氧化丁二酸1-1.6份、氧化镁1.5-2.1份、季戊四醇5.3-7份、促进剂3.2-4份、硫酸钡10-16份、滑石粉11-16份、有机改性蒙脱土5.8-8份、玻璃纤维16-21份、防老剂1.8-2.3份、甲苯基二苯基磷酸酯1.9-2.4份、季戊四醇磷酸酯3.2-4份、端乙烯基硅油1.9-2.6份、聚碳酸酯5.8-7份。
3.根据权利要求1或2所述环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚乳酸100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物38份、甲基乙烯基硅橡胶30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10份、二乙烯基苯6份、含氟阻燃剂13份、过氧化丁二酸1.2份、氧化镁2份、季戊四醇6份、促进剂3.8份、硫酸钡12份、滑石粉14份、有机改性蒙脱土7份、玻璃纤维20份、防老剂2.1份、甲苯基二苯基磷酸酯2份、季戊四醇磷酸酯3.6份、端乙烯基硅油2.2份、聚碳酸酯6份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份六氟双酚A加入50-100份乙酸中，加入2-5份氯化铝后升温至45-55℃，滴加40-50份苯基磷酰二氯，搅拌反应2-3.5h，反应结束后减压蒸馏，然后加入40-50份5-氨基间苯二甲酸，升温至95-105℃后反应2-3.5h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，所述含氟阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份六氟双酚A加入85份乙酸中，加入3.2份氯化铝后升温至50℃，滴加48份苯基磷酰二氯，搅拌反应3.2h，反应结束后减压蒸馏，然后加入48份5-氨基间苯二甲酸，升温至100℃后反应3h，反应结束后经减压抽滤、水洗、干燥得到所述含氟阻燃剂。
6.根据权利要求1-5中任一项所述环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，所述有机改性蒙脱土所使用的改性剂为十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、硬脂酸、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述环保阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂AW、防老剂RD、防老剂MB中的一种或者多种的混合物。
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