CN110698724A - 一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂的制备方法 - Google Patents

一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于无机功能材料技术领域，提供了一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂的制备方法。在氢氧化镁纳米片的表面沉积包覆镍化合物，得到结构和性能稳定的核壳结构复合阻燃抑烟剂。本发明流程简单、操作方便、成本较低、工艺条件易控制。复合阻燃剂显著提高了聚烯烃体系的成炭性，从而大幅度提升聚合物复合材料的阻燃抑烟性能。将产品应用于PP塑料中，填充量60wt％,体系的残炭量显著增加，且原位生成的碳纳米管有效增强了残炭的强度和致密性，显著降低了体系热释放和生烟量。

Description

一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂的制备方法
技术领域
本发明属于无机功能材料技术领域，特别涉及到一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂的制备方法。
背景技术
聚烯烃类高分子材料包括聚丙烯，聚乙烯、聚烯烃弹性体等，在包装，电器，汽车等领域有着广泛用途。但由于聚烯烃本身的易燃和高生烟性，实际应用中需要加入阻燃剂来提高其阻燃抑烟性。目前常用的阻燃剂包膨胀型阻燃剂，有机磷和氢氧化镁等，其中氢氧化镁因其无毒、价廉而成为聚烯烃类材料的阻燃填料。但氢氧化镁阻燃剂主要通过热解产生的氧化镁层的物理阻隔和吸收作用来实现其阻燃抑烟性，所以单独使用时阻燃效率较低。在实际应用中为了提高氢氧化镁阻燃剂的阻燃抑烟效率，常将其与协效剂共同使用，通过提高残炭量和炭层强度来提高体系的阻燃抑烟效率。例如氢氧化镁/氧化镧、氢氧化镁/氮磷系、氢氧化镁/膨胀石墨、氢氧化镁/炭纳米管等协同阻燃体系。然而，这些协同阻燃体系对聚烯烃体系的炭化作用较弱，导致体系的阻燃抑烟性不够理想。而镍化合物是聚烯烃体系良好的炭化催化剂，并且氧化镁能提高镍对聚烯烃体系的催化成炭作用。
因此，本发明提供了一种以氢氧化镁阻燃剂为核，镍化物为壳的“核壳”结构镍镁基高效复合阻燃抑烟剂，其中氢氧化镁提高了镍化物对聚烯烃的催化成炭作用，而镍的催化成炭提高了复合材料的阻燃抑烟性，两者相辅相成，使其成为聚烯烃类基材的高效成炭剂和阻燃抑烟剂。
发明内容
本发明提出一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂，以提高氢氧化镁/聚烯烃体系的成炭性来提高聚烯烃复合材料的阻燃抑烟性能。
本发明的技术方案为：以氢氧化镁纳米片为原料，随后向反应器中加入一定比例的溶剂分散制备成浆液，再将含镍溶液按一定的配方比例滴加到反应器中进行搅拌，使物料混合均匀后再加入沉淀剂，完全反应后，经过过滤和干燥过程，得到核壳型镍镁基复合阻燃抑烟剂产品。其技术特征浆料固液比、镍源选择、沉淀剂选择、浓度和配方如下：
一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂，其特征在于，步骤如下：
步骤1：将氢氧化镁与溶剂按给定固液质量比混合搅拌制成浆料，搅拌速度为300～500r/min，搅拌30～60min；
步骤2：维持300～500r/min搅拌速度，并加入一定量的镍源溶液，搅拌30～60min；
步骤3：维持300～500r/min搅拌速度，并加入一定量的1mol/L沉淀剂，升温至30～90℃，继续搅拌30～60min；
步骤4：过滤并用水和无水乙醇洗涤滤饼，干燥后即得到核壳型镍镁基高效抑烟剂；
所述氢氧化镁为直径100nm～200nm的纳米片；
所述的溶剂为水或水与乙醇混合物；
所述的氢氧化镁和溶剂的固液质量比为1:6～10；
所述的镍源为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍中的一种或两种以上混合；
所述的沉淀剂为氢氧化钠、氨水、钼酸钠、钼酸铵、尿素中的一种或两种以上的混合；
所述的氢氧化镁与镍化合物之间的物质的量比为100:5～10。
本发明的有益效果：氢氧化镁阻燃剂表面沉积镍化物能显著提高复合阻燃剂对聚烯烃体系的催化成炭作用，原位生成的碳纳米管提高炭层强度和致密性，从而提高炭层的隔热隔氧和吸收烟的能力。添加量达到50％，体系的热释放降低 75％以上，生烟量下降80％以上，展现出优异的阻燃抑烟性。
附图说明
图1(a)是PP、PP/氢氧化镁(PP/MH)和PP/镍-钼@氢氧化镁(PP/NMM) 的生烟速率(SPR)曲线。
图1(b)是PP、PP/MH和PP/NMM的总生烟量(TSP)曲线。
图2(a)是PP/NMM残炭的SEM图片。
图2(b)是PP/NMM残炭的TEM图片。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1
取氢氧化镁纳米片1kg置于反应器中，加入6L水搅拌制成浆料，加入含有 2mol硝酸镍的2L溶液，保持300r/min搅拌转速，随后再加入含有4mol氢氧化钠的4L溶液，持续反应30min，反应完成后将产品过滤洗涤，干燥后即可得到复合阻燃抑烟剂产品。将产品应用于PP塑料中，填充量60wt％,体系热释放降低81％，生烟量降低95％。其性能优于同等填充量氢氧化镁阻燃剂。
表1镍镁基复合阻燃抑烟剂的锥形量热燃烧测试
Figure RE-GDA0002306308260000031
Figure RE-GDA0002306308260000041
实施例2
取氢氧化镁纳米片1kg置于反应器中，加入10L水搅拌制成浆料，加入含有 2mol硝酸镍的2L溶液，保持300r/min搅拌转速，随后再加入含有2mol钼酸钠的 2L溶液，升温至90℃，持续反应1h，反应完成后将产品过滤洗涤，干燥后即可得到复合阻燃抑烟剂产品。将产品应用于PP塑料中，填充量60wt％,体系热释放降低82％，生烟量降低93％。其性能优于同等填充量氢氧化镁阻燃剂。

Claims (1)

1.一种针对聚烯烃类基材的镍镁基高效阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：将氢氧化镁与溶剂按给定固液质量比混合搅拌制成浆料，搅拌速度为300～500r/min，搅拌30～60min；
步骤2：维持300～500r/min搅拌速度，并加入镍源溶液，搅拌30～60min；
步骤3：维持300～500r/min搅拌速度，加入沉淀剂，升温至30～90℃，继续搅拌30～60min；
步骤4：过滤并用水和无水乙醇洗涤滤饼，干燥后即得到核壳型镍镁基阻燃抑烟剂；
所述氢氧化镁为直径100nm～200nm的纳米片；
所述的溶剂为水或水与乙醇混合物；
所述的氢氧化镁和溶剂的固液质量比为1:6～10；
所述的镍源为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍中的一种或两种以上混合；
所述的沉淀剂为氢氧化钠、氨水、钼酸钠、钼酸铵、尿素中的一种或两种以上的混合；
所述的氢氧化镁与镍源之间的物质的量比为100:5～10。
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