CN116426101A - 一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116426101A CN116426101A CN202310404947.8A CN202310404947A CN116426101A CN 116426101 A CN116426101 A CN 116426101A CN 202310404947 A CN202310404947 A CN 202310404947A CN 116426101 A CN116426101 A CN 116426101A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flame retardant
- coupling agent
- silane coupling
- excellent tensile
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims abstract description 65
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 34
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 claims description 19
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 claims description 19
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920006238 degradable plastic Polymers 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 5
- 238000010074 rubber mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920005586 poly(adipic acid) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- -1 melamine modified ammonium Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L zinc;diethylphosphinate Chemical group [Zn+2].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/10—Encapsulated ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
- C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
- C08K7/26—Silicon- containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
- C08K2003/321—Phosphates
- C08K2003/322—Ammonium phosphate
- C08K2003/323—Ammonium polyphosphate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/06—Biodegradable
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/22—Halogen free composition
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法，旨在提供一种不仅具有优良的拉伸性能，同时提高可降解材料的阻燃性能，拓宽了该塑料的应用范围；其技术方案以聚己内酯为主要原料，通过添加改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、阻燃剂，制备得到的拉伸性能且阻燃性能优良的复合聚己内酯材料；属于塑料制备技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，本发明还涉及该可降解复合材料的制备方法。
背景技术
随着市场对高分子塑料需求量的增加，我国每年的塑料产量达到了几百万甚至上千万吨，位居全国第一。高分子材料在包装、织物、汽车、桥梁等领域具有广泛的应用，给我们生活带来便利的同时，但是其大量生产及过度使用给我们社会带来一系列的问题，特别是对环境以及生命安全造成严重的威胁。
但是随着社会的发展，为了可持续发展和环境安全，国家逐渐开始重点投资绿色环保、无毒无害可降解生物材料，其中聚己内酯就是作为可降解生物材料的一员。
聚己内酯(PCL)是一种可完全生物降解的材料，最终经过热、光、微生物等分解成CO2和H2O，具有良好的生物降解性、生物相容性和加工性能，适用于各种加工方法。汽车，建筑以及包装领域是PCL主要的需求来源，包装塑料领域更成为全球PCL行业增长的主要动力。
然而聚己内酯的高度易燃性和严重的熔滴现象限制了其在其他领域的广泛应用和发展，因此在不影响聚己内酯的力学性能的前提下增强聚己内酯的阻燃性能。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，该可降解复合材料不仅具有优良的韧性、刚性和强度，同时增加该复合材料的阻燃性能，拓宽了该塑料的应用范围。
本发明的第一个技术方案是提供上述拉伸性能及阻燃性能优良的复合聚己内酯材料的制备方法。
为此，本发明提供的第一个技术方案是这样的：
一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，由下述重量份原料制备得到：可降解材料200份、改性纳米二氧化硅2～8份、硅烷偶联剂0.5～2份、阻燃剂20-60份。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，所述的可降解材料为聚己内酯、聚乳酸、聚己二酸、对苯二甲酸丁二酯、聚3-羟基烷酸酯的其中之一或者组合。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH530、硅烷偶联剂KH540、硅烷偶联剂KH550硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH580、硅烷偶联剂KH590其中的一种或两种以上。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，所述的阻燃剂为聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝的一种或两种。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，所述的改性纳米二氧化硅依次通过下述步骤制备的：
步骤一)取4g硅烷偶联剂于40mL乙醇溶液中，往溶液里面滴加盐酸溶液调节溶液pH为3.5，在常温下搅拌水解1h；
步骤二)取10g改性纳米二氧化硅于30mL乙醇溶液中，在超声环境下振荡1h；
步骤三)将步骤一)制备的硅烷偶联剂和步骤二)制备的改性纳米二氧化硅倒进去圆底烧瓶中，在60-120℃油浴锅中加热搅拌6-12h，反应结束后，冷却至室温；
步骤四：利用乙醇溶液抽滤洗涤改性纳米二氧化硅，除去多余的硅烷偶联剂，重复三次，放到100℃烘箱中干燥24h，过筛装瓶待用。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，步骤一)所述的乙醇溶液由无水乙醇和水按照体积比为3：1混合而成的；步骤二)、步骤四)所述的乙醇溶液由无水乙醇和水按照体积比为1：1混合而成的。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，步骤一)所述的盐酸溶液的浓度为0.1mol/L。
本发明提供的第二个技术方案是上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料的制备方法，依次包括下述步骤：
步骤一：称取聚己内酯200份、改性纳米二氧化硅2～8份、硅烷偶联剂0.5～2份、阻燃剂20-60份；
步骤二：取硅烷偶联剂重量数为改性纳米二氧化硅重量数20wt％-50wt％，在pH为3.5条件下水解1h，随后将改性纳米二氧化硅和剩余的硅烷偶联剂在三颈烧瓶中加热搅拌，抽滤干燥，研磨过筛；
步骤三：将聚己内酯、改性纳米二氧化硅、阻燃剂放入样品袋，混合均匀；
步骤四：混合均匀后，放进转矩流变仪挤压成熔融状态，得到熔融体，设定密炼时间为10min，转速设置20r/min，温度控制在100℃；
步骤五：将凝固的混合材料加至炼胶机上的辊筒上进行压片，得到厚度均匀的片状材料，温度设置在40℃；
步骤六：将步骤五中混炼均匀的材料将片状材料放置脱模纸上，将材料放在电动加硫成型机热的一处，压片成型。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料的制备方法，步骤二中所述的加热搅拌时的搅拌速度为500-1000r/min，搅拌时间为6～12h，搅拌温度为60～120℃。
进一步的，上述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料的制备方法，步骤六中所述的压片方法是将步骤五中混炼均匀的材料放在电动加硫成型机热的一处，在10MPa压力下进行压片5min，获得厚度均匀的熔融态，随后转移到压片机冷的一处，同样压力下压片5min，结束后材料冷却至室温，取出得到表面光滑的可降解塑料片材，温度设置在58℃。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下技术优点：
1、本发明的技术方案以聚己内酯为主要原料，通过添加改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、阻燃剂，制备得到的可降解塑料具有优良的韧性、刚性和阻燃性能，同时降低可生物降解的成本，并且该材料在生物体内具有良好的生物相容性，拓宽了该塑料的应用范围。
2、本发明提供的技术方案对塑料改性只涉及物理变化，不需要处理有机废液，不产生二次污染；原材料方便易的，且不具有毒性，污染小，能实现绿色处理塑料改性；阻燃剂为无卤阻燃剂，对环境环保友好。
3、本发明提供的技术方案利用无机纳米材料协效阻燃剂填充可降解塑料，无机纳米材料无毒、无害，阻燃剂也是无机物，燃烧无产生有毒气体，也是作为填充剂，可以替代部分可降解塑料，降低可降解塑料的应用成本。
具体实施方式
下面将结合本发明工艺，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，由下述重量数原料制备得到：聚己内酯200g，改性纳米二氧化硅2g，硅烷偶联剂KH5500.5g，密胺包覆聚磷酸铵阻燃剂30g；
该优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料由下述步骤制备得到：
步骤一：按照实施例1重量份称取各个组分；
步骤二：取硅烷偶联剂重量数为改性纳米二氧化硅重量数20wt％，在pH为3.5条件下水解1h，随后将改性纳米二氧化硅和剩余的硅烷偶联剂在三颈烧瓶中加热搅拌，抽滤干燥，研磨过筛；
步骤三：将聚己内酯、改性纳米二氧化硅、阻燃剂放入样品袋，混合均匀；
步骤四：混合均匀后，放进转矩流变仪挤压成熔融状态，得到熔融体，设定密炼时间为10min，转速设置20r/min，温度控制在100℃；
步骤五：将凝固的混合材料加至炼胶机上的辊筒上进行压片，得到厚度均匀的片状材料，温度设置在40℃；
步骤六：将步骤五中混炼均匀的材料将片状材料放置脱模纸上，将材料放在电动加硫成型机热的一处，在10MPa压力下进行压片5min，获得厚度均匀的熔融态，随后转移到压片机冷的一处，同样压力下压片5min，结束后材料冷却至室温，取出得到表面光滑的可降解塑料片材，温度设置在58℃。
具体的，步骤二中加热温度为60℃，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为6h。
实施例2
一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，下述重量数原料制备得到：聚己内酯200g，改性纳米二氧化硅4g，硅烷偶联剂KH560 1g，密胺包覆聚磷酸铵阻燃剂40g；
该优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料由下述步骤制备得到：
步骤一：按照实施例2重量份称取各个组分
步骤二：取硅烷偶联剂重量数为改性纳米二氧化硅重量数30wt％，在pH为3.5条件下水解1h，随后将改性纳米二氧化硅和剩余的硅烷偶联剂在三颈烧瓶中加热搅拌，抽滤干燥，研磨过筛；
步骤三：将聚己内酯、改性纳米二氧化硅、阻燃剂放入样品袋，混合均匀；
步骤四：混合均匀后，放进转矩流变仪挤压成熔融状态，得到熔融体，设定密炼时间为10min，转速设置20r/min，温度控制在100℃；
步骤五：将凝固的混合材料加至炼胶机上的辊筒上进行压片，得到厚度均匀的片状材料，温度设置在40℃；
步骤六：将步骤五中混炼均匀的材料将片状材料放置脱模纸上，将材料放在电动加硫成型机热的一处，在10MPa压力下进行压片5min，获得厚度均匀的熔融态，随后转移到压片机冷的一处，同样压力下压片5min，结束后材料冷却至室温，取出得到表面光滑的可降解塑料片材，温度设置在58℃。
具体的，步骤二中加热温度为80℃，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为8h。
实施例3
一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，下述重量数原料制备得到：聚己内酯200g，改性纳米二氧化硅8g，硅烷偶联剂KH580 2g，密胺包覆聚磷酸铵阻燃剂50g；
该优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料由下述步骤制备得到：
步骤一：按照实施例3重量份称取各个组分
步骤二：取硅烷偶联剂重量数为改性纳米二氧化硅重量数50wt％，在pH为3.5条件下水解1h，随后将改性纳米二氧化硅和剩余的硅烷偶联剂在三颈烧瓶中加热搅拌，抽滤干燥，研磨过筛；
步骤三：将聚己内酯、改性纳米二氧化硅、阻燃剂放入样品袋，混合均匀；
步骤四：混合均匀后，放进转矩流变仪挤压成熔融状态，得到熔融体，设定密炼时间为10min，转速设置20r/min，温度控制在100℃；
步骤五：将凝固的混合材料加至炼胶机上的辊筒上进行压片，得到厚度均匀的片状材料，温度设置在40℃；
步骤六：将步骤五中混炼均匀的材料将片状材料放置脱模纸上，将材料放在电动加硫成型机热的一处，在10MPa压力下进行压片5min，获得厚度均匀的熔融态，随后转移到压片机冷的一处，同样压力下压片5min，结束后材料冷却至室温，取出得到表面光滑的可降解塑料片材，温度设置在58℃。
具体的，步骤二中加热温度为100℃，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为10h。
实施例1-3中所使用的密胺包覆聚磷酸铵阻燃剂为密胺改性II型聚磷酸铵阻燃剂FR-AP1001，采购与广州市寅源新材料股份有限公司。
实施例4
该拉伸性能优良的复合聚己内酯材料，其与实施例1的区别在于添加聚磷酸铵阻燃剂30g，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例5
该拉伸性能优良的复合聚己内酯材料，其与实施例2的区别在于添加聚磷酸铵阻燃剂40g，其他组分、用量和制备方法均与实施例2相同。
实施例6
该拉伸性能优良的复合聚己内酯材料，其与实施例3的区别在于添加聚磷酸铵阻燃剂50g，其他组分、用量和制备方法均与实施例3相同。
实施例1-实施例6中所述的改性纳米二氧化硅依次通过下述步骤制备的：
步骤一)取4g硅烷偶联剂于40mL乙醇溶液(由无水乙醇和水按照体积比为3∶1混合而成的)中，往溶液里面滴加的盐酸溶液调节溶液pH为3.5，在常温下搅拌水解1h；
步骤二)取10g改性纳米二氧化硅于30mL乙醇溶液(由无水乙醇和水按照体积比为1∶1混合而成的)中，在超声环境下振荡1h；
步骤三)将步骤一)制备的硅烷偶联剂和步骤二)制备的改性纳米二氧化硅倒进去圆底烧瓶中，在60-120℃油浴锅中加热搅拌6-12h，反应结束后，冷却至室温；
步骤四：利用乙醇溶液(由无水乙醇和水按照体积比为1∶1混合而成的)抽滤洗涤改性纳米二氧化硅，除去多余的硅烷偶联剂，重复三次，放到100℃烘箱中干燥24h，过筛装瓶待用。
对比例1
该拉伸性能优良的复合聚己内酯材料，其与实施例1的区别在于不添加任何助剂，只有基材聚己内酯，其他用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
该拉伸性能优良的复合聚己内酯材料，其与实施例1的区别在于不添加阻燃剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
该拉伸性能优良的复合聚己内酯材料，其与实施例1的区别在于添加普通纳米二氧化硅，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
为了证明本申请提供的技术方案的优点，下面给出本申请提供的技术方案的实验数据，具体见表1。
拉伸强度/断裂伸长率测试方法：
按照GB/T 1040.1-2018，利用冲片机压出哑铃片材料，哑铃片长度为115mm，宽度为25mm，厚度控制在1mm，每组材料至少5个哑铃片，将样品两端分别夹在设备的上、下头，样品的长轴方向应与上下夹具的中心连线重合，设置试验速度为250mm/min，间距为25mmmm，点击测试，所得结果为拉伸强度和断裂伸长率数值。
氧指数测方法：
按照GT/B 2406.2-2009在氧指数仪操作，样品尺寸为100×4×3.2mm3。火焰从样品顶端点燃，样条的预点燃长度为0.5mm。若样条能够被点燃，则在达到预点燃长度后开始计时，期间通过调节N2和O2比例使得样条在3min时的燃烧长度刚好达到5cm，此时对应的氧气含量为能使材料点燃的最低氧含量，即材料的OI值。若样条未能被点燃，则需要重新调节N2和O2比例，以达到测试标准。
表1机械性能测试结果表
| 编号 | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ |
| 实施例1 | 21.118 | 1318.033 |
| 实施例2 | 17.051 | 1068.544 |
| 实施例3 | 15.197 | 1116.533 |
| 实施例4 | 18.976 | 854.872 |
| 实施例5 | 17.982 | 847.487 |
| 实施例6 | 12.278 | 583.305 |
| 对比例1 | 16.540 | 524.441 |
| 对比例2 | 17.074 | 911.277 |
| 对比例3 | 17.522 | 653.866 |
通过表1可以看出相对于纯聚己内酯PCL，分别添加改性纳米二氧化硅、聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵都改善了聚己内酯的拉伸性能，并且同时聚己内酯添加改性纳米二氧化硅、阻燃剂的拉伸性能比单独添加任意一种高，同时表1进一步说明，较于添加聚磷酸铵的复合材料，添加密胺包覆聚磷酸铵的复合材料的拉伸性能提升更多，说明密胺包覆聚磷酸铵对聚己内酯拉伸性能的提升更加有效，相对于普通的纳米二氧化硅，添加本申请改性过的纳米二氧化硅，其拉伸性能的提升更加有效。
表2燃烧性能测试表
结论：由表2可知，纯聚己内酯的氧指数为25％，添加改性纳米二氧化硅对复合材料氧指数影响不大，而添加聚磷酸铵或密胺包覆聚磷酸铵任意一种阻燃剂有效提高聚己内酯复合材料的氧指数。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，由下述重量份原料制备得到：聚己内酯200份、改性纳米二氧化硅2～8份、硅烷偶联剂0.5～2份、阻燃剂20-60份。
2.根据权利要求1所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，所述的可降解材料为聚己内酯、聚乳酸、聚己二酸、对苯二甲酸丁二酯、聚3-羟基烷酸酯的其中之一或者组合。
3.根据权利要求1所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH530、硅烷偶联剂KH540、硅烷偶联剂KH550硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH580、硅烷偶联剂KH590其中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂为聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，所述的改性纳米二氧化硅依次通过下述步骤制备的：
步骤一)取4g硅烷偶联剂于40mL乙醇溶液中，往溶液里面滴加盐酸溶液调节溶液pH为3.5，在常温下搅拌水解1h；
步骤二)取10g改性纳米二氧化硅于30mL乙醇溶液中，在超声环境下振荡1h；
步骤三)将步骤一)制备的硅烷偶联剂和步骤二)制备的改性纳米二氧化硅倒进去圆底烧瓶中，在60-120℃油浴锅中加热搅拌6-12h，反应结束后，冷却至室温；
步骤四)利用乙醇溶液抽滤洗涤改性纳米二氧化硅，除去多余的硅烷偶联剂，重复三次，放到100℃烘箱中干燥24h，过筛装瓶待用。
6.根据权利要求5所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，步骤一)所述的乙醇溶液由无水乙醇和水按照体积比为3∶1混合而成的；步骤二)、步骤四)所述的乙醇溶液由无水乙醇和水按照体积比为1∶1混合而成的。
7.根据权利要求5所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料，其特征在于，步骤一)所述的盐酸溶液的浓度为0.1mol/L。
8.权利要求1所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：
步骤一：按照权利要求1所述的重量数称取各个组分；
步骤二：取改性纳米二氧化硅重量数20wt％-50wt％的硅烷偶联剂，在pH为3.5条件下水解1h，随后将改性纳米二氧化硅和剩余的硅烷偶联剂在三颈烧瓶中加热搅拌，抽滤干燥，研磨过筛；
步骤三：将聚己内酯、改性纳米二氧化硅、阻燃剂放入样品袋，混合均匀；
步骤四：混合均匀后，放进转矩流变仪挤压成熔融状态，得到熔融体，设定密炼时间为10min，转速设置20r/min，温度控制在100℃；
步骤五：将凝固的混合材料加至炼胶机上的辊筒上进行压片，得到厚度均匀的片状材料，温度设置在40℃；
步骤六：将步骤五中混炼均匀的材料将片状材料放置脱模纸上，将材料放在电动加硫成型机热的一处，压片成型。
9.根据权利要求6所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的加热搅拌时的搅拌速度为500-1000r/min，搅拌时间为6～12h，搅拌温度为60～120℃。
10.根据权利要求6所述的一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料的制备方法，其特征在于，步骤六中所述的压片方法是将步骤五中混炼均匀的材料放在电动加硫成型机热的一处，在10MPa压力下进行压片5min，获得厚度均匀的熔融态，随后转移到压片机冷的一处，同样压力下压片5min，结束后材料冷却至室温，取出得到表面光滑的可降解塑料片材，温度设置在58℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310404947.8A CN116426101A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310404947.8A CN116426101A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116426101A true CN116426101A (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=87082896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310404947.8A Pending CN116426101A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116426101A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1495232A (zh) * | 1998-11-20 | 2004-05-12 | ����贻�ѧ��ҵ��ʽ���� | 阻燃性树脂组合物及其成型品 |
| CN115572471A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-01-06 | 广东工业大学 | 一种拉伸性能优良的复合聚己内酯材料及其制备方法 |
-
2023
- 2023-04-14 CN CN202310404947.8A patent/CN116426101A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1495232A (zh) * | 1998-11-20 | 2004-05-12 | ����贻�ѧ��ҵ��ʽ���� | 阻燃性树脂组合物及其成型品 |
| CN115572471A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-01-06 | 广东工业大学 | 一种拉伸性能优良的复合聚己内酯材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106519239A (zh) | 一种含磷‑氮‑碳聚合型膨胀型阻燃剂的制备方法及其用途 | |
| CN108047444B (zh) | 一种半芳香族透明共聚聚酰胺材料及其制备方法 | |
| CN113429569B (zh) | 一种高分子量呋喃聚酰胺的制备方法 | |
| CN111004511A (zh) | 一种高强度耐高温阻燃硅橡胶及其制备方法 | |
| CN109705634B (zh) | 一种用含氮磷有机物修饰的凹凸棒土基复合阻燃剂及其制备与应用 | |
| CN113736088A (zh) | 一种聚倍半硅氧烷，一种pla合金及一种吸管料 | |
| CN111087427A (zh) | 一种生物基阻燃超分散剂的制备方法及其应用 | |
| CN114874618A (zh) | 一种电池密封圈用尼龙材料及其制备方法及电池密封圈 | |
| CN113234315B (zh) | 一种阻燃耐黄变tpu电缆料及其制备方法和应用 | |
| CN116426101A (zh) | 一种优良的拉伸性能及阻燃性能的可降解复合材料及其制备方法 | |
| CN110564118A (zh) | 一种阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
| CN115572471A (zh) | 一种拉伸性能优良的复合聚己内酯材料及其制备方法 | |
| CN101508939A (zh) | 一种结构型阻燃蓖麻油基多元醇及其在聚氨酯泡沫中的应用 | |
| CN115073861B (zh) | 一种抗拉伸的聚氯乙烯通信管及其制备方法 | |
| CN108752754A (zh) | 一种塑料母粒的生产方法 | |
| CN104530430A (zh) | 一种高韧性阻燃型双马来酰亚胺树脂及其制备方法 | |
| CN102757563A (zh) | 膨胀型高分子磷氮无卤阻燃剂及其制备方法 | |
| CN112724385B (zh) | 一种耐水解阻燃聚酯及其制备方法 | |
| CN110041532B (zh) | 一种含螺环结构的凹凸棒土基复合阻燃剂及其制备与应用 | |
| CN114085427A (zh) | 一种用于装饰板的含磷阻燃剂制备方法 | |
| CN113150440A (zh) | 一种阻燃性聚丙烯的制备方法 | |
| CN104672506A (zh) | 一种抗菌防霉生物降解塑料及其制备方法 | |
| CN109517352B (zh) | 一种阻燃型pla基可降解食品包装材料及其制备方法 | |
| CN109957154B (zh) | 一种石墨烯改性橡胶复合材料的制备方法及橡胶复合材料 | |
| CN112011088B (zh) | 阻燃剂二苯基亚膦酰有机硅笼状酯胺化合物及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |