一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其原料按重量百分比包括：磷系阻燃劑5～30％，含氮阻燃劑5～20％，生物質碳源5～20％，余量為聚羥基烷酸酯樹脂。本發明專利技術還公開了上述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料的制備方法，將原料混合均勻后，升溫至115～185℃，熔融共混，擠出，拉條，冷卻，切粒和烘干即得。本發明專利技術有效提高聚羥基烷酸酯材料的阻燃性和抗滴落性，增強其燃燒安全性，有力拓展聚羥基烷酸酯復合材料的應用范圍，同時具有良好的機械性能和可加工性，可用于汽車、電子電氣、家具以及發泡材料等領域，具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及阻燃材料
，尤其涉及一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料及其制備方法。
技術介紹
隨著社會經濟的發展和石油工業的進步，以五大通用塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS樹脂)為代表的石油基聚合物廣泛應用在人類的各行各業。但是，石油基聚合物在使用過后需要上百年時間才能完全降解，采取堆埋會造成大量可耕地資源浪費，采取焚燒則會造成嚴重的空氣污染，隨意丟掉則易造成白色垃圾泛濫。因此，隨著人類環保意識的增強，生物可降解塑料成為人類關注的熱點，因此這類材料的開發和利用也成為業界研究的熱點。其中，聚羥基烷酸酯是一種由微生物發酵合成的一類高分子材料。聚羥基烷酸酯具有良好的力學性能和可加工性，同時在使用過后會通過細菌作用生成二氧化碳和水，不會對周圍環境造成任何危害。聚羥基烷酸酯在生活用品、食品包裝、醫療、建材、汽車，電子電器等領域都具有較大的利用價值。但是，由于其有機材質，聚羥基烷酸酯存在極易燃燒的危險，同時在燃燒過程中存在嚴重的熔融滴落行為進一步增加了其火災危險性，以上不足嚴重制約聚羥基烷酸酯在電子電器、汽車等領域的應用。目前，對于聚羥基烷酸酯材料的阻燃改性相關文獻和專利較少。專利438255A公開了一種分子中含有側鏈帶溴基團聚羥基烷酸酯共聚物及其制備方法，此方法通過引入鹵素元素達到阻燃目的，但是此方法制備工藝復雜，成本高，且溴元素燃燒過程中會產生有毒有害氣體對環境造成不利影響。專利CN104130562A公布了一種納米膨潤土復合阻燃聚羥基丁酸酯及其制備方法，通過將納米膨潤土阻燃劑的加入制備了一種阻燃級別高、綠色環保、保證材料物理性能的阻燃聚羥基丁酸酯復合材料。專利CN102924888A公布了一種納米阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，本方法通過納米金屬氫氧化物、金屬氧化物以及交聯劑相互作用，提高復合材料阻燃效率，抑制燃燒過程中的融滴行為。但是此方法中部分金屬氧化物屬于重金屬，可能對環境造成危害。
技術實現思路
基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料及其制備方法，有效提高聚羥基烷酸酯材料的阻燃性和抗滴落性，增強其燃燒安全性，有力拓展聚羥基烷酸酯復合材料的應用范圍，同時具有良好的機械性能和可加工性。本專利技術提出的一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其原料按重量百分比包括：磷系阻燃劑5～30％，含氮阻燃劑5～20％，生物質碳源5～20％，余量為聚羥基烷酸酯樹脂。優選地，其原料還包括：阻燃協效劑，阻燃協效劑與磷系阻燃劑的重量比為0～5：5～30。優選地，磷系阻燃劑為聚磷酸銨、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、次磷酸鋁、二乙基次磷酸鋁、二丁基次磷酸鋁、二苯基次磷酸鋁中的一種或兩種以上組合物。優選地，含氮阻燃劑為三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、雙氰胺、尿素中的一種或兩種以上組合物。優選地，生物質碳源為木質素、淀粉、秸稈粉末、木粉、竹粉中的一種或兩種以上組合物。優選地，聚羥基烷酸酯樹脂為聚羥基丁酸酯，或聚羥基己酸酯，或聚羥基戊酸酯，或聚羥基丁酸酯共聚物，或聚羥基己酸酯共聚物，或聚羥基戊酸酯共聚物，或聚羥基丁酸酯、聚羥基己酸酯的共聚物，或聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯的共聚物，或聚羥基己酸酯、聚羥基戊酸酯的共聚物，或聚羥基丁酸酯、聚羥基己酸酯、聚羥基戊酸酯的共聚物。優選地，阻燃協效劑為有機改性蒙脫土、層狀雙氫氧化物、磷酸鋯、納米二氧化硅、石墨烯、焦磷酸鐵中的一種或兩種以上組合物。本專利技術還提出上述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料的制備方法，將聚羥基烷酸酯樹脂、磷系阻燃劑、含氮阻燃劑、生物質碳源和阻燃協效劑混合均勻，升溫至115～185℃，熔融共混，擠出，拉條，冷卻，切粒和烘干得到阻燃聚羥基烷酸酯復合材料。本專利技術采用以磷酸鹽為主，含氮阻燃劑與生物質碳源復配的阻燃體系，而協效劑的加入可以進一步提高阻燃效果，具有環境友好、阻燃效率高的特點。本專利技術所得聚羥基烷酸酯復合材料在分解和燃燒過程中，由于C-C鍵的鍵能大于C-P的鍵能要大，磷系阻燃劑率先分解出磷酸以及多種有機膦酸起到覆蓋作用，還引起聚羥基烷酸酯脫水形成隔熱、隔氧的炭層，阻止熱量向內部傳遞，同時生物質碳源可與聚羥基烷酸酯相互配合，可以有效促進穩定炭層的形成；而而氮元素在燃燒過程中也會分解放出N2等不燃氣體，在炭層表面形成阻燃氣膜，從而進一步提高本專利技術的阻燃性能，同時不燃氣體的釋放又促進隔熱、隔氧的炭層形成蜂窩狀，有利于阻止熱量向內部傳遞，此時阻燃協效劑可以促進炭層內部硬化和多孔炭層的封閉以達到有效提高阻燃體系阻燃效率的目的。在聚羥基烷酸酯復合材料的分解和燃燒過程中，形成了有機-無機復合炭層可以有效抑制材料燃燒過程中可燃氣體逸出以及氧氣進入，延緩熱量向材料內部擴散，從而達到阻燃目的。本專利技術的制備方法簡單，生產無污染，生產成本低，所得阻燃聚羥基烷酸酯復合材料具有良好的阻燃性能、抗滴落性和燃燒安全性，可用于汽車、電子電氣、家具以及發泡材料等領域，具有廣闊的應用前景。具體實施方式下面，通過具體實施例對本專利技術的技術方案進行詳細說明。實施例1本專利技術提出的一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其原料包括：聚羥基丁酸酯樹脂700g，次磷酸鋁150g，氰尿酸三聚氰胺鹽100g，木質素50g。本專利技術還提出上述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料的制備方法，將聚羥基丁酸酯樹脂、次磷酸鋁、氰尿酸三聚氰胺鹽和木質素混合均勻，升溫至145～180℃，熔融共混，擠出，拉條，冷卻，切粒和烘干得到阻燃聚羥基烷酸酯復合材料。本專利技術提出的一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其原料包括：聚羥基丁酸酯樹脂700g，次磷酸鋁150g，氰尿酸三聚氰胺鹽75g，木質素75g。本專利技術還提出上述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料的制備方法，將聚羥基丁酸酯樹脂、次磷酸鋁、氰尿酸三聚氰胺鹽和木質素混合均勻，升溫至145～180℃，熔融共混，擠出，拉條，冷卻，切粒和烘干得到阻燃聚羥基烷酸酯復合材料。實施例3本專利技術提出的一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其原料包括：聚羥基丁酸酯樹脂750g，次磷酸鋁125g，氰尿酸三聚氰胺鹽85g，木質素40g。本專利技術還提出上述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料的制備方法，將聚羥基丁酸酯樹脂、次磷酸鋁、氰尿酸三聚氰胺鹽和木質素混合均勻，升溫至145～180℃，熔融共混，擠出，拉條，冷卻，切粒和烘干得到阻燃聚羥基烷酸酯復合材料。實施例4本專利技術提出的一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其原料包括：聚羥基丁酸酯樹脂750g，次磷酸鋁125g，氰尿酸三聚氰胺鹽62.5g，木質素62.5g。本專利技術還提出上述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料的制備方法，將聚羥基丁酸酯樹脂、次磷酸鋁、氰尿酸三聚氰胺鹽和木質素混合均勻，升溫至145～180℃，熔融共混，擠出，拉條，冷卻，切粒和烘干得到阻燃聚羥基烷酸酯復合材料。將實施例1-4進行性能測試，結果如下：檢測項目實施例1實施例2實施例3實施例4垂直燃燒(3.2mm)V0V0V0V0極限氧指數27vol％29vol％26.5vol％28vol％拉伸強度26.8MPa24.9MPa33.8MPa29.8MPa由上表可以看出，以次磷酸鋁與氰尿酸三聚氰胺鹽以及木質素組成的阻燃體系可以明顯提高聚羥基丁酸酯復合材料的阻燃性能、抗滴落性以及火災安全性，同時發現材料的力學性能無明顯惡化。同時在其他條件不變的情況下，采用聚磷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其特征在于，其原料按重量百分比包括：磷系阻燃劑5～30％，含氮阻燃劑5～20％，生物質碳源5～20％，余量為聚羥基烷酸酯樹脂。

【技術特征摘要】
1.一種阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其特征在于，其原料按重量百分比包括：磷系阻燃劑5～30％，含氮阻燃劑5～20％，生物質碳源5～20％，余量為聚羥基烷酸酯樹脂。2.根據權利要求1所述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其特征在于，其原料還包括：阻燃協效劑，阻燃協效劑與磷系阻燃劑的重量比為0～5：5～30。3.根據權利要求1或2所述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其特征在于，磷系阻燃劑為聚磷酸銨、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、次磷酸鋁、二乙基次磷酸鋁、二丁基次磷酸鋁、二苯基次磷酸鋁中的一種或兩種以上組合物。4.根據權利要求1-3任一項所述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其特征在于，含氮阻燃劑為三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、雙氰胺、尿素中的一種或兩種以上組合物。5.根據權利要求1-4任一項所述阻燃聚羥基烷酸酯復合材料，其特征在于，生物質碳源為木質素、淀粉、秸稈粉末、木粉、竹粉中的一種或兩種以上組...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊海東，曾照韋，
申請(專利權)人：曾照韋，
類型：發明
國別省市：安徽;34