一种氮磷高协同双功能阻燃剂、高效阻燃β晶聚丙烯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氮磷高协同双功能阻燃剂、高效阻燃β晶聚丙烯材料及其制备方法和应用，阻燃剂由多元磷酸盐、改性聚合物和壳聚糖组成，改性聚合物为聚磷酸盐改性的植酸

【技术实现步骤摘要】
一种氮磷高协同双功能阻燃剂、高效阻燃
β
晶聚丙烯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种氮磷高协同双功能阻燃剂、高效阻燃β晶聚丙烯材料及其制备方法和应用，属于阻燃剂


技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)作为一种半结晶的热塑型树脂，具有成本低、加工成型工艺成熟及耐热性高等优点，是国民经济和科学技术进步发展的重要基础原料。但PP低温抗冲击强度低、热稳定性差、易燃和低温韧性差等缺点，严重影响了其在建材领域、工业领域和注塑领域的应用。阻燃剂作为一种功能性助剂，能通过影响燃烧过程和燃烧产物来赋予PP阻燃性能，成核剂则能通过影响PP的结晶形态和晶粒尺寸来在很大程度上影响PP的结构和性能。因此加入阻燃剂与成核剂对PP进行改性，生成具有高阻燃性和微晶结构的PP，是实现PP高性能化的最经济有效的手段。
[0003]目前常用的阻燃材料中，膨胀型阻燃剂(IFR)因抑烟、无卤、防滴和无毒等优点而受到广泛关注。IFR中的酸源受热会产生发挥脱水作用的无机酸，随着温度的升高，碳源与无机酸间还会发生酯化反应；此外，反应过程中产生的水蒸气和由气源产生的不燃气体会聚集于材料表面，从而形成隔热、隔氧的致密碳层，阻止高聚物基体的进一步降解和可燃性气体的逸出，达到防止火焰蔓延的目的。因此PP中IFR的引入在兼顾提高阻燃性能的同时也保证了环境效益，更符合我国对环境友好型产品开发的要求。
[0004]PP的晶型类别可以分为近晶结构δ、单斜α晶型、三斜γ晶型、六方β晶型、和拟六方体五种，而β晶型成核剂的加入能够诱导PP的α晶型转化为β晶型，可有效提高PP在常温和低温下的冲击强度。故而，选用合适的成核剂提高PP中β晶型成核率是改善低温抗冲击强度和低温韧性的最有效手段。
[0005]中国专利技术专利CN115246860A公开了一种含磷
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氮膨胀型阻燃剂纳米片的制备方法和用途，第一步通过六氯环三磷腈与对乙酰氨基苯酚的亲核取代反应得到中间产物，随后在碱性条件下进行脱酰胺反应后与植酸进行成盐反应，制得含磷、氮的膨胀型阻燃剂纳米片。为提高产品的热稳定性，该专利引入了酸酐类物质，影响了产品的阻燃效果，最终导致产品使用范围受限。
[0006]中国专利技术专利CN115678574A公开了一种单组分膨胀型阻燃剂及其制备方法与应用，首先将聚磷酸铵、淀粉和水混合均匀，再加入三聚氰胺衍生物和对甲苯磺酸，得到混合液；在升温搅拌的过程中，通过复配合适的交联剂和助剂，随后通过特定的原位聚合制备得到。该专利技术制备的单组份阻燃剂的阻燃性能不高，未能达到理想效果，并且制备工艺复杂，使其应用受到了限制。
[0007]中国专利技术专利CN114561043B公开了一种聚丙烯成核剂组合物及其制备方法与应用，该专利利用2,2
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亚甲基
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双(4,6
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二叔丁苯氧基)磷酸钠、硬脂酸钙、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯三者协同作用提高了磷酸金属盐的分散性，但PP的透明度、α晶核的完
善度和规整度受到注塑成型时保压时间的严重影响，导致结晶过程出现缺陷，影响了低温抗冲击强度。
[0008]中国专利技术专利CN115678161A公开了一种复合型成核剂组合物及其应用，该成核剂组合物由有机磷酸盐类、芳香族二酰胺类成核剂、纳米碳酸钙及石墨烯组成，以石墨烯为基点形成α和β晶型聚合物相互交织的晶体网，以求改善聚合物的刚性、韧性，在保证透明性的基础上实现均衡的刚韧平衡。但该专利将多种成核剂掺杂一起使用，相互间的反应难以预测，需经过设计、试验等大量的工作来确定复合成核剂成分及其可应用的范围。
[0009]综上所述，亟需一种氮磷高协同双功能阻燃剂、高效阻燃β晶聚丙烯材料及其制备方法和应用。

技术实现思路

[0010]本专利技术针对现有的聚丙烯阻燃剂改性后的聚丙烯存在的低温抗冲击强度低、热稳定性差、易燃的问题，提供一种氮磷高协同双功能阻燃剂，该阻燃剂可以同时实现阻燃和微晶结构的双功能改性，
[0011]同时，本专利技术还提供了该阻燃剂的制备方法。
[0012]同时，本专利技术还提供了该阻燃剂的应用。
[0013]同时，本专利技术还提供了一种氮磷高协同双功能阻燃剂改性的高效阻燃β晶聚丙烯材料。
[0014]同时，本专利技术还提供了高效阻燃β晶聚丙烯材料的制备方法。
[0015]同时，本专利技术还提供了高效阻燃β晶聚丙烯材料的应用。
[0016]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0017]一种氮磷高协同双功能阻燃剂，包括负载型阻燃剂，载体为壳聚糖包覆改性聚合物的核壳型复合物，负载物为多元磷酸盐，改性聚合物为聚磷酸盐改性的植酸
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三聚氰胺超分子聚合物。
[0018]一种氮磷高协同双功能阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
[0019]步骤a，将三聚氰胺加入反应釜，按三聚氰胺与去离子水的质量比1：100～250，加入去离子水，得三聚氰胺水溶液，再按植酸水溶液与三聚氰胺的质量比1：8～12，将质量分数为50wt％～70wt％的植酸水溶液加入到三聚氰胺水溶液中，60～95℃下反应0.5～3h，得植酸
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三聚氰胺超分子聚合物乳液，然后按聚磷酸盐与三聚氰胺的质量比1：2.5～5，在植酸
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三聚氰胺超分子聚合物乳液中加入聚磷酸盐，70～90℃下反应4～6h，静置，过滤，用无水乙醇洗涤至中性，60～95℃干燥12～24h，得改性聚合物；
[0020]步骤b，配制质量分数为1wt％～3wt％的有机酸水溶液，按壳聚糖与有机酸水溶液质量比为1：90～120，加入壳聚糖，室温搅拌1～2h，得壳聚糖溶液；按改性聚合物与壳聚糖溶液的质量比1：150～300，加入改性聚合物，搅拌，在20～40℃下反应2～4h，按改性聚合物与多元磷酸盐的质量比1：0.5～1.2，加入多元磷酸盐，搅拌，在40～65℃下反应5～8h，冷却、过滤，用蒸馏水洗涤至中性，50～80℃下干燥12～24h，得氮磷高协同双功能阻燃剂。
[0021]聚磷酸盐为聚磷酸铵、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种。
[0022]多元磷酸盐为植酸锌、植酸钙、植酸锰中的一种；有机酸为醋酸或柠檬酸。
[0023]一种氮磷高协同双功能阻燃剂改性的高效阻燃β晶聚丙烯材料。
[0024]高效阻燃β晶聚丙烯材料的β晶型含量为69.8～76.2％，热变形温度为115～120℃，结晶温度为129～133℃，简支梁缺口冲击强度为44.4～48.7KJ/m2，UL
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94阻燃等级为V
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1～V
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2，LOI为29.4～32.9％。
[0025]高效阻燃β晶聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤，按照氮磷高协同双功能阻燃剂10wt％～20wt％的添加量，将氮磷高协同双功能阻燃剂加入到聚丙烯中，混合均匀后，于160～200℃下熔融共混，最后经冷却造粒得高效阻燃β晶聚丙烯材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮磷高协同双功能阻燃剂，其特征在于，包括负载型阻燃剂，载体为壳聚糖包覆改性聚合物的核壳型复合物，负载物为多元磷酸盐，改性聚合物为聚磷酸盐改性的植酸
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三聚氰胺超分子聚合物。2.根据权利要求1所述的一种氮磷高协同双功能阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，将三聚氰胺加入反应釜，按三聚氰胺与去离子水的质量比1：100～250，加入去离子水，得三聚氰胺水溶液，再按植酸水溶液与三聚氰胺的质量比1：8～12，将质量分数为50wt%～70wt%的植酸水溶液加入到三聚氰胺水溶液中，60～95℃下反应0.5～3h，得植酸
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三聚氰胺超分子聚合物乳液，然后按聚磷酸盐与三聚氰胺的质量比1：2.5～5，在植酸
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三聚氰胺超分子聚合物乳液中加入聚磷酸盐，70～90℃下反应4～6h，静置，过滤，用无水乙醇洗涤至中性，60～95℃干燥12～24h，得改性聚合物；步骤b，配制质量分数为1wt%～3wt%的有机酸水溶液，按壳聚糖与有机酸水溶液质量比为1：90～120，加入壳聚糖，室温搅拌1～2h，得壳聚糖溶液；按改性聚合物与壳聚糖溶液的质量比1：150～300，加入改性聚合物，搅拌，在20～40℃下反应2～4h，按改性聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚清照，石胜楠，周钰明，张泽武，鲍杰华，钱勇，徐强，薛谊，
申请(专利权)人：南京谊明新材料科技有限公司南京国星生物技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：