一种磷氮复合阻燃聚烯烃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有磷氮共聚物的聚烯烃树脂复合物及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种磷氮复合阻燃聚烯烃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种阻燃聚烯烃及其制备方法，特别是一种含有磷氮共聚物的阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]高分子材料是人们日常生产生活中重要的材料品种，在交通运输
、
电子电器
、
建筑材料
、
医疗器械
、
生活日用品等领域都有广泛应用
。
然而，由于大部分高分子材料都是由碳
、
氢等元素构成，这导致其具有易燃性
。
以全世界产量最大的聚烯烃树脂
(
主要包括聚乙烯和聚丙烯
)
为例，其极限氧指数
(LOI)
仅为
17
～
18
，属于易燃材料，并且在燃烧过程中放出大量的热，同时产生滴落导致火焰迅速蔓延
。
对聚烯烃树脂进行阻燃改性具有重要意义
。
目前，在聚烯烃树脂中添加阻燃剂是实现其阻燃的主要手段
。
在常用的阻燃剂中，曾经广泛使用的卤系阻燃剂由于易造成二次危害而逐渐被无机阻燃剂
、
有机硅系阻燃剂
、
磷系阻燃剂
、
氮系阻燃剂等环保型阻燃剂品种所取代
。
[0003]无机类阻燃剂以金属氢氧化物
、
膨胀石墨等为代表，具有安全性高
、
抑烟效果好
、
环保等优点，但是通常需要较高填充量
(>50
％
)
才能得到较好阻燃效果，这也导致材料加工性变差或力学性能损失
。
磷系阻燃剂包括磷酸酯
、
亚磷酸酯
、
有机磷盐
、
磷杂环化合物及聚合物磷酸酯等，具有低烟
、
无毒
、
低卤等优点，是无卤阻燃剂中应用较广泛的品种
。
研究发现，当磷系阻燃剂与氮系阻燃剂组合使用时，二者具有良好的协同阻燃作用，能够更好地提升材料的阻燃性能：含磷部分主要增强了基体的成炭能力，在聚合物基体表面形成致密炭层，从而起到隔热的作用；含氮部分主要在气相中通过释放惰性氮气来稀释燃烧气氛，从而与含磷自由基起到协同阻燃效果
。
然而，仅通过将含磷组分和含氮组分物理混合加入聚合物的方式，存在着磷
、
氮组分分散不均匀的问题，不利于协同阻燃效能的提高
。
如何设计一种在聚合物基体中分散良好的磷氮协同阻燃剂，并开发其简单高效的合成路径，进而降低其在聚合物基体中的用量，使其在实现阻燃功能的同时，不影响聚合物基体材料的基本力学性能和加工性能，一直是磷系无卤阻燃剂开发的难题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物及其制备方法，该复合物通过将具有协同阻燃功能的磷氮共聚物与聚烯烃树脂混合制备
。
磷氮共聚物不仅能够协同阻燃聚烯烃树脂，还能提升聚烯烃树脂的力学强度，同时该复合物还具有良好的加工性能
。
[0005]一种磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物所述复合物中，所述磷氮共聚物的质量含量为1％～
40
％，优选5％～
25
％；所述聚烯烃树脂的质量含量为
60
％～
99
％，优选
75
％～
95
％；所述磷氮共聚物具有如下结构：
[0006][0007]其中，
R1、R2可以相同或不同，，为
H
或
CH3；
R3为
H、CH3或
C2H5；
m
＝
0.05
～
0.95
，
m+n
＝
1。
[0008]所述聚烯烃树脂为聚乙烯或聚丙烯
。
[0009]本专利技术中所述的磷氮共聚物，是通过以下两种单体
(I)
和单体
(II)
共聚而得：
[0010][0011]其中，
R1、R2可以相同或不同，为
H
或
CH3；
R3为
H、CH3或
C2H5。
[0012]本专利技术中所述的磷氮共聚物，其制备方法如下：将单体
(I)
和单体
(II)
在引发剂作用下，通过自由基聚合得到磷氮共聚物，所述单体
(I)
与单体
(II)
的加入量的摩尔比为1：
0.1
～
20
，优选1：
0.1
～5；所述引发剂加入量为单体
(I)
和单体
(II)
总质量的
0.01
～5％，优选
0.1
～1％；聚合反应温度为
20℃
～
150℃
，优选
60℃
～
100℃
；聚合时间
0.1
～
10
小时，优选
0.5
～6小时
。
[0013]本专利技术中所述的磷氮共聚物的制备方法，所述引发剂为有机过氧化物
、
氢过氧化物
、
偶氮类引发剂中的一种或多种；优选地，所述自由基引发剂为烷基过氧化物
、
酰基过氧化物
、
偶氮类化合物中的一种或多种
。
作为所述烷基过氧化物，例如可以举出：
2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二
(
叔丁基过氧基
)
己烷和
/
或过氧化二异丙苯等；作为所述酰基过氧化物，例如可以举出：过氧化二苯甲酰和
/
或过氧化十二酰等；作为所述偶氮类化合物，例如可以举出：偶氮二异丁腈和
/
或偶氮二异庚腈等
。
[0014]本专利技术中所述的磷氮共聚物的制备方法，所述自由基聚合反应可以直接通过本体聚合
、
或在有机溶剂中通过溶液聚合进行，所述有机溶剂为
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
吡啶
、
苯及甲苯中的一种或多种，所述有机溶剂加入量与单体
(I)
和
(II)
加入总质量的比为1：1～
0.001
，优选1：
0.1
～
0.005。
[0015]本专利技术中所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物的制备方法，是通过将所述磷氮共聚物与聚烯烃树脂熔融挤出而得到，所述熔融挤出在挤出机中进行，所述磷氮共聚物与聚烯烃树脂加入量的质量比为1：
1.5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：所述复合物中，所述磷氮共聚物的质量含量为1％～
40
％，所述聚烯烃树脂的质量含量为
60
％～
99
％，所述磷氮共聚物具有如下结构：其中，
R1、R2独立选自
H
或
CH3；
R3为
H、CH3或
C2H5；
m
＝
0.05
～
0.95
，
m+n
＝1；所述聚烯烃树脂为聚乙烯或聚丙烯
。2.
根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：
R1、R2相同或不同
。3.
根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于：所述磷氮共聚物是通过以下的单体
(I)
和单体
(II)
共聚而得：其中，
R1、R2、R3的定义同权利要求
1。4.
根据权利要求1所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述磷氮共聚物的制备方法如下：将单体
(I)
和单体
(II)
在引发剂作用下，通过自由基聚合得到磷氮共聚物
。5.
根据权利要求3或4所述的磷氮共聚物与聚烯烃树脂的复合物，其特征在于，所述单体
(I)
与单体
(II)
的摩尔比为1：
0.1
～
20
，优选1：
0.1
～5；所述引发剂的加入量为单体
(I)
和单体
(II)
总质量的
0.01
～5％，优选
0.1
～1％；聚合反应温度为

【专利技术属性】
技术研发人员：许天浩，牛慧，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：