【技术实现步骤摘要】
本申请属于有机高分子化合物，具体涉及一种聚丙烯阻燃材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、泡沫塑料是一种重要的高分子材料，因材料中分散有大量微孔，因此具有质量轻、可降低声音与热量传播、减少震动等特点，被广泛应用于制造业、建筑、包装、交通、军工等领域。发泡聚丙烯塑料不仅具有良好的力学性能、耐热性、回弹性，还具有优良的耐化学腐蚀、耐应力开裂等性能，可以替代eps和epe材料，在汽车工业、运输业和包装行业极具竞争力，应用前景非常广阔。
2、然而，聚丙烯的热稳定性较差，易受到紫外线和热氧化的影响，导致材料的性能下降。这极大限制了其在一些对阻燃性能要求较严格的电气工程、汽车构件、家电零部件、建筑领域中的应用。为了提高聚丙烯的性能，常对其进行辐照交联处理。聚丙烯在辐照交联过程中，聚合物分子受到辐射能量的影响，发生自由基反应，形成交联结构。这种交联结构可以提高聚丙烯的热稳定性、机械性能和化学稳定性，使其更加适合各种应用领域。
3、辐照交联聚丙烯发泡材料因具有优良的力学性能、质轻、且易于加工成型、耐化学性和耐候性好等优点，广泛应用于日常生活、工业生产等多个领域。但聚丙烯除热稳定性较差外，聚丙烯等高分子树脂材料在燃烧过程还会释放出大量有毒气体和烟雾，存在一定的火灾安全隐患。故，研发一种阻燃效果好的聚丙烯发泡材料是当前聚丙烯材料的重点研究方向。
技术实现思路
1、本申请的目的在于，提供一种阻燃效果好的聚丙烯阻燃材料，具体通过以下技术方案得以实现：
2、一种聚丙烯阻燃
3、s1、将聚丙烯和辅料的混合物放入挤出机挤出造粒，得到母粒；
4、s2、使用挤出成型工艺，将母粒挤出，得到板材；
5、s3、对板材进行辐照交联处理，得到加强板材；
6、s4、对加强板材进行超临界发泡处理，得到聚丙烯阻燃材料。
7、相较于传统的直接采用聚丙烯与阻燃剂共混作为阻燃材料的做法，本申请在挤出成型工序之后进行了辐照交联处理，这一策略显著提升了加强板材的机械强度和整体阻燃性能。具体来说，挤出成型工艺可以确保原料均匀分布并形成厚度较为均匀的板材，而后，通过对板材进行辐照交联处理，可在板材内部形成更为致密且有序的三维立体网状结构。这种三维网状结构能够在高温环境下有效地约束聚合物分子链的运动自由度，从而显著增强材料的热稳定性，有效抑制燃烧时的热分解速度。在此基础上，致密的三维立体网状结构还可以减少聚丙烯因燃烧产生的熔滴现象的发生，进而降低火灾扩散的风险。此外，由于该交联网络结构的强化作用，聚丙烯板材的抗拉伸强度、抗冲击韧性以及硬度等力学性能将得到大幅提升，有利于在火灾条件下保持材料结构的完整性，因此展现出更为优异的阻燃效能与防火安全性。
8、在上述基础上，本申请还通过采用超临界发泡技术对已经具备致密有序三维立体网状结构的加强板材进行处理，可以显著提升聚丙烯阻燃材料的阻燃性能。具体来说，超临界发泡处理将会在加强板材内部形成独特的多孔结构，这些孔隙的存在增加了材料内部的比表面积。在燃烧过程中，热量传递路径较长且曲折，且热量在固体-气体界面或固体-固体界面上传递时，由于孔隙内气体的导热系数通常远低于固体材料，因此孔隙内的热阻较大，这降低了热传导速率。此外，燃烧反应的发生依赖于氧气与可燃物之间的充分接触和氧化反应速率。对于具有多孔结构的聚丙烯阻燃材料而言，氧气要到达燃料表面并参与燃烧反应需穿过上述错综复杂的孔隙结构。更何况在超临界发泡过程中，通常会注入惰性气体来辅助发泡，因此，发泡后孔隙内填充的惰性气体不仅能够进一步降低氧气浓度，而且能够阻碍氧气向可燃部分的有效扩散，从而有效地抑制了燃烧进程，最终极大提升了材料的阻燃效能及安全性。
9、作为优选，所述混合物各组分及其质量份为聚丙烯40～50份、辐照敏化剂0.3～0.5份、填充剂0.4～0.6份、抗氧化剂0.4～0.6份、润滑剂0.2～0.3份、偶联剂1～5份、阻燃抑烟剂30～40份。
10、具体而言，所述的辐照敏化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)、三烯丙基异三聚氰酸酯(taic)、异氰脲酸三烯丙酯(tac)中的一种或几种；所述的填充剂为滑石粉、碳酸钙、玻璃纤维、云母中的一种或几种；所述的抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)、硫代二丙酸双十八酯(dstp)、硫代二丙酸二月桂酯(dltp)、(4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二胺)(ky405)中的一种或几种；所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺(ebs)、硅油、硅酮中的一种或几种；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述的阻燃抑烟剂为聚磷酸铵(app)、磷酸三苯酯(tpp)、聚磷酸盐(mpp)、有机次磷酸铝、无机次磷酸铝、红磷中的一种或几种。
11、作为进一步优选，所述聚丙烯的熔体流动速率为0.75～6g/10min。
12、本技术方案通过精确调控聚丙烯的熔体流动速率(mfr)，在多个层面上实现了聚丙烯阻燃材料性能的优化。首先，适宜的熔体流动速率有利于聚丙烯与各类功能性辅料在熔融状态下实现更充分、均匀的混合，这一过程能够有效增强最终加强板材内部三维结构的有序排列，并确保阻燃抑烟剂等添加剂在板材内均匀分散，从而提升整体阻燃效果和抑烟性能。其次，本条技术方案通过选择恰当的聚丙烯熔体流动速率，在保证良好加工工艺性的同时，优化聚丙烯板材的机械性能，因此可以满足大部分应用场景对阻燃聚丙烯材料综合性能的要求。
13、作为优选，步骤s1中，挤出机挤出造粒的工艺参数为：挤出机加料阶段温度为170～190℃；熔融段温度为180～220℃；计量段温度为190～220℃；挤出温度为170～220℃。
14、作为进一步优选，步骤s1中，挤出机主喂料为50kg/h；挤出的螺杆转速为70～200rpm,挤出的口模压力为5～15mpa。
15、作为优选，步骤s2中，挤出成型工艺的挤出温度为140～180℃。
16、本条技术方案中，通过步骤s1和步骤s2中温度的把控，可以提高聚丙烯的结晶度。聚丙烯是一种半结晶聚合物，其力学性能如拉伸强度、硬度和韧性等与其结晶度密切相关。在步骤s2中，通过控制较低的挤出温度——140～180℃，可以在一定程度上提高聚丙烯的结晶度。这意味着，聚丙烯阻燃材料结晶区域的热稳定性更高，需要更高的温度才能使分子链运动到足以发生熔融的程度，聚丙烯阻燃材料的阻燃效果更好。
17、作为优选，步骤s3辐照交联处理中，辐照的剂量为1～10mrad。
18、作为优选，步骤s4超临界发泡处理中，氮气的压力为3～20mpa，二氧化碳的压力为5～20mpa。
19、作为优选，所述超临界发泡处理的温度为100～200℃，时间1～1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述混合物各组分及其质量份为聚丙烯40～50份、辐照敏化剂0.3～0.5份、填充剂0.4～0.6份、抗氧化剂0.4～0.6份、润滑剂0.2～0.3份、偶联剂1～5份、阻燃抑烟剂30～40份。
3.根据权利要求1或2所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯的熔体流动速率为0.75～6g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，挤出机挤出造粒的工艺参数为：挤出机加料阶段温度为170～190℃；熔融段温度为180～220℃；计量段温度为190～220℃；挤出温度为170～220℃。
5.根据权利要求1或4所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，挤出成型工艺的挤出温度为140～180℃。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤S3辐照交联处理中，辐照的剂量为1～10Mrad。
...【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述混合物各组分及其质量份为聚丙烯40～50份、辐照敏化剂0.3～0.5份、填充剂0.4～0.6份、抗氧化剂0.4～0.6份、润滑剂0.2～0.3份、偶联剂1～5份、阻燃抑烟剂30～40份。
3.根据权利要求1或2所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯的熔体流动速率为0.75～6g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，挤出机挤出造粒的工艺参数为：挤出机加料阶段温度为170～190℃；熔融段温度为180～220℃；计量段温度为190～220℃；挤出温度为170～220℃。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆锋，王光海，钟进福，
申请(专利权)人：浙江润阳新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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