【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子化合物的组合物，涉及阻燃高分子材料，具体涉及一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚丙烯（pp）是一种由丙烯通过加聚反应而成的聚合物；它是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质，具有优异的物理性能、化学性能和加工性能；因此，在包装材料、家居用品、医疗器械和汽车配件领域受到广泛应用。但是纯pp的极限氧指数仅为17%～18%，属于易燃材料。此外，pp在燃烧时会产生大量的熔滴，极易引燃周围的物体，存在巨大的安全隐患。
2、随着阻燃技术朝着环保、高效、无烟等方向发展，卤系阻燃剂逐渐被取代。作为后起之秀，焦磷酸哌嗪（papp）集 p、n、c等阻燃元素于一体，同时兼有炭源、气源和酸源的作用，并且具有极高的光稳定性和热稳定性，用量为5%时的分解温度超过300℃，适用于绝大多数树脂的加工温度。初步的研究结果表明，与传统的以聚磷酸铵（app）为核心的膨胀阻燃剂相比，焦磷酸哌嗪体系具有更好的阻燃作用，达到同样阻燃级别时其添加量明显降低，且耐热稳定性和耐水析出性能有显著的改善。但是由于papp体系的成炭能力不足的原因，在较低添加量下，papp膨胀阻燃体系在聚丙烯中同样没有阻燃等级。
3、专利cn117430891a公开了通过添加磷氮膨胀体系来阻燃聚丙烯，并且引入了镁系协效剂，但是阻燃效果一般，至少添加24份的磷氮阻燃剂才能过v0等级。专利cn117700879a公开了镍基双金属催化剂协效催化无机阻燃聚丙烯成炭阻燃复合材料及其制备方法，以镍基为主催化剂，以al、mg、co作为第二金属，通过镍基双金
4、nor 116是巴斯夫生产的一种n-烷氧基受阻胺类阻燃剂和光稳定剂，它单独作为阻燃剂，在聚烯烃纤维、无纺布和薄膜中显示出v2阻燃功效，它对于较厚的塑料中单独使用并没有阻燃效果。专利cn116218077a 公开一种无卤阻燃母粒、无卤阻燃复合材料及其制备方法和应用，将nor 116作为光稳定剂和金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂复配使用，该体系仅能达到v2等级，阻燃效率不高。
5、gw-540是一种受阻胺类光稳定剂，起到抑制或减缓由于光氧化作用使高分子材料发生降解的作用。专利cn116285407a公开了一种高流动性茶渣/聚丙烯复合材料及其制备方法，其将gw-540引入作为光稳定剂使用，主要解决材料加工过程中老化降解问题。目前，gw-540的主要作为光稳定剂来使用，作为阻燃助剂的研究甚少。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种高阻燃性能的阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
2、为了解决上述技术问题， 本专利技术提供一种阻燃聚丙烯复合材料（锌镍双金属氧化物催化协效阻燃聚丙烯复合材料），按照重量份数计，由80~85份聚丙烯、14.5~18.7份膨胀阻燃剂、0.2~0.5份催化剂，0.1~0.5份阻燃助剂和0.1~0.5份相容剂组成；
3、所述阻燃助剂为nor 116或gw-540；
4、所述催化剂为锌镍双金属氧化物催化剂，所述锌镍双金属氧化物催化剂为znxniyo，x为0.7~0.9中的任一，y为0.1~0.3中的任一；且 x+y =1。
5、作为本专利技术的阻燃聚丙烯复合材料的改进： x为0.8，y为0.2。
6、作为本专利技术的阻燃聚丙烯复合材料的进一步改进：所述膨胀阻燃剂由主要阻燃剂和次要阻燃剂组成，主要阻燃剂：次要阻燃剂=2~4:1的质量比；所述主要阻燃剂为焦磷酸哌嗪(papp)，所述次要阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐(mpp)、次磷酸铝(hdp)、二乙基次膦酸铝(adp)中的任一。
7、作为本专利技术的阻燃聚丙烯复合材料的进一步改进：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
8、作为本专利技术的阻燃聚丙烯复合材料的进一步改进，所述锌镍双金属氧化物催化剂的制备方法为：
9、于机械搅拌下，将六水合硝酸锌和六水合硝酸镍溶解于蒸馏水中，得双金属溶液；所述六水合硝酸锌中的锌：六水合硝酸镍中的镍=7~9：1~3的质量比；
10、于搅拌下，将双金属溶液于80±10℃下反应2±0.5 h，反应过程中控制反应体系的ph为8~9（可通过滴加质量分数为10%碳酸钠溶液进行控制）；
11、反应结束后，于80±10℃老化（静置老化）1±0.2h，接着过滤，滤饼用去离子水洗涤（洗涤数次，直至洗涤液的ph呈中性），然后先干燥（100~120℃下鼓风干燥4~6h），再在450~550℃焙烧3.5~4.5h（可在马弗炉中焙烧），经研磨后，得到锌镍双金属氧化物催化剂。
12、说明：一般而言，每7~50g 六水合硝酸镍配用200ml的蒸馏水进行溶解。
13、本专利技术还同时提供了如上所述的阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
14、（1）、按重量份数称取聚丙烯、膨胀阻燃剂、催化剂、阻燃助剂和相容剂，在混合机中于80±10℃预混5±1 min；预混转速为300±50 r/min；
15、（2）将步骤（1）所得的混合后物料采用双螺杆挤出机进行熔融和剪切混合后的挤出造粒，挤出温度为165~210 ℃，转速为450±50 r/min，进料转速为30±3 r/min。
16、nor 116、gw-540这两种助剂在塑料中主要用于耐老化的作用，本专利技术发现：其能捕获聚合物由光氧化和燃烧降解过程所产生的自由基，从而中断燃烧过程中的链式反应，起到气相阻燃的效果。所以，在本专利技术特定的配方中，可以当作阻燃助剂来使用，会有意想不到的阻燃效果。
17、本专利技术选用以papp为主，mpp，hdp和adp为辅的膨胀阻燃体系，阻燃效率相较于无机阻燃剂和传统的app体系有显著提高。鉴于papp体系的成炭能力不足、在较低添加量下papp膨胀阻燃体系在聚丙烯中同样没有阻燃等级的问题，本专利技术通过共沉淀的方法将zno和nio均匀分散在一起得到锌镍双金属氧化物催化剂；zn和ni在特定比例下，两者协同催化papp体系和聚丙烯脱氢以形成高质量炭层来隔绝热量，从而避免聚丙烯材料被引燃。但是由于聚丙烯传热很快，在样条被点燃时，聚丙烯会很快受热降解，导致锌镍双金属氧化物催化剂还来不及发挥其催化成炭作用。基于此，本专利技术进一步加入具有气相阻燃作用的nor116或gw-540，在样条刚被点燃时，nor 116或gw-540就能迅速降解并捕捉空气中的活性自由基，中断链式分解反应，发挥气相阻燃效果，为催化成炭争取时间。
18、在本专利技术中，相容剂的作用为提高膨胀阻燃剂和催化剂与聚丙烯的相容性和分散性，从而增强混合材料的力学性能。
19、综上，本专利技术通过膨胀阻燃剂、锌镍双金属氧化物催化剂和nor 116或gw-540三者相辅相成来协同阻燃聚丙烯，得到高阻燃性能的聚丙烯复合材料。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：按照重量份数计，由80~85份聚丙烯、14.5~18.7份膨胀阻燃剂、0.2~0.5份催化剂，0.1~0.5份阻燃助剂和0.1~0.5份相容剂组成；
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：x为0.8，y为0.2。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述膨胀阻燃剂由主要阻燃剂和次要阻燃剂组成，主要阻燃剂：次要阻燃剂=2~4:1的质量比；
4.根据权利要求3所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
5.根据权利要求4所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述锌镍双金属氧化物催化剂的制备方法为：
6.如权利要求1~5任一所述的阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：按照重量份数计，由80~85份聚丙烯、14.5~18.7份膨胀阻燃剂、0.2~0.5份催化剂，0.1~0.5份阻燃助剂和0.1~0.5份相容剂组成；
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：x为0.8，y为0.2。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述膨胀阻燃剂由主要阻燃剂和次要阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，李娟，薛赵林，严丽，刘帅，叶汀，
申请(专利权)人：绍兴兴欣新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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