專利名稱：一種阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料的制作方法
一種阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有阻燃性的塑料產(chǎn)品，特別涉及具有良好阻燃性的全生物降解聚羥基燒酸酷材料。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的可降解材料如PLA(聚乳酸)、PCL(聚己內(nèi)酯)、PBS (聚丁二酸丁二醇酯)、PHAs (聚羥基烷酸酯)等具有良好的可生物降解性，力學(xué)性能也得到不斷改善，并得到規(guī)?；a(chǎn)，廣泛應(yīng)用于日常生活用品、醫(yī)療領(lǐng)域、包裝材料、裝飾材料等，但是由于他們的耐燃性差，氧指數(shù)在20左右，通常情況下極易燃燒，因此在對(duì)阻燃性一定要求的領(lǐng)域，上述材料的應(yīng)用就受到極大的局限。關(guān)于阻燃性可降解聚酯的研究主要集中在PLA和PBS等聚酯材料方面，如公開(kāi)號(hào)為CN1733828A的專利公開(kāi)了用合成手段實(shí)現(xiàn)聚酯材料的阻燃性；公開(kāi)號(hào)為CN101010381A的專利公開(kāi)了金屬氫氧化物、PLA及丙烯酸酯樹(shù)脂制備阻燃注塑制品；公開(kāi)號(hào)為CN101148498A的專利公開(kāi)了將含磷組分與聚酯共聚成可降解的阻燃共聚酯并且與脂肪族共聚酯共混實(shí)現(xiàn)聚酯的阻燃性；公開(kāi)號(hào)為CN101245174A公開(kāi)了氫氧化鋁阻燃PBS與PLA共混物的方法；而關(guān)于聚羥基烷酸酯(PHAs)的阻燃改性技術(shù)研究比較少，僅有少量的文獻(xiàn)報(bào)道。如公開(kāi)號(hào)CN1438258A的專利公開(kāi)了分子中含有側(cè)鏈帶溴基團(tuán)的單元的新的聚羥基烷酸酯共聚物及其制備方法，該方法利用合成手段引入具有阻燃性的帶溴基團(tuán)實(shí)現(xiàn)阻燃性，但是它的缺點(diǎn)一方面是使用合成的方法難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，成本昂貴難以推廣，另一方面由于溴燃燒時(shí)產(chǎn)生的毒性不利于環(huán)保和人類安全，這方面已經(jīng)受到歐盟等國(guó)的限制，因此，需要進(jìn)一步研究具有良好阻燃性的聚羥基烷酸酯材料。

發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)添加環(huán)保型阻燃劑制備具有良好阻燃效果的聚羥基烷酸酯材料，該材料綜合性能良好，環(huán)保安全，可完全生物降解。本發(fā)明公開(kāi)的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，包括聚羥基烷酸酯、納米金屬氫氧化物、金屬氧化物、助劑。進(jìn)一步地，所述各組分的含量為，聚羥基烷酸酯為1_95%、納米金屬氫氧化物為1-80%、金屬氧化物為1-25%、助劑為O. 1-30% ο所述阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料還添加有助劑，所述助劑包括引發(fā)劑、聚羥基烷酸酯20-70%納米金屬氫氧化物20%-60%金屬氧化物0.1%-15%引發(fā)劑0.1%-2%抗氧劑0.1%-0.5%潤(rùn)滑劑0.5%-5%本發(fā)明中還可以添加其他助劑，所述其他助劑是顏料、抗紫外線劑、增塑劑、脫模劑、偶聯(lián)劑、成核劑、填充材料等，其中填充材料包括有機(jī)填料和無(wú)機(jī)填料，所述有機(jī)填料為淀粉、植物纖維、木粉中的一種或幾種混合物，所述無(wú)機(jī)填料可選的有碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、晶須、硅酸鹽中一種或幾種混合物。。所述納米金屬氫氧化物為為氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鋅、氫氧化鉀、氫氧化娃、氫氧化鈦、氫氧化鐵、氫氧化銅、氫氧化鎳、氫氧化銅、氫氧化硼、氫氧化猛、氫氧化鋰、氫氧化納中一種或幾種混合物。所述納米氫氧化物為針狀或棒狀,粒徑為5-50納米,長(zhǎng)度為100-500納米。所述納米氫氧化物經(jīng)過(guò)表面包覆處理，所述包覆材料為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯、鈦酸酯、聚乙烯醇酯、丁二醇酯中任意一種。所述的金屬氧化物為氧化鎂、氧化招、氧化1丐、氧化鋅、氧化鉀、氧化娃、氧化鈦、氧化鐵、氧化銅、氧化鈉、氧化鎳、氧化錳、氧化鋰、氧化硼、氧化銻中任意一種或幾種混合物。所述的金屬氧化物為氧化鋅或氧化硼或二者的混合物。所述引發(fā)劑是過(guò)氧化類引發(fā)劑，選自過(guò)氧化苯甲酰、雙(丁基過(guò)氧)三甲基環(huán)己烷、雙(丁基過(guò)氧)環(huán)十二烷、過(guò)氧化苯甲酸丁酯、二丁基過(guò)氧化物、雙(丁基過(guò)氧)二異丙苯、二枯基過(guò)氧化物、過(guò)氧化丁基枯中的一種或幾種混合物，優(yōu)選具有較高引發(fā)溫度的過(guò)氧化苯甲酰、雙(丁基過(guò)氧)二異丙苯。所述抗氧劑為季戊四醇類和亞磷酸酯類抗氧劑。所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鋇、EBS、PE蠟、TAF、芥酸酰胺、油酸酰胺中的一種或幾種復(fù)合物。本發(fā)明的有益效果在于(I)本發(fā)明的阻燃性聚羥基烷酸酯材料綜合性能良好，阻燃性能達(dá)到Vi-VO級(jí)，能滿足對(duì)阻燃性能有一定要求的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)，本發(fā)明的聚羥基烷酸酯材料還可非常方便地通過(guò)注塑機(jī)、擠片機(jī)或板材機(jī)制備各種注塑件、片材或板材等；
(2)本發(fā)明的納米金屬氫氧化物作為阻燃劑，成本低廉，加工方便，而且安全環(huán)保，通過(guò)包覆處理使納米金屬氫氧化物表面具有一層與聚合物相容性良好的樹(shù)脂，使其從疏油性變成親油性，避免了納米團(tuán)聚效應(yīng)，使得納米金屬氫氧化物與聚合物混合后具有良好的分散性，和聚合物的結(jié)合更加緊密，同時(shí)在同樣要求的阻燃性條件下，可減少納米金屬氫氧化物的添加，避免由于阻燃劑的大量添加而導(dǎo)致的聚合物材料韌性的下降；(3)本發(fā)明通過(guò)交聯(lián)引發(fā)劑和納米金屬氫氧化物共同作用的方式解決了氫氧化物阻燃時(shí)容易產(chǎn)生的熔滴問(wèn)題，還提高了聚合物的熔體強(qiáng)度和綜合性能。
具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I :將重量份數(shù)分別為60份的聚羥基丁酸戊酸酯(共聚單體3-羥基戊酸摩爾含量為10% ),3份氧化鋅、O. 2份過(guò)氧化苯甲酰、O. 2份四〔β - (3，5- 二叔丁基_4_羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、O. 4份亞磷酸三(2，4_ 二特丁基苯)酯、O. 8份硬脂酸、O. 4份TAF加入高速攪拌機(jī)中常溫下攪拌5分鐘后加入雙螺桿擠出機(jī)第一加料口待用，將35份納米氫氧化鎂(納米氫氧化物為針狀，直徑為5-50納米，長(zhǎng)度為100-500納米)加入第二加料口待用，根據(jù)配比調(diào)節(jié)失重計(jì)量稱，加工溫度130°C，轉(zhuǎn)速300rpm，使用水下切粒，所制備的阻燃材料具有良好的力學(xué)性能、阻燃性能，可用于注塑、片材、板材等領(lǐng)域。實(shí)施例2 將重量份數(shù)分別為45份的聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基己酸酯(共聚單體3-羥基己酸摩爾含量為15%)與5份氧化硼、O. 3份雙(丁基過(guò)氧)二異丙苯、O. 2份四〔β -(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、O. 4份亞磷酸苯二異癸酯、O. 3份硬脂酸、O. 3份EBS、0. 5份硬脂酸鈣、8份檸檬酸三丁酯和色粉群青藍(lán)加入高速攪拌機(jī)中常溫下攪拌5分鐘后加入雙螺桿擠出機(jī)第一加料口待用，將40份納米氫氧化鎂(納米氫氧化物為針狀，直徑為5-50納米，長(zhǎng)度為100-500納米)加入第二加料口待用，根據(jù)配比調(diào)節(jié)失重計(jì)量稱，加工溫度115°C —145°C，轉(zhuǎn)速320rpm，使用水下切粒，所制備的阻燃材料具有良好的力學(xué)性能、阻燃性能，可用于注塑、片材、板材等領(lǐng)域?qū)嵤├? 將重量份數(shù)分別為38份的聚-3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯(共聚單體4_羥基丁酸摩爾含量為8% )與3份氧化鋅、O. 2份雙叔丁基過(guò)氧化異丙苯、O. 2份四〔β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、O. 4份多烷基雙酚A亞磷酸酯、O. 5份油酸酰胺、O. 7份PE蠟加入高速攪拌機(jī)中常溫下攪拌8分鐘后加入雙螺桿擠出機(jī)第一加料口待用，將57份丙烯酸酯包覆的納米氫氧化鋁加入第二加料口待用，根據(jù)配比調(diào)節(jié)失重計(jì)量稱，加工溫度135°C —165°C，轉(zhuǎn)速320rpm，使用水下切粒，所制備的阻燃材料具有良好的力學(xué)性能、阻燃性能，可用于注塑、片材、板材等領(lǐng)域。實(shí)施例4 將重量份數(shù)分別為65份的聚-3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯(共聚單體4_羥基丁酸摩爾含量為12% )與9份氧化硼、O. 3份過(guò)氧化苯甲酸丁酯、O. 3份四〔β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、O. 4份2-特丁基-6-(3-特丁基-2-羥基-5甲基芐基)-4甲基苯基丙烯酸酯、O. 5份芥酸酰胺、O. 5份PE蠟和4份色粉孔雀綠加入高速攪拌機(jī)中常溫下攪拌5分鐘后加入雙螺桿擠出機(jī)第一加料口待用，將20份鈦酸酯包覆的納米氫氧化鎂加入第二加料口待用，根據(jù)配比調(diào)節(jié)失重計(jì)量稱，加工溫度125°C —145°C，轉(zhuǎn)速280rpm，使用水下切粒，所制備的阻燃材料具有良好的力學(xué)性能、阻燃性能，可用于注塑、片材、板材等領(lǐng)域。
對(duì)上述阻燃性聚羥基烷酸酯材料進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表I所示表I
權(quán)利要求
1.一種阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于包括聚羥基烷酸酯、納米金屬氫氧化物、金屬氧化物。
2.如權(quán)利要求I所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述各組分 的含量為，聚羥基烷酸酯為1-95 %、納米金屬氫氧化物為1-80 %、金屬氧化物為1-25%。
3.如權(quán)利要求2所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于還包括助劑，所述助劑包括引發(fā)劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑，各組分的含量為，聚羥基烷酸酯20-70%納米金屬氫氧化物20%-60%金屬氧化物0.1%-15%引發(fā)劑0.1%-5%抗氧剤0.1%-5%潤(rùn)滑剤0.5°/。-5%。
4.如權(quán)利要求3所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于還添加有其他助劑，所述其他助劑為顏料、抗紫外線劑、增塑劑、脫模劑、偶聯(lián)劑、成核劑、填料中的一種或幾種混合物。
5.如權(quán)利要求I所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述納米金屬氫氧化物為為氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鋅、氫氧化鉀、氫氧化硅、氫氧化鈦、氫氧化鐵、氫氧化銅、氫氧化鎳、氫氧化銅、氫氧化硼、氫氧化猛、氫氧化鋰、氫氧化納中一種或幾種混合物。
6.如權(quán)利要求I所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述納米氫氧化物為針狀或棒狀，直徑為5-50納米，長(zhǎng)度為100-500納米。
7.如權(quán)利要求I所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述納米氫氧化物經(jīng)過(guò)表面包覆處理。
8.如權(quán)利要求7所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述包覆材料為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯、鈦酸酯、聚乙烯醇酯、丁二醇酯中任意一種。
9.如權(quán)利要求I所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述的金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、氧化鋅、氧化鉀、氧化硅、氧化鈦、氧化鐵、氧化銅、氧化鈉、氧化鎳、氧化錳、氧化鋰、氧化硼、氧化銻中任意一種或幾種混合物。
10.如權(quán)利要求I所述的阻燃性全生物降解聚羥基烷酸酯材料，其特征在于所述引發(fā)劑是過(guò)氧化苯甲酰、雙(丁基過(guò)氧)三甲基環(huán)己烷、雙(丁基過(guò)氧)環(huán)十二烷、過(guò)氧化苯甲酸丁酯、二丁基過(guò)氧化物、雙(丁基過(guò)氧)二異丙苯、二枯基過(guò)氧化物、過(guò)氧化丁基枯中的一種或幾種混合物，所述抗氧劑為季戊四醇類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鋇、EBS、PE蠟、TAF、芥酸酰胺、油酸酰胺中的一種或幾種混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有良好阻燃性的聚羥基烷酸酯材料，包括聚羥基烷酸酯、納米金屬氫氧化物、金屬氧化物。本發(fā)明的阻燃性聚羥基烷酸酯材料綜合性能良好，阻燃性能達(dá)到V1-V0級(jí)，能滿足對(duì)阻燃性能有一定要求的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)，本發(fā)明的聚羥基烷酸酯材料具有良好的綜合性能，可非常方便地通過(guò)注塑機(jī)、擠片機(jī)或板材機(jī)制備各種注塑件、片材或板材等。
文檔編號(hào)C08L67/04GK102924888SQ201210379580
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者鐘路華, 藍(lán)小平 申請(qǐng)人:山東省意可曼科技有限公司