一種膨脹阻燃聚烯烴及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種膨脹阻燃聚烯烴及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國鹵水資源中蘊(yùn)含著大量的鎂資源，但綜合利用效率較低，尤其是海水制鹽苦 鹵，其產(chǎn)品多為六水氯化鎂和七水硫酸鎂，附加值較低，且產(chǎn)能過剩。每年均存在大批量的 富鎂鹵水得不到充分、有效的綜合利用，造成了資源浪費(fèi)，然后作為廢液排放，又影響生態(tài) 環(huán)境，因此鹵水中鎂資源的高效、高值化利用成為了鹵水化學(xué)資源綜合利用領(lǐng)域的重要研 究課題。以六水氯化鎂、七水硫酸鎂等低附加值的鎂系產(chǎn)品為原料，制備具備新功能、高附 加值的鎂鹽產(chǎn)品是鹵水鎂資源綜合利用的一種重要方法。
[0003] 膨脹阻燃體系具有低煙、低毒、無熔滴等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前最活躍的阻燃研究領(lǐng) 域之一，基本原理是多聚磷酸銨（APP)受熱與成炭劑（CA)發(fā)生反應(yīng)，釋放氨氣和水蒸氣，發(fā) 泡形成具有阻隔作用的膨脹炭層，隔絕熱量和質(zhì)量傳遞，從而達(dá)到阻燃的效果。添加協(xié)效劑 是提高膨脹阻燃效率、降低添加量的一種有效的手段。
[0004] 目前添加的天然礦物成分不固定，導(dǎo)致阻燃效果差異很大，成品的質(zhì)量控制成本 大。與天然礦物相比，人工合成的硅鎂復(fù)合氧化物，具有雜質(zhì)少、白度高、形貌和質(zhì)量可控等 優(yōu)點(diǎn)，同樣能夠提高膨脹阻燃聚合物的阻燃性能，表現(xiàn)出良好的協(xié)效作用。人工制備的硅鎂 復(fù)合氧化物的硅鎂含量是可調(diào)的。不同硅鎂含量的硅鎂復(fù)合氧化物對膨脹阻燃體系的協(xié)效 作用方便控制，尚未見報道。另外將人工合成的硅鎂復(fù)合氧化物應(yīng)用到多聚磷酸銨（APP)/ 季戊四醇（PER)/聚丙烯（PP)體系中，研究其對膨脹阻燃體系的協(xié)效作用，也未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了滿足充分利用富鎂鹵水副產(chǎn)物，同時有效控制硅鎂復(fù)合氧化物的形貌和質(zhì)量 的，提高阻燃效率需求，本發(fā)明實施例提供了一種膨脹阻燃聚烯烴及其制備方法。
[0006] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種膨脹阻燃聚烯烴，所述膨脹阻燃聚丙 烯的配方組分按重量份數(shù)計為：硅鎂復(fù)合氧化物0. 5-6份、多聚磷酸銨12-20份、季戊四醇 4-8份和聚烯烴60-85份。
[0007] 所述硅鎂復(fù)合氧化物為無定型硅鎂復(fù)合氧化物。
[0008] 所述硅鎂復(fù)合氧化物中鎂元素：硅元素摩爾比為1:1-1:5 ;
[0009] 和/或，所述聚烯烴為聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。
[0010] 所述硅鎂復(fù)合氧化物中鎂元素：硅元素摩爾比為1:2-1:3
[0011] 為了更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種硅鎂復(fù)合氧化物的制備方法包括 以下步驟：將氯化鎂溶液置于容器中，邊攪拌邊滴加泡花堿溶液，滴加完成后用堿液調(diào)節(jié) PH值，室溫下持續(xù)攪拌得母液，將所得母液裝入具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高溫高壓反應(yīng)釜中 進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后取出反應(yīng)液自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液棄去上層清液后過濾，將過濾 物洗滌并干燥后得到硅鎂復(fù)合氧化物。
[0012] 所述氯化鎂和泡花堿的摩爾比為1:1-1:5 ;
[0013] 和/或，所述堿液為氫氧化鈉溶液，所述pH值的取值范圍為9-11。
[0014] 所述高溫高壓反應(yīng)釜中的所述反應(yīng)的溫度為120-160°C，反應(yīng)的時間為18-30h ;
[0015] 和/或，獲得所述母液的所述攪拌的時間為1-5小時。
[0016] 所述干燥的溫度為100-1KTC，干燥的時間為10_15h。
[0017] 為了更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種膨脹阻燃聚烯烴的制備方法，所 述制備方法包括以下步驟：按比例取取所述硅鎂復(fù)合氧化物、多聚磷酸銨、季戊四醇和聚烯 烴混合均勻，通過螺桿擠出造粒。
[0018] 所述螺桿擠出造粒時的擠出參數(shù)為雙螺桿機(jī)頭溫度為180_200°C，螺桿轉(zhuǎn)速 70_90rpm，長徑比為44。
[0019] 本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：原料來源豐富，充分利用了富 鎂鹵水，無需改性處理生產(chǎn)工藝簡單易于工業(yè)化，硅鎂復(fù)合氧化物具有雜質(zhì)少、白度高、形 貌和質(zhì)量可控等優(yōu)點(diǎn)，硅鎂含量是可調(diào)的，不同硅鎂含量的硅鎂復(fù)合氧化物對膨脹阻燃體 系的協(xié)效作用方便控制，能夠提高膨脹阻燃聚合物的阻燃性能，表現(xiàn)出良好的協(xié)效作用。硅 鎂復(fù)合氧化物為無定型復(fù)合氧化物，工藝簡單，可以方便的實現(xiàn)工業(yè)上的放大，生產(chǎn)成本 低。
【附圖說明】
[0020] 圖1為硅鎂復(fù)合氧化物的紅外光譜，（1)MS3 ; (2)MS2 ; (3)MS ;
[0021] 圖 2 為硅鎂復(fù)合氧化物的 XRD 譜圖，（1)MS5 ; (2)MS3 ; (3)MS2 ; (4)MS ;
[0022] 圖3為實施例1的硅鎂復(fù)合氧化物MS3的掃描電鏡圖片；
[0023] 圖4為實施例5的硅鎂復(fù)合氧化物MS2的掃描電鏡圖片；
[0024] 圖5為實施例6的硅鎂復(fù)合氧化物MS的掃描電鏡圖片；
[0025] 圖6為對比例2的膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康膾呙桦婄R圖片；
[0026] 圖7為實施例1膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康膾呙桦婄R圖片；
[0027] 圖8為實施例5膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康膾呙桦婄R圖片；
[0028] 圖9為實施例6膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康膾呙桦婄R圖片；
[0029] 圖10為實施例3膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康膾呙桦婄R圖片；
[0030] 圖11對比例2膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康腅DS譜圖；
[0031] 圖12為實施例1膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康腅DS譜圖；
[0032] 圖13為實施例5膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康腅DS譜圖；
[0033] 圖14為實施例6膨脹阻燃聚烯烴殘?zhí)康腅DS譜圖。
【具體實施方式】
[0034] 針對鹵水綜合利用效率較低，膨脹阻燃體系阻燃效率不高，添加量大影響載體力 學(xué)性能的，質(zhì)量控制成本高等問題，本發(fā)明提供一種膨脹阻燃聚烯烴及其制備方法。
[0035] 泡花堿，山東東岳集團(tuán)，模數(shù)3. 28 ;其余化學(xué)試劑均為分析純，購自國藥集團(tuán)；
[0036] 聚丙烯（PP)，S2040,上海賽科石油化工有限公司；多聚磷酸銨（APP)，聚合度 n>1000,山東世安化工有限公司；季戊四醇（PER)，國藥集團(tuán)；六水氯化鎂中國醫(yī)藥集團(tuán)上 海化學(xué)試劑公司。高密度聚乙烯7200臺灣臺塑；乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA7350M臺灣臺 塑。
[0037] 實施例1
[0038] (1)硅鎂復(fù)合氧化物的制備
[0039] 將六水氯化鎂和泡花堿，分別加去離子水配置成0. 5mol/L的溶液，量取氯化鎂溶 液和泡花堿溶液，將氯化鎂溶液置于容器中，邊攪拌邊滴加泡花堿溶液，控制氯化鎂和泡花 堿的摩爾比為1:3。滴加完成后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至10. 5,室溫下持續(xù)攪拌2小時， 將所得母液裝入具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高溫高壓反應(yīng)釜中，120°C下反應(yīng)24h，然后取出反 應(yīng)釜自然冷卻至室溫，棄去上層清液，過濾所得沉淀，然后用蒸餾水洗滌至無 Cl，105°C干 燥12h后得到硅鎂復(fù)合氧化物，放入干燥器備用。硅鎂復(fù)合氧化物為無定型硅鎂復(fù)合氧化 物，記為MS3。
[0040] (2)膨脹阻燃聚丙烯的制備
[0041] 膨脹阻燃聚丙烯的配方組分按重量份數(shù)計為：
[0042] 硅鎂復(fù)合氧化物MS310g、多聚磷酸銨180g、季戊四醇60g和聚烯烴750g。
[0043] 膨脹阻燃聚烯烴的制備方法，包括以下步驟：按比例取取硅鎂復(fù)合氧化物、多聚磷 酸銨、季戊四醇和聚烯烴混合均勻，通過螺桿擠出造粒。螺桿擠出造粒時的擠出參數(shù)為雙螺 桿機(jī)頭溫度為190°C，螺桿轉(zhuǎn)速80rpm，長徑比為44。
[0044] 將膨脹阻燃聚丙烯注塑成所需測試樣條（射嘴溫度200°C )，然后進(jìn)行檢測。
[0045] 實施例2
[0046] (1)硅鎂復(fù)合氧化物的制備
[0047] 將六水氯化鎂和泡花堿，分別加去離子水配置成0. 5mol/L的溶液，量取氯化鎂溶 液和泡花堿溶液，將氯化鎂溶液置于容器中，邊攪拌邊滴加泡花堿溶液，控制氯化鎂和泡花 堿的摩爾比為1:2。滴加完成后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH9,室溫下持續(xù)攪拌1小時，將所得 母液裝入具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高溫高壓反應(yīng)釜中，130°C下反應(yīng)30h，然后取出反應(yīng)釜自 然冷卻至室溫，棄去上層清液，過濾所得沉淀，然后用蒸餾水洗滌至無 Cl，IKTC干燥IOh后 得到硅鎂復(fù)合氧化物，放入干燥器備用。得到的硅鎂復(fù)合氧化物為無定型硅鎂復(fù)合氧化物， 記為MS2。
[0048] (2)膨脹阻燃聚丙烯的制備
[0049] 膨脹阻燃聚丙烯的配方組分按重量份數(shù)計為：
[0050] 硅鎂復(fù)合氧化物MS240g、多聚磷酸銨200g、