T-IR對實施例1、實施例5和實施例6硅鎂復合氧化物進行了表征，結果列 于圖1中。如圖所示，隨著Mg/Si比的減小，795cm 1處吸收峰增強和673cm 1處吸收峰減弱， 說明Si-O-Si骨架結構的有序度逐漸增加，即Si-O-Si鍵增加。為了進一步分析三種硅鎂 復合氧化物的結構，利用XRD對實施例1、實施例3、實施例5和實施例6進行了表征，結果 如圖2所示。硅鎂復合氧化物的衍射峰均為寬峰，說明其結構均為無定形結構。MS在2 Θ = 20°、2Θ =35°、2Θ =60°的衍射峰較強，此時鎂氧八面體相互連接形成短程有序的 氫氧化鎂晶體結構，隨著Si/Mg比的增加，這些衍射峰變弱，Mg-O-Mg結構的有序度減小。采 用SEM觀察了實施例1、實施例5和實施例6硅鎂復合氧化物的形貌，如圖3-5所示。MS3和 MS2為球狀顆粒，MS則球形顆粒與扁平狀顆粒的混合物，這是由于短程有序的Mg-O-Mg結構 使部分球形顆粒延展成為扁平狀。
[0104] ⑵極限氧指數和垂直燃燒測試
[0105] 極限氧指數（LOI)和垂直燃燒測試（UL-94)常用于評價復合材料的燃燒性能。各 膨脹阻燃復合材料的極限氧指數列于表3中。由表3可知，PP的氧指數僅為19. 00,添加 APP 和PER后，氧指數增加到29. 90 ;添加硅鎂復合氧化物后，氧指數均進一步提高，添加 MS5時 最大，添加 MS3時次之，添加 MS時最小，說明添加硅鎂復合氧化物均能顯著提高材料的氧指 數，提尚阻燃性能。
[0106] 對于垂直燃燒測試，由表可知，純PP為NR等級，添加25 %的APP/PER后，仍為NR 等級，而添加 MS5、MS3、MS2、MS后，UL-94等級提高到V-0,說明添加硅鎂復合氧化物均可顯 著提高聚丙烯復合材料的自熄性能。
[0107] 表3膨脹阻燃聚烯烴的阻燃性能參數
[0108]
[0109] 見表3所示。硅鎂復合氧化物均對PP/APP/PER體系具有協(xié)效作用，可增加聚丙烯 復合材料的阻燃性能。隨著Si/Mg比的增加，聚烯烴復合材料的協(xié)效作用增強。
[0110] 硅基復合氧化物中M-O-Si (M指金屬）中橋氧能夠作為酸性中心，使得硅和金屬的 復合氧化物具有明顯的催化活性。MgO-SiO2體系形成了 Mg-O-Si鍵，使硅鎂復合氧化物具 有強催化特性，能夠催化酯化反應和酯交換反應。根據硅鎂復合氧化物的FTIR和XRD結果， 當Si/Mg比增加時，Si-O-Si結構有序度升高，Mg-O-Mg結構有序對減小。由此可以判斷，隨 著Si/Mg比增加，雖然Mg元素含量減少，但Mg元素更傾向與Si-O-Si骨架結構通過橋氧連 接，形成更多的Si-O-Mg結構，從而使酸性中心增多，催化作用增強，協(xié)效作用增強。
[0111] ⑶殘?zhí)糠治?br>[0112] 膨脹阻燃體系的炭層結構與阻燃性能密切相關，炭層致密，保護性增強，阻燃性能 也隨之增強。本文將聚丙烯復合材料于600°C下熱氧化處理30min，然后用掃描電鏡觀察了 炭層的形貌，結果如圖6-10所示。由圖可知，未添加硅鎂復合氧化物時，殘?zhí)渴杷?，有較大 孔洞和裂縫。添加硅鎂復合氧化物后，殘?zhí)靠锥聪В旅苄栽鰪?。對比圖片實施例1、實施 例3、實施例5、實施例6,發(fā)現(xiàn)隨著Si/Mg比的增加，炭層表面褶皺增多，致密性增強，阻隔作 用增強，聚丙烯復合材料的阻燃性能增強，與極限氧指數和垂直燃燒結果一致。
[0113] 為了進一步了解炭層的結構，采用能譜儀（H)S)測試了炭層表面的元素及含量， 結果列于圖11-14和表4中。只添加膨脹阻燃劑時，炭層的結構中只含有C、0、P三種元素； 添加硅鎂復合氧化物后，炭層中又出現(xiàn)了 Si、Mg兩種元素，且Si/Mg摩爾比分別為3. 34、 2. 03、0. 76,與未降解時基本相同；炭層中阻燃元素 P的含量均有所增加，這是由于硅鎂復 合氧化物中部分Si和Mg可以與APP互相作用，形成Si-O-P和Mg-O-P鍵，抑制高溫時P-O-P 長鏈分解為P2O5的過程，從而提高P元素含量。
[0114] 表4聚丙烯復合材料殘?zhí)康腅DS結果
[0116] (4)膨脹阻燃聚烯烴的力學性能
[0117] 利用萬能試驗機研究了膨脹阻燃聚烯烴的力學性能，結果如圖表5所示。由表5 可知，添加25%的IFR后，拉伸強度降低。添加阻燃協(xié)效劑后，拉伸強度均增強，當添加 MS5 時拉伸強度基本沒有影響，此時阻燃劑協(xié)效劑與膨脹阻燃體系具有顯著的協(xié)效作用。而且 對聚烯烴的拉伸強度影響小。
[0118] 表5膨脹阻燃聚烯烴的力學性能
[0119]
[0120]
[0121] 利用水熱合成法制備了硅鎂復合氧化物，對其進行了結構表征，然后研究了硅鎂 復合氧化物對PP/APP/PER膨脹阻燃體系的協(xié)效作用，得出結果如下：（1)制備的硅鎂復合 氧化物為無定形結構；均能提高PP/APP/PER復合材料阻燃性能，添加量很少LOI可以提高 很多，UL-94等級均可從NR提高至V-O ;硅鎂復合氧化物對PP/APP/PER體系的協(xié)效效率均 大于1，（4)硅鎂復合氧化物中Si和Mg可與APP反應，抑制P-O-P長鏈分解，增加殘?zhí)恐凶?燃元素 P的含量。
[0122] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種膨脹阻燃聚烯烴，其特征在于，所述膨脹阻燃聚丙烯的配方組分按重量份數計 為：硅鎂復合氧化物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。2. 根據權利要求1所述的膨脹阻燃聚烯烴，其特征在于，所述硅鎂復合氧化物為無定 型硅鎂復合氧化物。3. 根據權利要求1或2所述的膨脹阻燃聚烯烴，其特征在于，所述硅鎂復合氧化物中鎂 元素：娃元素摩爾比為1:1-1:5 ; 和/或，所述聚烯烴為聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。4. 根據權利要求1-3任一所述的膨脹阻燃聚烯烴，其特征在于，所述硅鎂復合氧化物 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襯的高 溫高壓反應釜中進行反應，反應完成后取出反應液自然冷卻至室溫，將反應液棄去上層清 液后過濾，將過濾物洗滌并干燥后得到硅鎂復合氧化物。5. -種根據權利要求1-4任一所述的膨脹阻燃聚烯烴中的硅鎂復合氧化物的制備方 法，其特征在于，所述硅鎂復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襯的高溫高壓反應釜中進行反應，反應完成后取出反應液 自然冷卻至室溫，將反應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合氧 化物。6. 根據權利要求5所述的硅鎂復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述氯化鎂和泡 花堿的摩爾比為1:1-1:5 ; 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。7. 根據權利要求5或6所述的硅鎂復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述高溫高壓 反應釜中的所述反應的溫度為120-160°C，反應的時間為18-30h ; 和/或，獲得所述母液的所述攪拌的時間為1-5小時。8. 根據權利要求任一所述的硅鎂復合氧化物的制備方法，其特征在于，所述干燥的溫 度為100-110 °C，干燥的時間為10-15 h。9. 一種根據權利要求1-8任一所述的膨脹阻燃聚烯烴的制備方法，其特征在于，所述 制備方法包括以下步驟：按比例取取所述硅鎂復合氧化物、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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膨脹阻燃聚烯烴及其制備方法，膨脹阻燃聚烯烴的配方組分按重量份數計為：硅鎂復合氧化物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。本發(fā)明的有益效果是：原料來源豐富，充分利用了富鎂鹵水，無需改性處理生產工藝簡單易于工業(yè)化，硅鎂復合氧化物具有雜質少、白度高、形貌和質量可控等優(yōu)點，硅鎂含量是可調的，不同硅鎂含量的硅鎂復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。硅鎂復合氧化物為無定型生產時要可以方便的實現(xiàn)工業(yè)上的放大，生產成本低。
【IPC分類】C08K3/34, C08L23/12, C08K3/32, C08K5/053
【公開號】CN105017654
【申請?zhí)枴緾N201510510727
【發(fā)明人】王海增, 郝建港, 劉猛, 李銘新, 王彥玲, 王良民
【申請人】山東旭銳新材有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月20日