本发明涉及阻燃材料
技术领域：
，尤其涉及一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术：
：随着社会经济的发展和石油工业的进步，以五大通用塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂)为代表的石油基聚合物广泛应用在人类的各行各业。但是，石油基聚合物在使用过后需要上百年时间才能完全降解，采取堆埋会造成大量可耕地资源浪费，采取焚烧则会造成严重的空气污染，随意丢掉则易造成白色垃圾泛滥。因此，随着人类环保意识的增强，生物可降解塑料成为人类关注的热点，因此这类材料的开发和利用也成为业界研究的热点。其中，聚羟基烷酸酯是一种由微生物发酵合成的一类高分子材料。聚羟基烷酸酯具有良好的力学性能和可加工性，同时在使用过后会通过细菌作用生成二氧化碳和水，不会对周围环境造成任何危害。聚羟基烷酸酯在生活用品、食品包装、医疗、建材、汽车，电子电器等领域都具有较大的利用价值。但是，由于其有机材质，聚羟基烷酸酯存在极易燃烧的危险，同时在燃烧过程中存在严重的熔融滴落行为进一步增加了其火灾危险性，以上不足严重制约聚羟基烷酸酯在电子电器、汽车等领域的应用。目前，对于聚羟基烷酸酯材料的阻燃改性相关文献和专利较少。专利438255A公开了一种分子中含有侧链带溴基团聚羟基烷酸酯共聚物及其制备方法，此方法通过引入卤素元素达到阻燃目的，但是此方法制备工艺复杂，成本高，且溴元素燃烧过程中会产生有毒有害气体对环境造成不利影响。专利CN104130562A公布了一种纳米膨润土复合阻燃聚羟基丁酸酯及其制备方法，通过将纳米膨润土阻燃剂的加入制备了一种阻燃级别高、绿色环保、保证材料物理性能的阻燃聚羟基丁酸酯复合材料。专利CN102924888A公布了一种纳米阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，本方法通过纳米金属氢氧化物、金属氧化物以及交联剂相互作用，提高复合材料阻燃效率，抑制燃烧过程中的融滴行为。但是此方法中部分金属氧化物属于重金属，可能对环境造成危害。技术实现要素：基于
背景技术：
存在的技术问题，本发明提出了一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料及其制备方法，有效提高聚羟基烷酸酯材料的阻燃性和抗滴落性，增强其燃烧安全性，有力拓展聚羟基烷酸酯复合材料的应用范围，同时具有良好的机械性能和可加工性。本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料按重量百分比包括：磷系阻燃剂5～30％，含氮阻燃剂5～20％，生物质碳源5～20％，余量为聚羟基烷酸酯树脂。优选地，其原料还包括：阻燃协效剂，阻燃协效剂与磷系阻燃剂的重量比为0～5：5～30。优选地，磷系阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二丁基次磷酸铝、二苯基次磷酸铝中的一种或两种以上组合物。优选地，含氮阻燃剂为三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、双氰胺、尿素中的一种或两种以上组合物。优选地，生物质碳源为木质素、淀粉、秸秆粉末、木粉、竹粉中的一种或两种以上组合物。优选地，聚羟基烷酸酯树脂为聚羟基丁酸酯，或聚羟基己酸酯，或聚羟基戊酸酯，或聚羟基丁酸酯共聚物，或聚羟基己酸酯共聚物，或聚羟基戊酸酯共聚物，或聚羟基丁酸酯、聚羟基己酸酯的共聚物，或聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯的共聚物，或聚羟基己酸酯、聚羟基戊酸酯的共聚物，或聚羟基丁酸酯、聚羟基己酸酯、聚羟基戊酸酯的共聚物。优选地，阻燃协效剂为有机改性蒙脱土、层状双氢氧化物、磷酸锆、纳米二氧化硅、石墨烯、焦磷酸铁中的一种或两种以上组合物。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚羟基烷酸酯树脂、磷系阻燃剂、含氮阻燃剂、生物质碳源和阻燃协效剂混合均匀，升温至115～185℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。本发明采用以磷酸盐为主，含氮阻燃剂与生物质碳源复配的阻燃体系，而协效剂的加入可以进一步提高阻燃效果，具有环境友好、阻燃效率高的特点。本发明所得聚羟基烷酸酯复合材料在分解和燃烧过程中，由于C-C键的键能大于C-P的键能要大，磷系阻燃剂率先分解出磷酸以及多种有机膦酸起到覆盖作用，还引起聚羟基烷酸酯脱水形成隔热、隔氧的炭层，阻止热量向内部传递，同时生物质碳源可与聚羟基烷酸酯相互配合，可以有效促进稳定炭层的形成；而而氮元素在燃烧过程中也会分解放出N2等不燃气体，在炭层表面形成阻燃气膜，从而进一步提高本发明的阻燃性能，同时不燃气体的释放又促进隔热、隔氧的炭层形成蜂窝状，有利于阻止热量向内部传递，此时阻燃协效剂可以促进炭层内部硬化和多孔炭层的封闭以达到有效提高阻燃体系阻燃效率的目的。在聚羟基烷酸酯复合材料的分解和燃烧过程中，形成了有机-无机复合炭层可以有效抑制材料燃烧过程中可燃气体逸出以及氧气进入，延缓热量向材料内部扩散，从而达到阻燃目的。本发明的制备方法简单，生产无污染，生产成本低，所得阻燃聚羟基烷酸酯复合材料具有良好的阻燃性能、抗滴落性和燃烧安全性，可用于汽车、电子电气、家具以及发泡材料等领域，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例1本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚羟基丁酸酯树脂700g，次磷酸铝150g，氰尿酸三聚氰胺盐100g，木质素50g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚羟基丁酸酯树脂、次磷酸铝、氰尿酸三聚氰胺盐和木质素混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚羟基丁酸酯树脂700g，次磷酸铝150g，氰尿酸三聚氰胺盐75g，木质素75g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚羟基丁酸酯树脂、次磷酸铝、氰尿酸三聚氰胺盐和木质素混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例3本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚羟基丁酸酯树脂750g，次磷酸铝125g，氰尿酸三聚氰胺盐85g，木质素40g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚羟基丁酸酯树脂、次磷酸铝、氰尿酸三聚氰胺盐和木质素混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例4本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚羟基丁酸酯树脂750g，次磷酸铝125g，氰尿酸三聚氰胺盐62.5g，木质素62.5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚羟基丁酸酯树脂、次磷酸铝、氰尿酸三聚氰胺盐和木质素混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。将实施例1-4进行性能测试，结果如下：检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4垂直燃烧(3.2mm)V0V0V0V0极限氧指数27vol％29vol％26.5vol％28vol％拉伸强度26.8MPa24.9MPa33.8MPa29.8MPa由上表可以看出，以次磷酸铝与氰尿酸三聚氰胺盐以及木质素组成的阻燃体系可以明显提高聚羟基丁酸酯复合材料的阻燃性能、抗滴落性以及火灾安全性，同时发现材料的力学性能无明显恶化。同时在其他条件不变的情况下，采用聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、二乙基次磷酸铝、二丁基次磷酸铝、二苯基次磷酸铝中的一种或多种复合物代替实施例1-4中使用的次磷酸铝；或采用三聚氰胺、双氰胺、尿素中的一种或多种复配物代替实施例1-4中使用的氰尿酸三聚氰胺盐；或采用淀粉、秸秆粉末、木粉、竹粉中的一种或多种复配物代替实施例1-4中使用的木质素，同样可以使得聚羟基丁酸酯复合材料达到与实施例1-4中相似的阻燃效果和力学性能。实施例5本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物700g，聚磷酸铵175g，三聚氰胺75g，淀粉50g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物、聚磷酸铵、三聚氰胺和淀粉混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例6本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物700g，聚磷酸铵175g，三聚氰胺62.5g，淀粉62.5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物、聚磷酸铵、三聚氰胺和淀粉混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例7本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物700g，聚磷酸铵175g，三聚氰胺75g，淀粉45g，十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物、聚磷酸铵、三聚氰胺、淀粉和十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例8本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物700g，聚磷酸铵175g，三聚氰胺62.5g，淀粉57.5，十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物、聚磷酸铵、三聚氰胺、淀粉和十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。将实施例5-8进行性能测试，结果如下：检测项目实施例5实施例6实施例7实施例8垂直燃烧(3.2mm)V0V0V0V0极限氧指数28.5vol％31vol％30vol％31.5vol％拉伸强度29.8MPa27.7MPa31.6MPa29.8MPa由上表可以看出，聚磷酸铵与三聚氰胺以及淀粉形成的阻燃体系可以有效提高聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物的阻燃性能、抗滴落行以及安全性能，同时发现材料的力学性能无明显恶化；同时发现十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土作为协效剂可以进一步提高复合材料阻燃性能和力学性能。其他条件不变的情况下，采用三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二丁基次磷酸铝、二苯基次磷酸铝中的一种或多种复合物代替实施例5-8中使用的聚磷酸铵；或采用氰尿酸三聚氰胺、双氰胺、尿素中的一种或多种复配物代替实施例5-8中使用的三聚氰胺；或采用木质素、秸秆粉末、木粉、竹粉中的一种或多种复配物代替实施例5-8中使用的淀粉；或采用层状双氢氧化物、磷酸锆、纳米二氧化硅、石墨烯、焦磷酸铁中的一种或多种复合物替代实施例5-8中使用的十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土，同样可以使得聚3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚物复合材料达到与实施例5-8中相似的阻燃效果和力学性能。实施例9本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物700g，二乙基次磷酸铝100g，三聚氰胺聚磷酸盐75g，三聚氰胺50g，竹粉70g，铝镁双氢氧化物5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺、竹粉和铝镁双氢氧化物混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例10本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物700g，二乙基次磷酸铝100g，三聚氰胺聚磷酸盐75g，三聚氰胺50g，竹粉70g，铝镁双氢氧化物2.5g，磷酸锆2.5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺、竹粉、铝镁双氢氧化物和磷酸锆混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例11本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物750g，二乙基次磷酸铝100g，三聚氰胺聚磷酸盐50g，三聚氰胺30g，竹粉62.5g，磷酸锆7.5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺、竹粉和磷酸锆混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。实施例12本发明提出的一种阻燃聚羟基烷酸酯复合材料，其原料包括：聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物750g，二乙基次磷酸铝100g，三聚氰胺聚磷酸盐50g，三聚氰胺30g，竹粉62.5g，铝镁双氢氧化物5g，磷酸锆2.5g。本发明还提出上述阻燃聚羟基烷酸酯复合材料的制备方法，将聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺、竹粉、铝镁双氢氧化物和磷酸锆混合均匀，升温至145～180℃，熔融共混，挤出，拉条，冷却，切粒和烘干得到阻燃聚羟基烷酸酯复合材料。将实施例9-12测试，结果如下：检测项目实施例9实施例10实施例11实施例12垂直燃烧(3.2mm)V0V0V0V0极限氧指数29.5vol％30.5vol％28.5vol％30.1vol％拉伸强度30.4MPa32.0MPa33.4MPa34.2MPa由上表可以看出，以二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺与竹粉组成的阻燃体系有效提高聚-3-羟基丁酸-3羟基戊酸共聚物阻燃性能、抗滴落性以及火灾安全性，而且材料的力学性能无明显恶化；同时发现铝镁双氢氧化物与磷酸锆相互配合作为协效剂，其使用效果比单一协效剂使用效果优越。其他条件不变的情况下，采用聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、次磷酸铝、二丁基次磷酸铝、二苯基次磷酸铝中的一种或多种复合物代替实施例9-12中使用的二乙基次磷酸铝和三聚氰胺聚磷酸盐；或采用氰尿酸三聚氰胺、双氰胺、尿素中的一种或多种复配物代替实施例9-12中使用的三聚氰胺；或采用木质素、淀粉、秸秆粉末、木粉中的一种或多种复配物代替实施例9-12中使用的竹粉；或采用有机改性蒙脱土、纳米二氧化硅、石墨烯、焦磷酸铁中的一种或多种复合物替代实施例9-12中使用的铝镁双氢氧化物和磷酸锆，同样可以使得聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物复合材料达到与实施例9-12中相似的阻燃效果和力学性能。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3