一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学技术领域，特别涉及一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国卤水资源中蕴含着大量的镁资源，但综合利用效率较低，尤其是海水制盐苦 卤，其产品多为六水氯化镁和七水硫酸镁，附加值较低，且产能过剩。每年均存在大批量的 富镁卤水得不到充分、有效的综合利用，造成了资源浪费，然后作为废液排放，又影响生态 环境，因此卤水中镁资源的高效、高值化利用成为了卤水化学资源综合利用领域的重要研 究课题。以六水氯化镁、七水硫酸镁等低附加值的镁系产品为原料，制备具备新功能、高附 加值的镁盐产品是卤水镁资源综合利用的一种重要方法。
[0003] 膨胀阻燃体系具有低烟、低毒、无熔滴等优点，已经成为当前最活跃的阻燃研究领 域之一，基本原理是多聚磷酸铵（APP)受热与成炭剂（CA)发生反应，释放氨气和水蒸气，发 泡形成具有阻隔作用的膨胀炭层，隔绝热量和质量传递，从而达到阻燃的效果。添加协效剂 是提高膨胀阻燃效率、降低添加量的一种有效的手段。
[0004] 目前添加的天然矿物成分不固定，导致阻燃效果差异很大，成品的质量控制成本 大。与天然矿物相比，人工合成的硅镁复合氧化物，具有杂质少、白度高、形貌和质量可控等 优点，同样能够提高膨胀阻燃聚合物的阻燃性能，表现出良好的协效作用。人工制备的硅镁 复合氧化物的硅镁含量是可调的。不同硅镁含量的硅镁复合氧化物对膨胀阻燃体系的协效 作用方便控制，尚未见报道。另外将人工合成的硅镁复合氧化物应用到多聚磷酸铵（APP)/ 季戊四醇（PER)/聚丙烯（PP)体系中，研究其对膨胀阻燃体系的协效作用，也未见报道。
【发明内容】
[0005] 为了满足充分利用富镁卤水副产物，同时有效控制硅镁复合氧化物的形貌和质量 的，提高阻燃效率需求，本发明实施例提供了一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明提供了一种膨胀阻燃聚烯烃，所述膨胀阻燃聚丙 烯的配方组分按重量份数计为：硅镁复合氧化物0. 5-6份、多聚磷酸铵12-20份、季戊四醇 4-8份和聚烯烃60-85份。
[0007] 所述硅镁复合氧化物为无定型硅镁复合氧化物。
[0008] 所述硅镁复合氧化物中镁元素：硅元素摩尔比为1:1-1:5 ;
[0009] 和/或，所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。
[0010] 所述硅镁复合氧化物中镁元素：硅元素摩尔比为1:2-1:3
[0011] 为了更好地实现发明目的，本发明还提供了一种硅镁复合氧化物的制备方法包括 以下步骤：将氯化镁溶液置于容器中，边搅拌边滴加泡花碱溶液，滴加完成后用碱液调节 PH值，室温下持续搅拌得母液，将所得母液装入具有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中 进行反应，反应完成后取出反应液自然冷却至室温，将反应液弃去上层清液后过滤，将过滤 物洗涤并干燥后得到硅镁复合氧化物。
[0012] 所述氯化镁和泡花碱的摩尔比为1:1-1:5 ;
[0013] 和/或，所述碱液为氢氧化钠溶液，所述pH值的取值范围为9-11。
[0014] 所述高温高压反应釜中的所述反应的温度为120-160°C，反应的时间为18-30h ;
[0015] 和/或，获得所述母液的所述搅拌的时间为1-5小时。
[0016] 所述干燥的温度为100-1KTC，干燥的时间为10_15h。
[0017] 为了更好地实现发明目的，本发明还提供了一种膨胀阻燃聚烯烃的制备方法，所 述制备方法包括以下步骤：按比例取取所述硅镁复合氧化物、多聚磷酸铵、季戊四醇和聚烯 烃混合均匀，通过螺杆挤出造粒。
[0018] 所述螺杆挤出造粒时的挤出参数为双螺杆机头温度为180_200°C，螺杆转速 70_90rpm，长径比为44。
[0019] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：原料来源丰富，充分利用了富 镁卤水，无需改性处理生产工艺简单易于工业化，硅镁复合氧化物具有杂质少、白度高、形 貌和质量可控等优点，硅镁含量是可调的，不同硅镁含量的硅镁复合氧化物对膨胀阻燃体 系的协效作用方便控制，能够提高膨胀阻燃聚合物的阻燃性能，表现出良好的协效作用。硅 镁复合氧化物为无定型复合氧化物，工艺简单，可以方便的实现工业上的放大，生产成本 低。
【附图说明】
[0020] 图1为硅镁复合氧化物的红外光谱，（1)MS3 ; (2)MS2 ; (3)MS ;
[0021] 图 2 为硅镁复合氧化物的 XRD 谱图，（1)MS5 ; (2)MS3 ; (3)MS2 ; (4)MS ;
[0022] 图3为实施例1的硅镁复合氧化物MS3的扫描电镜图片；
[0023] 图4为实施例5的硅镁复合氧化物MS2的扫描电镜图片；
[0024] 图5为实施例6的硅镁复合氧化物MS的扫描电镜图片；
[0025] 图6为对比例2的膨胀阻燃聚烯烃残炭的扫描电镜图片；
[0026] 图7为实施例1膨胀阻燃聚烯烃残炭的扫描电镜图片；
[0027] 图8为实施例5膨胀阻燃聚烯烃残炭的扫描电镜图片；
[0028] 图9为实施例6膨胀阻燃聚烯烃残炭的扫描电镜图片；
[0029] 图10为实施例3膨胀阻燃聚烯烃残炭的扫描电镜图片；
[0030] 图11对比例2膨胀阻燃聚烯烃残炭的EDS谱图；
[0031] 图12为实施例1膨胀阻燃聚烯烃残炭的EDS谱图；
[0032] 图13为实施例5膨胀阻燃聚烯烃残炭的EDS谱图；
[0033] 图14为实施例6膨胀阻燃聚烯烃残炭的EDS谱图。
【具体实施方式】
[0034] 针对卤水综合利用效率较低，膨胀阻燃体系阻燃效率不高，添加量大影响载体力 学性能的，质量控制成本高等问题，本发明提供一种膨胀阻燃聚烯烃及其制备方法。
[0035] 泡花碱，山东东岳集团，模数3. 28 ;其余化学试剂均为分析纯，购自国药集团；
[0036] 聚丙烯（PP)，S2040,上海赛科石油化工有限公司；多聚磷酸铵（APP)，聚合度 n>1000,山东世安化工有限公司；季戊四醇（PER)，国药集团；六水氯化镁中国医药集团上 海化学试剂公司。高密度聚乙烯7200台湾台塑；乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA7350M台湾台 塑。
[0037] 实施例1
[0038] (1)硅镁复合氧化物的制备
[0039] 将六水氯化镁和泡花碱，分别加去离子水配置成0. 5mol/L的溶液，量取氯化镁溶 液和泡花碱溶液，将氯化镁溶液置于容器中，边搅拌边滴加泡花碱溶液，控制氯化镁和泡花 碱的摩尔比为1:3。滴加完成后用氢氧化钠溶液调节pH值至10. 5,室温下持续搅拌2小时， 将所得母液装入具有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，120°C下反应24h，然后取出反 应釜自然冷却至室温，弃去上层清液，过滤所得沉淀，然后用蒸馏水洗涤至无 Cl，105°C干 燥12h后得到硅镁复合氧化物，放入干燥器备用。硅镁复合氧化物为无定型硅镁复合氧化 物，记为MS3。
[0040] (2)膨胀阻燃聚丙烯的制备
[0041] 膨胀阻燃聚丙烯的配方组分按重量份数计为：
[0042] 硅镁复合氧化物MS310g、多聚磷酸铵180g、季戊四醇60g和聚烯烃750g。
[0043] 膨胀阻燃聚烯烃的制备方法，包括以下步骤：按比例取取硅镁复合氧化物、多聚磷 酸铵、季戊四醇和聚烯烃混合均匀，通过螺杆挤出造粒。螺杆挤出造粒时的挤出参数为双螺 杆机头温度为190°C，螺杆转速80rpm，长径比为44。
[0044] 将膨胀阻燃聚丙烯注塑成所需测试样条（射嘴温度200°C )，然后进行检测。
[0045] 实施例2
[0046] (1)硅镁复合氧化物的制备
[0047] 将六水氯化镁和泡花碱，分别加去离子水配置成0. 5mol/L的溶液，量取氯化镁溶 液和泡花碱溶液，将氯化镁溶液置于容器中，边搅拌边滴加泡花碱溶液，控制氯化镁和泡花 碱的摩尔比为1:2。滴加完成后用氢氧化钠溶液调节pH9,室温下持续搅拌1小时，将所得 母液装入具有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，130°C下反应30h，然后取出反应釜自 然冷却至室温，弃去上层清液，过滤所得沉淀，然后用蒸馏水洗涤至无 Cl，IKTC干燥IOh后 得到硅镁复合氧化物，放入干燥器备用。得到的硅镁复合氧化物为无定型硅镁复合氧化物， 记为MS2。
[0048] (2)膨胀阻燃聚丙烯的制备
[0049] 膨胀阻燃聚丙烯的配方组分按重量份数计为：
[0050] 硅镁复合氧化物MS240g、多聚磷酸铵200g、