本發(fā)明屬于阻燃聚丙烯，具體涉及一種包含膨脹型dopo衍生物的阻燃聚丙烯及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚丙烯由于密度輕，耐腐蝕性，耐水性好，電絕緣應(yīng)用于各種場景。但是聚丙烯屬于易燃性材料，ul-94防火等級屬于燃燒，loi僅有16.8%。為了提高聚丙烯的阻燃性，一般需要加入阻燃劑，但是為了使聚丙烯達(dá)到有效的阻燃性能，需要加入大量阻燃劑，會對聚丙烯的性能產(chǎn)生一些不利影響。目前現(xiàn)有技術(shù)聚丙烯常見的阻燃劑為鹵系阻燃劑，這類阻燃劑燃燒時會釋放大量有毒鹽霧，已經(jīng)在很多場合禁止使用。

2、膨脹型阻燃劑(ifr)是一種復(fù)合阻燃劑，具有安全性高、無鹵、鹽霧產(chǎn)生少的優(yōu)點，一般包括氣源、酸源和碳源，在燃燒情況下會形成泡沫的碳化層，可以起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，而且能抑制熔滴的產(chǎn)生，具有多元素協(xié)效阻燃的作用。但是常規(guī)的膨脹型阻燃劑具有遷移至表面的特性，耐候性差，長久使用或者存放容易造成阻燃性能下降的傾向。

3、發(fā)明人在前制備了一種dopo膨脹型阻燃劑，含有p、n和s元素，實現(xiàn)了p、n、s多元素的協(xié)效阻燃，能夠在較低的添加量實現(xiàn)聚烯烴材料優(yōu)異的阻燃性能。但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使已經(jīng)將阻燃劑的添加量減少，但仍會造成聚丙烯的沖擊強度下降。因此，仍需要進(jìn)一步開發(fā)一種能夠同時改善聚丙烯阻燃性和力學(xué)性能的阻燃劑。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中聚丙烯阻燃性和力學(xué)性能，特別是沖擊強度難以兼顧的缺陷，本發(fā)明提出了一種能夠同時改善阻燃性和力學(xué)性能的聚丙烯，具體而言，本發(fā)明采用了式i所示結(jié)構(gòu)的膨脹型dopo衍生物類阻燃劑，配合合適的填料，達(dá)到了同時具備優(yōu)異阻燃性和沖擊強度的聚丙烯材料。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的：

2、一種包含膨脹型dopo衍生物的阻燃聚丙烯，包括以下質(zhì)量份的原料：100份聚丙烯，15-25份式i所示的膨脹型dopo衍生物，3-10份線性低密度聚乙烯，2-8份硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維，1-8份納米碳酸鈣；所述硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維和納米碳酸鈣的總質(zhì)量份為4-10份；

3、式i。

4、優(yōu)選地，所述包含膨脹型dopo衍生物的阻燃聚丙烯，包括以下質(zhì)量份的原料：100份聚丙烯，15-20份式i所示的膨脹型dopo衍生物，5-8份線性低密度聚乙烯，3-5份硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維，2-5份納米碳酸鈣；所述硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維和納米碳酸鈣的總質(zhì)量份為5-8份。

5、優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維是玻璃纖維先經(jīng)過鹽酸處理后，再浸漬于含有硅烷偶聯(lián)劑的醇溶液中，之后烘干得到。

6、具體地，所述硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維通過包括以下步驟的制備方法得到：

7、(1)玻璃纖維經(jīng)過鹽酸處理后，洗滌，干燥，得到鹽酸處理的玻璃纖維；

8、(2)鹽酸處理的玻璃纖維浸漬于含有硅烷偶聯(lián)劑的醇溶液中，浸漬處理后取出，洗滌，干燥，得到硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維。

9、進(jìn)一步地，步驟(1)中，玻璃纖維長度5-20mm，直徑1-5μm，鹽酸濃度為0.5-1?mol/l，鹽酸處理時間3-5h；步驟(2)中，硅烷偶聯(lián)劑的醇溶液中硅烷偶聯(lián)劑濃度為1-5wt%，醇選自甲醇、乙醇、異丙醇中的一種，浸漬時間10-20h；硅烷偶聯(lián)劑選自氨基硅烷偶聯(lián)劑、氰基硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種；更近一步地，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ－二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷、n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一種；所述氰基硅烷偶聯(lián)劑選自(2-氰乙基)三乙氧基硅烷、2-氰基乙基三甲氧基硅烷、(2-氰乙基)三乙氧基硅烷中的至少一種；所述環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑選自3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一種。

10、更進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑和氰基硅烷偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比1-2：2-5的復(fù)配。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，以上述復(fù)配的硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，能夠改善聚丙烯的沖擊強度和沖擊強度耐高溫高濕的耐候性。

11、進(jìn)一步地，洗滌，干燥沒有特別的限定，為本領(lǐng)所熟知，比如在鹽酸處理后，水洗是用去離子水水洗至洗出液接近中性(ph介于6.5至7)；硅烷偶聯(lián)劑處理后，洗滌是用體積濃度40-60%的醇水洗滌3-5次；干燥是烘箱干燥、真空干燥皆可。

12、優(yōu)選地，所述聚丙烯熔融指數(shù)3-4?g/min；所述線性低密度聚乙烯(lldpe)熔融指數(shù)為0.6-0.8g/min。線性低密度聚乙烯具有良好的韌性，發(fā)明人在聚丙烯材料中混入少量的線性低密度聚乙烯，可以有效提高聚丙烯復(fù)合材料的韌性，同時還不會對其他性能造成不利影響。但是需要嚴(yán)格控制線性低密度聚乙烯的加入量以及其熔融指數(shù)。發(fā)明人經(jīng)過大量實驗探究，發(fā)現(xiàn)在原料中，以100質(zhì)量份聚丙烯為基準(zhǔn)，線性低密度聚乙烯用量為3-10份，優(yōu)選5-8份，lldpe用量太多，熔融指數(shù)流動太低，會導(dǎo)致材料剛性和耐候性不足；lldpe用量太少，或者熔融指數(shù)太高，不能滿足增韌要求。

13、優(yōu)選地，納米碳酸鈣粒徑為10-50nm。

14、進(jìn)一步地，所述dopo膨脹型阻燃劑通過包括以下步驟的制備方法制得：苯甲醛和對甲苯磺酰肼反應(yīng)后所得中間產(chǎn)物tsh，中間產(chǎn)物tsh再和dopo反應(yīng)制得。具體反應(yīng)式如下：

15、

16、?；

17、進(jìn)一步地，苯甲醛和對甲苯磺酰肼反應(yīng)條件是15-30℃在醇溶劑中反應(yīng)1-5h，苯甲醛和對甲苯磺酰肼的摩爾比為1-2：1；中間產(chǎn)物tsh和dopo的反應(yīng)條件是在50-70℃，在醇溶劑中反應(yīng)40-60h，中間產(chǎn)物tsh?和dopo的摩爾比為1-1.2：1。更進(jìn)一步地，所述醇溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇中的至少一種。

18、進(jìn)一步地，所述包含膨脹型dopo的阻燃聚丙烯的原料還包括輔料，比如0.1-1質(zhì)量份潤滑劑，0.1-0.5質(zhì)量份抗氧劑，0.05-0.2份紫外線吸收劑。輔料的種類為本領(lǐng)域所熟知，比如所述潤滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺中的至少一種；所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168中的至少一種；所述紫外線吸收劑選自?uv?326、uv531、uv944中的至少一種。

19、本發(fā)明還提供了所述包含膨脹型dopo衍生物的阻燃聚丙烯的制備方法，包括以下步驟：將包括以下成分的原料：聚丙烯，式i所示的膨脹型dopo衍生物，線性低密度聚乙烯，硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維，納米碳酸鈣混合均勻后，熔融共擠出，造粒得到阻燃聚丙烯母粒。

20、熔融擠出造粒的工藝為本領(lǐng)域所熟知，比如采用單螺桿擠出機，或者雙螺桿擠出機。

21、聚丙烯是一種廣泛使用但是易燃的聚合物，因此必須加入阻燃劑提升其阻燃性能，但是阻燃劑添加量較大，一般在30wt%左右才能達(dá)到ul94的v0阻燃級別。阻燃劑添加量大，一方面會影響聚烯烴材料的力學(xué)性能，另一方面而且也會使聚烯烴材料的制造成本提高。本發(fā)明通過合成制備出一種新型的膨脹型的dopo阻燃劑，具有n、p協(xié)效阻燃效應(yīng)，能夠在較低添加量情況下使聚烯烴具有很好的阻燃效果。同時配合加入一定含量的線性低密度聚乙烯、硅烷偶聯(lián)劑改性玻璃纖維和納米碳酸鈣，提高聚丙烯的力學(xué)性能，特別是韌性，沖擊性能顯著提高。