本發(fā)明涉及高分子材料，具體涉及一種基于高分子材料的功能塑料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對于各種材料的需求逐漸增多，各種塑料產(chǎn)品也逐漸走進人們的視野，塑料是以單體為原料，通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物，它主要由合成樹脂以及各種添加劑組成，在眾多高分子材料中，聚丙烯因具有化學穩(wěn)定性好、密度低、電絕緣性好、無臭無毒等特點，成為了塑料生產(chǎn)中的首選材料之一，被廣泛應用于家電、包裝、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域。

2、近年來，隨著塑料產(chǎn)品應用范圍的不斷推廣和擴大，對塑料性能的要求也越來越高，為塑料增添多樣化的功能性成為了眾多專家學者深入研究的課題，由于近年來火災事故頻發(fā)，塑料產(chǎn)品的防火性能引起人們的關(guān)注，但是聚丙烯屬于易燃材料，在接觸到明火或高溫時會迅速點燃，容易發(fā)生火災，帶來極大的安全隱患，此外，聚丙烯在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的熱量、煙霧和有毒氣體，這不僅威脅到人類的生命財產(chǎn)安全，也對環(huán)境造成嚴重影響，并且燃燒速度快，伴隨著熔滴現(xiàn)象，進一步增加了火災的破壞性，因此，聚丙烯塑料在實際應用中，仍存在一定的不足。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，針對聚丙烯塑料性能的提高，常使用功能性添加劑對聚丙烯塑料進行填充改性，例如公告號為cn103467852b的發(fā)明專利公開了一種聚丙烯阻燃塑料，該發(fā)明通過在聚丙烯基體中添加阻燃劑，制備阻燃塑料，該阻燃劑由三甲硅基甲基膦酸二甲酯、氰尿酸三聚氰胺、氫氧化鎂和氫氧化鋁組成，從而使制備的聚丙烯塑料具有良好的阻燃性能。因此，可通過在基體中針對性添加優(yōu)化組分，制備阻燃抑煙性能良好的聚丙烯塑料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于高分子材料的功能塑料及其制備工藝。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于高分子材料的功能塑料的制備工藝，所述功能塑料包括以下重量份的原料：45～55份聚丙烯、5～7份阻燃添加料、4～6份抑煙功能組分、5～15份填料、2～4份穩(wěn)定劑、1～2份抗氧劑、1～3份潤滑劑；

4、所述制備工藝包括以下步驟：

5、（1）將聚丙烯、阻燃添加料、抑煙功能組分、填料、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑加入到高速混合機中，設置混合機的轉(zhuǎn)速為600～800r/min，升高溫度至90～100℃，攪拌1～3h，待物料自然冷卻，出料，獲得預混料；

6、（2）將預混料通過喂料器，進入雙螺桿擠出機中，設置螺桿轉(zhuǎn)速為,200～400r/min，擠出段工作溫度為170～190℃，進行熔融擠出，冷卻造粒，獲得功能塑料。

7、進一步地，所述阻燃添加料的制備方法包括以下步驟：

8、d1：將木聚糖投入到二甲基亞砜中，混勻，在持續(xù)的氮氣條件下，加入葉酸和酯化催化劑，加畢，將溫度升高至90～110℃，在該溫度條件下攪拌5～8h后，停止加熱并將氮氣撤去，降至室溫后出料，獲得改性木聚糖；

9、d2：在反應釜中加入改性木聚糖和n,n-二甲基甲酰胺，機械攪拌均勻，通氮氣，排出空氣后，加入2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷和縛酸劑，于室溫下攪拌4～6h后，減壓蒸餾除去溶劑，制得阻燃添加料。

10、進一步地，步驟d1中，所述酯化催化劑為鈦酸四丁酯、鈦酸四乙酯或者鈦酸四異丙酯中的任一種。

11、進一步地，步驟d2中，所述縛酸劑為三乙胺或者吡啶中的任一種。

12、進一步地，步驟d1中，所述木聚糖、葉酸、酯化催化劑和二甲基亞砜的質(zhì)量比為10：2.4：0.1：100；步驟d2中，所述改性木聚糖、2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷、縛酸劑和n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為10：1：0.08：100。

13、上述技術(shù)方案的原理是：在步驟d1中，木聚糖的結(jié)構(gòu)中含有活性羥基，在酯化催化劑的作用下，可以與葉酸結(jié)構(gòu)中的羧基基團發(fā)生酯化反應，從而將葉酸接枝到木聚糖的結(jié)構(gòu)中，獲得改性木聚糖；在步驟d2中，改性木聚糖的結(jié)構(gòu)中含有氨基基團，2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)中含有高活性的磷酰氯基團，彼此之間可發(fā)生酰胺化縮合反應，制得阻燃添加料。

14、進一步地，所述抑煙功能組分的制備方法包括以下步驟：

15、dd1：將高嶺土與n-甲基吡咯烷酮攪拌混合，形成均勻分散液，于氮氣保護下，向分散液中加入3,4-二羥基苯丙酸和鈦酸四丁酯，加畢，開啟加熱，待體系溫度達到90～110℃后，恒溫攪拌5～8h，過濾分離出固體物料，經(jīng)洗滌和真空干燥，獲得改性高嶺土；

16、dd2：在氮氣保護下，向無水乙醇中加入九水合硝酸鐵和改性高嶺土，機械攪拌0.5～1.5h，再加入tris-hcl緩沖液，調(diào)節(jié)體系的ph值為7～9，室溫攪拌1～3h后，離心，收集產(chǎn)物，對產(chǎn)物進行洗滌，真空干燥，制得抑煙功能組分。

17、進一步地，步驟dd1中，所述高嶺土、3,4-二羥基苯丙酸、鈦酸四丁酯和n-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量比為5：1.2：0.05：50；步驟dd2中，所述九水合硝酸鐵、改性高嶺土和無水乙醇的質(zhì)量比為3.6：5：50。

18、進一步地，步驟dd1中，所述高嶺土的平均粒徑為4μm；步驟dd2中,所述tris-hcl緩沖液的質(zhì)量分數(shù)為20%。

19、上述技術(shù)方案的原理是：在步驟dd1中，由于高嶺土的表面含有羥基基團，可以在鈦酸四丁酯的催化作用下，與3,4-二羥基苯丙酸結(jié)構(gòu)中的羧基基團發(fā)生反應，從而在高嶺土的表面引入鄰苯二酚基團，獲得改性高嶺土；在步驟dd2中，改性高嶺土表面富含鄰苯二酚基團，當體系的ph值為7～9時，鄰苯二酚基團能夠與鐵離子配位絡合，從而將鐵離子穩(wěn)定固載在高嶺土的表面，制得抑煙功能組分。

20、進一步地，所述填料為碳酸鈣、滑石粉或者鈦白粉中的任一種；所述穩(wěn)定劑為鋇鋅穩(wěn)定劑或者鈣鋅穩(wěn)定劑中的任一種；所述抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑168或者抗氧劑2246中的任一種；所述潤滑劑為石蠟或者聚乙烯蠟中的任一種。

21、一種基于高分子材料的功能塑料，采用上述制備工藝制成。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、（1）本發(fā)明通過將制備的阻燃添加料和抑煙功能組分添加到塑料的制備過程中，使制備的塑料具有良好的阻燃性能和抑煙性能，在火災發(fā)生時，能夠顯著降低火焰的蔓延速度，減少有毒煙霧的產(chǎn)生，從而降低了火災的破壞性和人員傷亡的風險，確保其在各種環(huán)境條件下的適用性和安全性，拓寬了塑料的應用領(lǐng)域。

24、（2）本發(fā)明通過制備阻燃添加料，作為聚丙烯塑料的填充改性劑，由于阻燃添加料是一種集酸源、碳源、氣源于一體的膨脹型阻燃劑，從而使制備的塑料具有良好的阻燃性能，在火災發(fā)生時，“三源”協(xié)同發(fā)生化學變化，在材料表面迅速形成致密的碳層，屏蔽熱傳遞，顯著降低了熱釋放速度，阻止了易燃氣體的擴散，抑制材料進一步燃燒，同時釋放出的氨氣、氮氣等不燃性氣體能夠稀釋空氣中可燃性揮發(fā)物的濃度，減小有效燃燒熱，最終阻止了火焰的蔓延和傳播，從而減少了火災對人員和財產(chǎn)的潛在危害。

25、（3）本發(fā)明通過在高嶺土的表面絡合鐵離子，制得抑煙功能組分，一方面高嶺土經(jīng)有機修飾后，增強了其在聚丙烯基體中的界面性能，有助于其在基體中均勻分散，避免了兩相之間由于界面問題導致的相分離現(xiàn)象，并且由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)，均勻分散后能夠形成物理阻隔層，既可以隔熱和阻隔可燃性氣體向燃燒表面遷移，也可以降低燃燒表面的溫度，從而與阻燃添加料產(chǎn)生協(xié)同作用，進一步提高塑料的阻燃性能，另一方面，鐵元素是一種抑煙元素，通過引入鐵元素，可以有效改善塑料的抑煙性能，避免燃燒過程中釋放的有毒煙霧危害人類的生命和財產(chǎn)安全，同時減少對環(huán)境的負面影響。

26、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。