一種抗氧化聚丙烯材料及其製備方法與流程
2023-04-28 06:02:36 7
本發明涉及聚丙烯材料技術領域，尤其涉及一種抗氧化聚丙烯材料及其製備方法。
背景技術：
眾所周知，影響聚合物無機納米複合材料性能的關鍵因素主要色括:(1)無機納米粒子與聚合物基體之間的容性；(2)納米粒子在聚合物基體中的分散狀態；(3) 二者界面間的和互作用。然而，由於納米粒子自身的團聚效應，致使其難以均勻地分散在聚合物基體中形成納米複合材料。因此，為了改善無機納米粒子在聚合物基體中的分散及界面間扣互作用力，通常需要對無機納米粒子農面進行共價或非共價鍵功能化改性。共價鍵功能化改性是目前最為廣泛、有效的改性方法，相比較於非共價鍵改性，改性劑分子主要通過共價鍵作用和無機納米粒子連接在一起，其相互作用強，結構穩定。同時還可以通過共價鍵改性在無機納米粒子表面引入活性官能團或位點，進一步通過接枝或原位聚合方法製備聚合物納米複合材料，有利於獲得分散性好、相互作用力強、性能優異的聚合物納米複合材料。
結構完整的MoS2化學性質穩定，表面呈化學惰性，與其他反應介質的相互作用力較弱，並且納米MoS2表面能較高且片層之間存在範德華力，容易引發團聚，使其很難在常用溶劑屮形成良好的分散，給MOS2基聚合物納米複合材料的製備、研究和應用造成極大的困難。而MoS2的各種優異性能只有在其片戻保持良好分散狀態時才能完全體現出來。為了充分發揮MOS2 0身的優異性能，並同時改善其溶解性及其在聚合物基體屮的分散性等，必須對MoS2表面進行有效的功能化修飾。MoS2改性的方法主要分為共價鍵改性和非共價鍵改性。
目前常用的阻燃效果較好的無機阻燃劑主要包括磷系阻燃劑和氮系阻燃劑，氮系阻燃劑，一般通過氣相阻燃機理髮揮阻燃作用，而有機磷系阻燃劑則側重於凝聚相阻燃。大量研究結果表明，添加單獨的氮系或磷系阻燃劑難以獲得令人滿意的阻燃效果。而環三磷腈類阻燃劑以磷、氮為主要的阻燃成分，結合氮系和磷系阻燃劑的優勢，發揮磷-氮協同阻燃作用，其阻燃機理一般認為是氣相和凝聚相的綜合作用，主要表現為磷腈化合物受熱分解生成氨氣和氮氣等難燃性氣體，稀釋了材料表面可燃、助燃氣體的濃度並降低材料的表面溫度，抑制燃燒。與此同時磷腈化合物在熱降解過程中生成的偏磷酸和聚偏磷酸可使材料脫水炭化，形成緻密而結實的炭層，可有效地中斷熱交換、阻止可燃性氣體的擴散和逸出並同時阻止氧氣向底部材料擴散，延緩聚合物材料的降解，從而發揮阻燃作用。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種抗氧化聚丙烯材料及其製備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種抗氧化聚丙烯材料，它是由下述重量份的原料組成的：
2，6-二叔丁基對甲酚0.4-1、聚丙烯100-130、雙酚A型環氧樹脂14-20、六水合硝酸鈷3-5、六水合硝酸鎳4-6、九水合硝酸鐵5-7、4，4-二氨基二苯基甲烷0.8-1、二硫化鉬7-9、硫酸鋁鉀1-2、乙撐雙硬脂醯胺0.6-1、單硬脂酸甘油單酯1-2、水合硼酸鋅3-5、鄰苯二甲酸酯3-4、石油磺酸鈣0.8-2、醇酸樹脂1-2。
一種所述的抗氧化聚丙烯材料的製備方法，包括以下步驟：
（1）將上述硫酸鋁鉀加入到其重量10-13倍的去離子水中，攪拌均勻，加入石油磺酸鈣，升高溫度為60-70℃，保溫攪拌4-9分鐘，得水分散液；
（2）將上述六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳、九水合硝酸鐵混合，加入到混合料重量100-110倍的去離子水，加入到反應釜中，通入氮氣，攪拌混合30-35分鐘，滴加1.7-2mol/l的氫氧化鈉溶液，調節pH為10-11，加入上述水分散液，升高溫度為96-98℃，恆溫20-25小時，出料，將產物抽濾，沉澱水洗3-4次，50-60℃下真空乾燥1-2小時，加入到其重量60-70倍的去離子水，超聲3-5分鐘，得無機阻燃懸浮液；
（3）將上述2，6-二叔丁基對甲酚加入到其重量10-13倍的異丙醇中，攪拌均勻，得抗氧化醇液；
（4）將上述二硫化鉬加入到其重量100-130倍的、40-46%的異丙醇水溶液中，在300-350w下超聲處理6-7小時，1500-1600轉/分離心17-20分鐘，得二硫化鉬懸浮液；
（5）取上述二硫化鉬懸浮液、抗氧化醇液、無機阻燃懸浮液混合，磁力攪拌10-12小時，靜置2-3小時，過濾，將沉澱在80-85℃下烘乾，得無機硫化鉬材料；
（6）將上述無機硫化鉬材料、水合硼酸鋅混合，加入到混合料重量70-80倍的丙酮中，超聲4-10分鐘，依次加入上述雙酚A型環氧樹脂、醇酸樹脂，在90-95℃下保溫攪拌5-7小時，送入到100-105℃的油浴中，保溫攪拌20-25小時，將上述4，4-二氨基二苯基甲烷加熱熔融後加入，攪拌均勻，出料，在130-140℃下固化100-120分鐘，冷卻至室溫，得環氧改性無機複合材料；
（7）將上述環氧改性無機複合材料、單硬脂酸甘油單酯混合，攪拌均勻，熔融擠出，冷卻，即得。
本發明的優點是：本發明加入的MOS2可以發揮物理阻隔效應；無機阻燃填料在分解過程中能夠吸收燃燒釋放的部分熱量，同時無機阻燃填料分解所釋放出水蒸氣則可以起到稀釋可燃氣體的作用；無機阻燃填料/M0S2的存在有利於促進環氧樹脂形成更加緻密而連續的炭層，同時提高炭層的石墨化程度，可以有效延緩燃燒過程中聚合物材料與空氣之間的熱量和質量交換，能夠有效中斷熱交換、阻止可燃性氣體的擴散和逸出並同時阻止氧氣向底部材料擴散，延緩聚合物材料的降解，從而發揮阻燃作用從而降低熱釋放速率，抑制聚合物材料的熱降解，提高材料的火災安全性能；
無機阻燃改性劑的加入使得環氧樹脂與MoS2納米片層之間的相容性增加；無機納米填料可以均勻的附著在MOS2納米片層表面，有效抑制MOS2片層的團聚，改善二硫化鉬納米皮層在環氧樹脂中的分散性，可在凝聚相中發揮炭層增強或膨脹作用，有利於形成緻密而穩定的炭層結構，炭層的形成可以有效延緩、抑制熱量的傳導和可燃性氣體的擴散，從而起到阻燃作用；本發明加入的2，6二叔丁基對甲酚等可以有效的提高成品材料的抗氧化性能。
具體實施方式
一種抗氧化聚丙烯材料，它是由下述重量份的原料組成的：
2，6二叔丁基對甲酚0.4、聚丙烯100、雙酚A型環氧樹脂14、六水合硝酸鈷3、六水合硝酸鎳4、九水合硝酸鐵5、4，4二氨基二苯基甲烷0.8、二硫化鉬7、硫酸鋁鉀1、乙撐雙硬脂醯胺0.6、單硬脂酸甘油單酯1、水合硼酸鋅3、鄰苯二甲酸酯3、石油磺酸鈣0.8、醇酸樹脂1。
一種所述的抗氧化聚丙烯材料的製備方法，包括以下步驟：
（1）將上述硫酸鋁鉀加入到其重量10倍的去離子水中，攪拌均勻，加入石油磺酸鈣，升高溫度為60℃，保溫攪拌4分鐘，得水分散液；
（2）將上述六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳、九水合硝酸鐵混合，加入到混合料重量100倍的去離子水，加入到反應釜中，通入氮氣，攪拌混合30分鐘，滴加1.7mol/l的氫氧化鈉溶液，調節pH為10，加入上述水分散液，升高溫度為96℃，恆溫20小時，出料，將產物抽濾，沉澱水洗3次，50℃下真空乾燥1小時，加入到其重量60倍的去離子水，超聲3分鐘，得無機阻燃懸浮液；
（3）將上述2，6二叔丁基對甲酚加入到其重量10倍的異丙醇中，攪拌均勻，得抗氧化醇液；
（4）將上述二硫化鉬加入到其重量100倍的、40%的異丙醇水溶液中，在300w下超聲處理6小時，1500轉/分離心17分鐘，得二硫化鉬懸浮液；
（5）取上述二硫化鉬懸浮液、抗氧化醇液、無機阻燃懸浮液混合，磁力攪拌10小時，靜置2小時，過濾，將沉澱在80℃下烘乾，得無機硫化鉬材料；
（6）將上述無機硫化鉬材料、水合硼酸鋅混合，加入到混合料重量70倍的丙酮中，超聲4分鐘，依次加入上述雙酚A型環氧樹脂、醇酸樹脂，在90℃下保溫攪拌5小時，送入到100℃的油浴中，保溫攪拌20小時，將上述4，4二氨基二苯基甲烷加熱熔融後加入，攪拌均勻，出料，在130℃下固化100分鐘，冷卻至室溫，得環氧改性無機複合材料；
（7）將上述環氧改性無機複合材料、單硬脂酸甘油單酯混合，攪拌均勻，熔融擠出，冷卻，即得。
性能測試：
拉伸強度29.4MPa；
斷裂伸長率372%。