本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種納米氫氧化鋁接枝物的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

納米氫氧化鋁已經(jīng)廣泛地被應(yīng)用于聚烯烴阻燃材料中。但是合成的阻燃聚烯烴材料往往物理性能不好，耐磨性能差，納米氫氧化鋁經(jīng)常也會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚的現(xiàn)象。

鑒于此原因，把聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到納米氫氧化鋁，再用它改性聚烯烴，它比用納米氫氧化鋁直接改性聚烯烴的物理性能、阻燃性、耐磨性要好，相關(guān)文獻(xiàn)并未見(jiàn)于報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種納米氫氧化鋁接枝物的制備方法及其應(yīng)用，以解決納米氫氧化鋁作為阻燃劑在聚烯烴中的物理性能不佳的問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種納米氫氧化鋁接枝物的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取甲基丙烯酸甲酯、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵及十二烷基苯磺酸鈉；

2)將所述過(guò)硫酸鈉、所述十二烷基苯磺酸鈉、所述甲基丙烯酸甲酯、所述納米氫氧化鋁混合，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得納米氫氧化鋁接枝物。

所述納米氫氧化鋁的直徑為60-100nm。

所述甲基丙烯酸甲酯、所述納米氫氧化鋁、所述過(guò)硫酸鈉、所述三氯化鐵及所述十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為20-30：40-50：0.2-0.4：1-3：0.1-0.3。

一種納米氫氧化鋁接枝物的應(yīng)用，上述任一項(xiàng)所述的納米氫氧化鋁接枝物作為阻燃劑用于聚烯烴中。

所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺6及聚苯乙烯中的一種或多種的組合。

本發(fā)明的有益效果是：

本技術(shù)方案通過(guò)在納米氫氧化鋁上接枝了PMMA，在納米氫氧化鋁表面形成包覆層，降低納米氫氧化鋁粒子的表面能，有利于納米氫氧化鋁在聚烯烴基體中的分散，防止它的團(tuán)聚，提高聚烯烴復(fù)合材料的阻燃性和材料物理性能。

PMMA接枝納米氫氧化鋁有利于提高納米氫氧化鋁和聚烯烴基體的界面粘結(jié)，它會(huì)形成模量梯度的界面過(guò)渡層，更有利于應(yīng)力的傳遞，這有利于提高材料的物理性能。

PMMA本身硬度較高，它的存在提高了聚烯烴復(fù)合材料的耐摩擦性能。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來(lái)解釋和說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N納米氫氧化鋁接枝物的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取甲基丙烯酸甲酯(MMA)、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵及十二烷基苯磺酸鈉；

2)將所述過(guò)硫酸鈉、所述十二烷基苯磺酸鈉、所述甲基丙烯酸甲酯、所述納米氫氧化鋁混合投入到三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得納米氫氧化鋁接枝物。

所述納米氫氧化鋁的直徑為60-100nm。

所述甲基丙烯酸甲酯、所述納米氫氧化鋁、所述過(guò)硫酸鈉、所述三氯化鐵及所述十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為20-30：40-50：0.2-0.4：1-3：0.1-0.3。

一種納米氫氧化鋁接枝物的應(yīng)用，上述任一項(xiàng)所述的納米氫氧化鋁接枝物作為阻燃劑用于聚烯烴中。

所述聚烯烴為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺6(PA6)及聚苯乙烯(PS)中的一種或多種的組合。

本發(fā)明的實(shí)施例中所用的原料如下：

PBT(型號(hào)2002U)，日本寶理；PP(型號(hào)Z30S),茂名石化；PE(型號(hào)5070)，盤(pán)錦乙烯；PA6(型號(hào)CM1017)，日本東麗；PS(型號(hào)350)，臺(tái)灣國(guó)喬；MMA,國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司；十二烷基苯磺酸鈉，濟(jì)南凱信化工；過(guò)硫酸鈉,濟(jì)南豐樂(lè)化工；三氯化鐵，湖北盛世環(huán)保科技。

本發(fā)明所用的測(cè)試儀器如下：

ZSK30型雙螺桿擠出機(jī)，德國(guó)W&P公司；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測(cè)試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測(cè)試儀，東莞市高泰檢測(cè)儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。

實(shí)施例1

1)稱(chēng)取2kg甲基丙烯酸甲酯(MMA)、4kg納米氫氧化鋁、20g過(guò)硫酸鈉、100g三氯化鐵、10g十二烷基苯磺酸鈉。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160℃的油浴反應(yīng)6h，然后再加入三氯化鐵破乳6h，過(guò)濾洗滌既得產(chǎn)物P1。

應(yīng)用例1

取20份P1加入到80份聚丙烯(PP)中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到PP復(fù)合材料X1。

其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為170℃，第二溫度區(qū)的溫度為200℃，第三溫度區(qū)的溫度為200℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為200℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為220r/min。

對(duì)比例1

取20份納米氫氧化鋁加入到80份聚丙烯(PP)中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到納米氫氧化鋁/PP復(fù)合材料D1。

將上述應(yīng)用例1及對(duì)比例1制備的PP復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條,其產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表所示:

由上表可以看出：

X1的物理性能、耐磨性能、阻燃性能要比D1的要好，這說(shuō)明加入本發(fā)明合成的改性納米氫氧化鋁改性PP比單純加入納米氫氧化鋁的綜合性能要好。

實(shí)施例2

1)稱(chēng)取3kg甲基丙烯酸甲酯(MMA)、5kg納米氫氧化鋁、40g過(guò)硫酸鈉、300g三氯化鐵、30g十二烷基苯磺酸鈉。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在180℃的油浴反應(yīng)12h，然后再加入三氯化鐵破乳10h，過(guò)濾洗滌既得產(chǎn)物P2。

應(yīng)用例2

取20份P2加入到80份聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到PBT復(fù)合材料X2。

其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為200℃，第二溫度區(qū)的溫度為230℃，第三溫度區(qū)的溫度為230℃，第四溫度區(qū)的溫度為230℃，第五溫度區(qū)的溫度為230℃，第六溫度區(qū)的溫度為230℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為280r/min。

對(duì)比例2

取20份納米氫氧化鋁加入到80份PBT中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到納米氫氧化鋁/PBT復(fù)合材料D2。

將上述應(yīng)用例2及對(duì)比例2制備的PBT復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條,其產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表所示:

由上表可以看出：

X2的物理性能、耐磨性能、阻燃性能要比D2的要好，這說(shuō)明加入本發(fā)明合成的改性納米氫氧化鋁改性PBT比單純加入納米氫氧化鋁的綜合性能要好。

實(shí)施例3

1)稱(chēng)取2.5kg甲基丙烯酸甲酯(MMA)、4.5kg納米氫氧化鋁、30g過(guò)硫酸鈉、200g三氯化鐵、20g十二烷基苯磺酸鈉。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在170℃的油浴反應(yīng)9h，然后再加入三氯化鐵破乳8h，過(guò)濾洗滌既得產(chǎn)物P3。

應(yīng)用例3

取20份P3加入到80份聚乙烯(PE)中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到PE復(fù)合材料X3。

其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為120℃，第二溫度區(qū)的溫度為170℃，第三溫度區(qū)的溫度為170℃，第四溫度區(qū)的溫度為170℃，第五溫度區(qū)的溫度為170℃，第六溫度區(qū)的溫度為170℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。

對(duì)比例3

取20份納米氫氧化鋁加入到80份PE中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到納米氫氧化鋁/PE復(fù)合材料D3。

將上述應(yīng)用例3及對(duì)比例3制備的PE復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條,其產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表所示:

由上表可以看出：

X3的物理性能、耐磨性能、阻燃性能要比D3的要好，這說(shuō)明加入本發(fā)明合成的改性納米氫氧化鋁改性PE比單純加入納米氫氧化鋁的綜合性能要好。

實(shí)施例4

1)稱(chēng)取2kg甲基丙烯酸甲酯(MMA)、4.2kg納米氫氧化鋁、30g過(guò)硫酸鈉、350g三氯化鐵、20g十二烷基苯磺酸鈉。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160℃的油浴反應(yīng)8h，然后再加入三氯化鐵破乳7h，過(guò)濾洗滌既得產(chǎn)物P4。

應(yīng)用例4

取20份P3加入到80份聚酰胺6(PA6)中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到PA6復(fù)合材料X4。

其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為230℃，第二溫度區(qū)的溫度為240℃，第三溫度區(qū)的溫度為240℃，第四溫度區(qū)的溫度為240℃，第五溫度區(qū)的溫度為240℃，第六溫度區(qū)的溫度為240℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為320r/min。

對(duì)比例4

取20份納米氫氧化鋁加入到80份PA6中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到納米氫氧化鋁/PA6復(fù)合材料D4。

將上述應(yīng)用例4及對(duì)比例4制備的PA6復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條,其產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表所示:

由上表可以看出：

X4的物理性能、耐磨性能、阻燃性能要比D4的要好，這說(shuō)明加入本發(fā)明合成的改性納米氫氧化鋁改性PA6比單純加入納米氫氧化鋁的綜合性能要好。

實(shí)施例5

1)稱(chēng)取2.2kg甲基丙烯酸甲酯(MMA)、4.5kg納米氫氧化鋁、35g過(guò)硫酸鈉、280g三氯化鐵、30g十二烷基苯磺酸鈉。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在165℃的油浴反應(yīng)9h，然后再加入三氯化鐵破乳8h，過(guò)濾洗滌既得產(chǎn)物P5。

應(yīng)用例5

取20份P5加入到80份苯乙烯(PS)中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到PS復(fù)合材料X5。

其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為200℃，第三溫度區(qū)的溫度為200℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為200℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為280r/min。

對(duì)比例5

取20份納米氫氧化鋁加入到80份PS中，經(jīng)高混機(jī)攪拌10min，接著加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，得到納米氫氧化鋁/PS復(fù)合材料D5。

將上述應(yīng)用例5及對(duì)比例5制備的PS復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條,其產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表所示:

由上表可以看出：

X5的物理性能、耐磨性能、阻燃性能要比D5的要好，這說(shuō)明加入本發(fā)明合成的改性納米氫氧化鋁改性PS比單純加入納米氫氧化鋁的綜合性能要好。

本篇專(zhuān)利描述了一種納米氫氧化鋁接枝物的制備方法，且制得的聚烯烴材料在物理性能方面也有一定程度的提高，這大大擴(kuò)展了聚烯烴復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常重要的意義。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無(wú)限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。