一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料領域，特別是一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]石油有“黑色黃金”、“經濟血液”之稱，廣泛應用于國民經濟的各個領域。伴隨著我國經濟的快速發展和對能源需求的增加，其應用范圍還在繼續拓展，消耗量也日趨增大。在原油的開采、加工、運輸、煉制和使用過程中，由于受到工藝水平和處理技術的限制，大量含油類物質的廢水、廢渣不可避免地被排入到水體中，對海洋生態環境和淡水生態環境造成了極大的破壞。水中的溢油、油漬不僅降低海洋和淡水環境的質量，影響食物鏈的循環，破壞生態平衡，還威脅著人類的健康，而要解決這些問題，就迫切需要開發出高效、耐用、清潔的吸油材料。
[0003]吸油材料主要可分為三大類，即無機吸油材料、有機合成吸油材料和有機天然吸油材料。發泡聚丙烯泡沫是一種性能卓越的高結晶復合材料，與其他熱塑性聚烯烴相比，聚丙烯具有較高的剛性，優良的力學性能，良好的耐熱性和化學穩定性，是用于過濾分離等工業用途的優良材料，不僅可回收再利用，而且可以自然降解，不會造成白色污染，因而被稱為“綠色”泡沫。聚丙烯泡沫由于其良好的力學性能、優良的耐熱性能及利于環境保護的性質，是繼傳統的聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫及聚乙烯泡沫之后的新一代泡沫材料，有著廣泛的應用前景。但是該材料作為吸附材料，具有一些缺點，比如存在重力保油率較低，吸收后擠壓再次泄漏，由于多孔結構，比表面積大，無法抑制被吸收的高揮發性液體的揮發性，對有毒易爆的化學品處理效果不理想等。甲基丙烯酸酯類高吸油樹脂是近年來吸油材料領域的研宄熱點之一，甲基丙烯酸酯類高吸油樹脂是通過分子鏈中的親油基和油分子間產生的范德華力來實現吸油的功能，樹脂材料吸油后油品不易脫落，保油率高，設想將吸油樹脂與發泡聚丙烯泡沫的優點相結合，提出在聚丙烯樹脂發泡過程中將聚丙烯酸樹脂交聯其中，用以提高材料保油性能，新材料就具備了物理吸附和化學吸收的雙重優點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料及其制備方法。制程的復合材料具有良好的阻燃效果，防止吸油材料在吸油過后，在輸送過程中自燃，造成安全隱患。
[0005]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，由下列重量份的原料制備制成:高熔體強度聚丙烯95-98、低密度聚乙烯2-3、偶氮二甲酸二異丙酯2-3、聚二甲基硅氧烷0.6-0.8、三氧化二銻3-4、紅磷1-2、去離子水適量、甲基纖維素4-5、丙烯酸丁酯13-15、甲基丙烯酸十二酯7.5-9、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺0.08-0.1、偶氮二異丁腈0.5-0.6、乙酸乙酯11-12.5、磷酸二異辛酯2-3 ；
本發明所述一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，由以下具體步驟制成:
(1)將甲基纖維素加入30倍量的去離子水中，邊攪拌邊加熱至完全溶解，冷卻至室溫后在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、偶氮二異丁腈、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二酯、磷酸二異辛酯，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至400C，攪拌反應10分鐘后，繼續升溫至70°C，攪拌反應20分鐘后，繼續升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應I小時，得到固體微球，將反應體系降至室溫，將得到的固體微球過濾，用80°C去離子水洗滌3次，最后在50°C下干燥24小時即得高分子樹脂微球；
(2)將三氧化二銻、紅磷、聚二甲基硅氧烷放入球磨機中，升溫至60-70°C，球磨30-40分鐘后取出，然后與低密度聚乙烯、偶氮二甲酸二異丙酯共同放入高速混合機中混合均勻，然后通過擠出機擠出造粒得到改性顆粒，控制擠出機擠出溫度為100-120 °C，螺桿轉速為300-400 轉 / 分；
(3)將高熔體強度聚丙烯、發泡改性顆粒以及步驟(I)得到的高分子樹脂微球混合后投入到雙螺桿擠塑機的料斗中，擠塑機升溫至180-200°C后啟動螺桿旋鈕，塑化混煉120-150分鐘，進行第一次發泡；當筒體中斷混合物已經熔化塑化均勻后，在10-15MPa條件下注入二氧化碳氣體(通過流量控制閥控制二氧化碳的加入量為熔化物料質量的10%)，保持40-50分鐘后，再降至常壓，再進行發泡；將塑化好的熔體擠出，控制擠出機頭的溫度為200-21(TC，即可得到側壁布滿微孔發泡管，經過空氣自然冷卻后用專用切粒機切粒即可制備出發泡聚丙烯與高分子樹脂復合的粒子。
[0006]本發明的有益效果是:本發明首先制備高分子樹脂微球，然后通過一系列的工藝將將三氧化二銻、紅磷、聚二甲基硅氧烷等進行活化后與偶氮二甲酸二異丙酯等復配，降低了發泡劑的分解溫度，同時不影響發氣量，使之能夠在注塑過程中平穩較快分解形成泡孔，泡孔結構穩定，而且具有良好的阻燃效果；然后將聚丙烯、高分子樹脂微球共同放入擠塑機中熔化塑化，通過化學發泡、通入二氧化碳等物理發泡制成開孔型的復合材料，具有較大的比表面積，提高了吸附性能。
[0007]本發明采用創新的工藝制成復合材料，融合了樹脂保油性能強、發泡聚丙烯吸油倍率好兩大優點，同時制成的產品整體吸油性能較好、制備方法簡單，阻燃性能優異，避免產品在吸油過后造成的自燃，降低了安全隱患；廣泛用于石油泄露、水污染控制、油水分離以及危險化學品防護及應急處理等領域，具有應用范圍廣，吸收速度快，使用方便快捷等特點。
具體實施方案
[0008]下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0009]一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:高熔體強度聚丙烯95、低密度聚乙烯2、偶氮二甲酸二異丙酯2、聚二甲基硅氧烷0.6、三氧化二銻3、紅磷1、去離子水適量、甲基纖維素4、丙烯酸丁酯13、甲基丙烯酸十二酯7.5、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.08、偶氮二異丁腈0.5、乙酸乙酯11、磷酸二異辛酯2 ； 本發明所述一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，由以下具體步驟制成:
(1)將甲基纖維素加入30倍量的去離子水中，邊攪拌邊加熱至完全溶解，冷卻至室溫后在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、偶氮二異丁腈、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二酯、磷酸二異辛酯，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至400C，攪拌反應10分鐘后，繼續升溫至70°C，攪拌反應20分鐘后，繼續升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應I小時，得到固體微球，將反應體系降至室溫，將得到的固體微球過濾，用80°C去離子水洗滌3次，最后在50°C下干燥24小時即得高分子樹脂微球；
(2)將三氧化二銻、紅磷、聚二甲基硅氧烷放入球磨機中，升溫至60-70°C，球磨30分鐘后取出，然后與低密度聚乙烯、偶氮二甲酸二異丙酯共同放入高速混合機中混合均勻，然后通過擠出機擠出造粒得到改性顆粒，控制擠出機擠出溫度為100-120°C，螺桿轉速為300轉/分;
(3)將高熔體強度聚丙烯、發泡改性顆粒以及步驟(I)得到的高分子樹脂微球混合后投入到雙螺桿擠塑機的料斗中，擠塑機升溫至180-200°C后啟動螺桿旋鈕，塑化混煉120分鐘，進行第一次發泡；當筒體中斷混合物已經熔化塑化均勻后，在1MPa條件下注入二氧化碳氣體(通過流量控制閥控制二氧化碳的加入量為熔化物料質量的10%)，保持40分鐘后，再降至常壓，再進行發泡；將塑化好的熔體擠出，控制擠出機頭的溫度為200-210°C，即可得到側壁布滿微孔發泡管，經過空氣自然冷卻后用專用切粒機切粒即可制備出發泡聚丙烯與高分子樹脂復合的粒子。
[0010]對本發明復合材料進行檢測，結果為吸收率(0#柴油)88.7%，吸收率(三氯乙烷)90.31% ;保油率(0#柴油)84.1%，保油率(三氯乙烷)82.9%，遠遠大于檢驗標準。
【主權項】
1.一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:高熔體強度聚丙烯95-98、低密度聚乙烯2-3、偶氮二甲酸二異丙酯2-3、聚二甲基硅氧烷0.6-0.8、三氧化二銻3-4、紅磷1_2、去離子水適量、甲基纖維素4_5、丙烯酸丁酯13-15、甲基丙烯酸十二酯7.5-9、N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺0.08-0.1、偶氮二異丁腈0.5-0.6、乙酸乙酯11-12.5、磷酸二異辛酯2-3。2.根據權利要求1所述一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將甲基纖維素加入30倍量的去離子水中，邊攪拌邊加熱至完全溶解，冷卻至室溫后在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、偶氮二異丁腈、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二酯、磷酸二異辛酯，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至400C，攪拌反應10分鐘后，繼續升溫至70°C，攪拌反應20分鐘后，繼續升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應I小時，得到固體微球，將反應體系降至室溫，將得到的固體微球過濾，用80°C去離子水洗滌3次，最后在50°C下干燥24小時即得高分子樹脂微球； (2)將三氧化二銻、紅磷、聚二甲基硅氧烷放入球磨機中，升溫至60-70°C，球磨30-40分鐘后取出，然后與低密度聚乙烯、偶氮二甲酸二異丙酯共同放入高速混合機中混合均勻，然后通過擠出機擠出造粒得到改性顆粒，控制擠出機擠出溫度為100-120 °C，螺桿轉速為300-400 轉 / 分； (3)將高熔體強度聚丙烯、發泡改性顆粒以及步驟(I)得到的高分子樹脂微球混合后投入到雙螺桿擠塑機的料斗中，擠塑機升溫至180-200°C后啟動螺桿旋鈕，塑化混煉120-150分鐘，進行第一次發泡；當筒體中斷混合物已經熔化塑化均勻后，在10-15MPa條件下注入二氧化碳氣體(通過流量控制閥控制二氧化碳的加入量為熔化物料質量的10%)，保持40-50分鐘后，再降至常壓，再進行發泡；將塑化好的熔體擠出，控制擠出機頭的溫度為200-21(TC，即可得到側壁布滿微孔發泡管，經過空氣自然冷卻后用專用切粒機切粒即可制備出發泡聚丙烯與高分子樹脂復合的粒子。
【專利摘要】本發明公開了一種具有阻燃效果的發泡聚丙烯與高分子吸收劑復合材料，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：高熔體強度聚丙烯95-98、低密度聚乙烯2-3、偶氮二甲酸二異丙酯2-3、聚二甲基硅氧烷0.6-0.8、三氧化二銻3-4、紅磷1-2、去離子水適量、甲基纖維素4-5、丙烯酸丁酯13-15、甲基丙烯酸十二酯7.5-9、N，N，-亞甲基雙丙烯酰胺0.08-0.1、偶氮二異丁腈0.5-0.6、乙酸乙酯11-12.5、磷酸二異辛酯2-3；本發明阻燃性能優異，避免產品在吸油過后造成的自燃，降低了安全隱患；廣泛用于石油泄露、水污染控制、油水分離以及危險化學品防護及應急處理等領域。
【IPC分類】B29C47/92, C08K13/06, C08K3/02, C08K5/23, C08K9/06, C08L23/12, C08L1/28, C08K3/22, C08L33/08, C08J9/12, C08L23/06
【公開號】CN104987591
【申請號】CN201510389589
【發明人】沈向洋, 吳克, 余志敏, 蔣涌, 吳杰, 吳育兵, 樊云
【申請人】安徽成方新材料科技有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月6日