本發(fā)明屬于材料領域，具體涉及一種磷化阻燃復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚氯乙烯，是氯乙烯單體在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑;或在光、熱作用下按自由基聚合反應機理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂。聚氯乙烯為無定形結構的白色粉末，支化度較小，相對密度1.4左右，玻璃化溫度77~90℃，170℃左右開始分解，對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或經長時間陽光曝曬，就會分解而產生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。工業(yè)生產的聚氯乙烯分子量一般在5萬~11萬范圍內，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加;無固定熔點，80~85℃開始軟化，130℃變?yōu)檎硰棏B(tài)，160~180℃開始轉變?yōu)檎沉鲬B(tài);有較好的機械性能，抗張強度60MPa左右，沖擊強度5~10kJ/m2;有優(yōu)異的介電性能。聚氯乙烯曾是世界上產量最大的通用塑料，應用非常廣泛。在建筑材料、工業(yè)制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發(fā)泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛應用；
為了不斷提高聚氯乙烯的阻燃、力學性能，通常會在聚氯乙烯中加入無機填料，然而傳統(tǒng)無機填料與聚氯乙烯的相容性較差，容易造成團聚，從而降低了成品材料的穩(wěn)定性強度。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)無機填料與聚氯乙烯的相容性較差的問題，提供一種磷化阻燃復合材料及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
一種磷化阻燃復合材料，它是由下述重量份的原料制成的：
四羥甲基硫酸磷3-4、次氯酸鈉0.5-1、亞磷酸三壬基苯酯5-7、硬脂酸鋇1-3、乙酰丙酮鈣0.8-1、肌醇六磷酸4-6、碳納米管18-20、飽和十八碳酰胺2-3、聚氯乙烯130-140、棕櫚蠟2-3、季戊四醇2-3、羥基錫酸鋅1-2、三烯丙基異氰脲酸酯1-2、硫酸適量。
一種磷化阻燃復合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）取碳納米管，加入到其重量20-30倍的、96-98%的硫酸溶液中，超聲10-15分鐘，過濾，將沉淀水洗，加入到其重量3-4倍的無水乙醇中，加入次氯酸鈉，升高溫度為76-80℃，保溫攪拌30-40分鐘，得醇分散液；
（2）取四羥甲基硫酸磷，加入到其重量37-40倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述醇分散液，送入到反應釜中，在120-130℃下保溫攪拌1-2小時，出料，將產物水洗，常溫干燥，得磷化碳納米管；
（3）取磷化碳納米管，加入到其重量108-120倍的無水乙醇中，加入三烯丙基異氰脲酸酯、羥基錫酸鋅，在50-60℃下超聲30-40分鐘，得碳納米管交聯(lián)醇分散液；
（4）取肌醇六磷酸，加入到其重量33-40倍的去離子水中，攪拌均勻，加入季戊四醇，升高溫度為90-100℃，保溫攪拌1-2小時，加入上述碳納米管交聯(lián)醇分散液，超聲10-20分鐘，蒸餾除去乙醇，送入烘箱中，在60-70℃下干燥至恒重，出料，得磷化復合碳納米管；
（5）取飽和十八碳酰胺，加入到其重量40-50倍的去離子水中，攪拌均勻，加入乙酰丙酮鈣，在50-60℃下保溫攪拌20-30分鐘，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得酰胺磷化復合碳納米管；
（6）取二甲胺，加入到其重量6-8倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入聚氯乙烯、硬脂酸鋇，在60-70℃下保溫攪拌1-2小時，蒸餾除去乙醇，得改性聚氯乙烯；
（7）取酰胺磷化復合碳納米管，與改性聚氯乙烯混合，在90-100℃下保溫攪拌30-40分鐘，加入亞磷酸三壬基苯酯、棕櫚蠟，攪拌均勻，送入到擠出機中，熔融擠出，冷卻造粒，即得所述磷化阻燃復合材料。
本發(fā)明的優(yōu)點：
本發(fā)明首先將碳納米管酸洗，然后采用氧化劑醇溶液分散，與四羥甲基硫酸磷混合改性，得到磷酸酯改性碳納米管，然后與羥基錫酸鋅通過三烯丙基異氰脲酸酯進行交聯(lián)，通過酰胺分散，之后將聚氯乙烯通過仲胺改性，與酰胺磷化的復合碳納米管混合交聯(lián)，將碳納米管有效的分散到聚合物基體中，具有很好的相容性，不會造成團聚，提高了成品材料的穩(wěn)定性強度，本發(fā)明的磷酸酯在燃燒時可以通過脫水催化成碳，對碳層下面的材料起到隔熱、隔氧的作用，使得聚合物的表面形成堅固的保護型炭層，與碳納米管混合起到很好的協(xié)同阻隔效果。
具體實施方式
實施例1
一種磷化阻燃復合材料，它是由下述重量份的原料制成的：
四羥甲基硫酸磷4、次氯酸鈉1、亞磷酸三壬基苯酯7、硬脂酸鋇3、乙酰丙酮鈣1、肌醇六磷酸6、碳納米管20、飽和十八碳酰胺3、聚氯乙烯140、棕櫚蠟3、季戊四醇3、羥基錫酸鋅2、三烯丙基異氰脲酸酯2、硫酸適量。
一種磷化阻燃復合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）取碳納米管，加入到其重量30倍的、98%的硫酸溶液中，超聲15分鐘，過濾，將沉淀水洗，加入到其重量4倍的無水乙醇中，加入次氯酸鈉，升高溫度為80℃，保溫攪拌40分鐘，得醇分散液；
（2）取四羥甲基硫酸磷，加入到其重量40倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述醇分散液，送入到反應釜中，在130℃下保溫攪拌2小時，出料，將產物水洗，常溫干燥，得磷化碳納米管；
（3）取磷化碳納米管，加入到其重量120倍的無水乙醇中，加入三烯丙基異氰脲酸酯、羥基錫酸鋅，在60℃下超聲40分鐘，得碳納米管交聯(lián)醇分散液；
（4）取肌醇六磷酸，加入到其重量40倍的去離子水中，攪拌均勻，加入季戊四醇，升高溫度為100℃，保溫攪拌2小時，加入上述碳納米管交聯(lián)醇分散液，超聲20分鐘，蒸餾除去乙醇，送入烘箱中，在70℃下干燥至恒重，出料，得磷化復合碳納米管；
（5）取飽和十八碳酰胺，加入到其重量50倍的去離子水中，攪拌均勻，加入乙酰丙酮鈣，在60℃下保溫攪拌30分鐘，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得酰胺磷化復合碳納米管；
（6）取二甲胺，加入到其重量6倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入聚氯乙烯、硬脂酸鋇，在60℃下保溫攪拌1小時，蒸餾除去乙醇，得改性聚氯乙烯；
（7）取酰胺磷化復合碳納米管，與改性聚氯乙烯混合，在100℃下保溫攪拌40分鐘，加入亞磷酸三壬基苯酯、棕櫚蠟，攪拌均勻，送入到擠出機中，熔融擠出，冷卻造粒，即得所述磷化阻燃復合材料。
性能測試：
將上述實施例1中制備的磷化阻燃復合材料粒子與市售的普通聚氯乙烯粒子在 170℃壓床上模壓 15min 制成試片，供實驗用；
測得拉伸強度：實施例1試片為29.9MPa、普通聚氯乙烯粒子試片為23MPa；
斷裂伸長率：實施例1試片為406%、普通聚氯乙烯粒子試片為305%；
阻燃性能：對試片進行10s的燃燒測試，實施例1中的試片在15s內熄滅、普通聚氯乙烯粒子試片在38s內熄滅；
由上可以看出，本發(fā)明的材料在阻燃性、力學性能方面相對于傳統(tǒng)聚氯乙烯具有很好的性能。
實施例2
一種磷化阻燃復合材料，它是由下述重量份的原料制成的：
四羥甲基硫酸磷3、次氯酸鈉0.5、亞磷酸三壬基苯酯5、硬脂酸鋇1、乙酰丙酮鈣0.8、肌醇六磷酸4、碳納米管18、飽和十八碳酰胺2、聚氯乙烯130、棕櫚蠟2、季戊四醇2、羥基錫酸鋅1、三烯丙基異氰脲酸酯1、硫酸適量。
一種磷化阻燃復合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）取碳納米管，加入到其重量20倍的、96%的硫酸溶液中，超聲10分鐘，過濾，將沉淀水洗，加入到其重量3倍的無水乙醇中，加入次氯酸鈉，升高溫度為76℃，保溫攪拌30分鐘，得醇分散液；
（2）取四羥甲基硫酸磷，加入到其重量37倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述醇分散液，送入到反應釜中，在120℃下保溫攪拌1小時，出料，將產物水洗，常溫干燥，得磷化碳納米管；
（3）取磷化碳納米管，加入到其重量108倍的無水乙醇中，加入三烯丙基異氰脲酸酯、羥基錫酸鋅，在50℃下超聲30分鐘，得碳納米管交聯(lián)醇分散液；
（4）取肌醇六磷酸，加入到其重量33倍的去離子水中，攪拌均勻，加入季戊四醇，升高溫度為90℃，保溫攪拌1小時，加入上述碳納米管交聯(lián)醇分散液，超聲10分鐘，蒸餾除去乙醇，送入烘箱中，在60℃下干燥至恒重，出料，得磷化復合碳納米管；
（5）取飽和十八碳酰胺，加入到其重量40倍的去離子水中，攪拌均勻，加入乙酰丙酮鈣，在50℃下保溫攪拌20分鐘，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得酰胺磷化復合碳納米管；
（6）取二甲胺，加入到其重量8倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入聚氯乙烯、硬脂酸鋇，在70℃下保溫攪拌2小時，蒸餾除去乙醇，得改性聚氯乙烯；
（7）取酰胺磷化復合碳納米管，與改性聚氯乙烯混合，在90℃下保溫攪拌30分鐘，加入亞磷酸三壬基苯酯、棕櫚蠟，攪拌均勻，送入到擠出機中，熔融擠出，冷卻造粒，即得所述磷化阻燃復合材料。
性能測試：
將上述實施例2中制備的磷化阻燃復合材料粒子與市售的普通聚氯乙烯粒子在 170℃壓床上模壓 15min 制成試片，供實驗用；
測得拉伸強度：實施例2試片為30.3MPa、普通聚氯乙烯粒子試片為23MPa；
斷裂伸長率：實施例2試片為415%、普通聚氯乙烯粒子試片為305%；
阻燃性能：對試片進行10s的燃燒測試，實施例2中的試片在15s內熄滅、普通聚氯乙烯粒子試片在38s內熄滅；
由上可以看出，本發(fā)明的材料在阻燃性、力學性能方面相對于傳統(tǒng)聚氯乙烯具有很好的性能。