本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料，涉及一種滾塑用離子液體修飾的氫氧化鎂阻燃母粒及制備方法。

背景技術(shù)：

1、阻燃母粒是一種用于塑料、橡膠等材料生產(chǎn)過程中的添加劑，旨在提高諸類材料的防火性能。阻燃母粒具有高濃度、良好的分散性、簡化生產(chǎn)工序和高效價比等優(yōu)點，能夠完全替代傳統(tǒng)的粉狀阻燃劑，滿足不同產(chǎn)品的阻燃需求。阻燃母粒的主要成分包括多種無機鹽和有機化合物，如氧化鋅、氫氧化鋁等無機鹽，以及聚磷酸酯等有機化合物。這些成分通過特殊的工藝結(jié)合在一起，形成一種顆粒狀的阻燃材料。與傳統(tǒng)的阻燃劑相比，阻燃母粒在樹脂中的添加更為方便，不會影響材料的力學(xué)性能，且不易發(fā)生分層、花紋、析出等不良現(xiàn)象，因此在塑料加工中具有顯著的優(yōu)勢。

2、滾塑成型一種是無壓成型，生產(chǎn)的制品無內(nèi)應(yīng)力的獨特工藝，使得可制造大型、超大型、多色、多層壁的軍用包裝產(chǎn)品。然而，除了滿足裝盛功能之外，常常要求此類特種產(chǎn)品不同應(yīng)用場合具有不同的功能(如，抗靜電阻燃性、高抗沖耐候性或高強度輕量化等)。傳統(tǒng)滾塑聚乙烯產(chǎn)品在阻燃、抗靜電等性能方面的不足，使得其產(chǎn)品在特殊領(lǐng)域(如，電子電器包裝、燃油化學(xué)品儲運)的應(yīng)用受到很大限制。傳統(tǒng)的聚烯烴阻燃方式由于添加的阻燃劑劑量較大、產(chǎn)品性能下降較多，不適合于滾塑加工，不能用于滾塑制品的生產(chǎn)?；诖?，需對聚乙烯進(jìn)行改性提高性能。

3、由于氫氧化鎂在聚乙烯中的分散性能較差，會嚴(yán)重的劣化聚乙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能，尤其是材料的沖擊性能下降嚴(yán)重。為提高聚乙烯/氫氧化鎂復(fù)合材料的力學(xué)性能，采用改性劑對氫氧化鎂進(jìn)行表面改性與修飾是重要的手段。傳統(tǒng)的偶聯(lián)劑以及表面改性劑，由于熱穩(wěn)定性較差或者本身就可燃燒，雖能夠提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，但對復(fù)合材料的阻燃性能有較大影響，會降低復(fù)合材料的阻燃性能。設(shè)計新型的離子液體表面活性劑，對氫氧化鎂進(jìn)行表面修飾可顯著提高氫氧化鎂在聚乙烯中的分散相容性，提高聚乙烯/氫氧化鎂復(fù)合材料綜合性能，保證在滾塑成型工藝的可型性和產(chǎn)品品質(zhì)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種滾塑用離子液體修飾的氫氧化鎂阻燃母粒及制備方法，其具體技術(shù)方案如下：

2、一種所述的滾塑用離子液體修飾的氫氧化鎂阻燃母粒制備方法，包括以下步驟：

3、步驟1，離子液體的制備：

4、步驟1.1，按摩爾比1：1～3將咪唑和丙烯腈溶于甲醇中，氮氣保護(hù)下，25～65℃回流2～8h，經(jīng)旋蒸、干燥得到式(i)所示的1-(β-氰乙基)咪唑：

5、

6、進(jìn)一步的，所述的咪唑和丙烯腈的摩爾比為1:1～3，最優(yōu)摩爾比為1:1.5。

7、進(jìn)一步的，所述的氮氣保護(hù)下，回流溫度為25～65℃，時間為2～8h，最優(yōu)溫度為60℃，時間為6h。

8、步驟1.2，于1-氯十四烷和適量乙氰中，在攪拌條件下緩慢加入1-(β-氰乙基)咪唑，1-氯十四烷與1-(β-氰乙基)咪唑的摩爾比為2～5:1，然后在氮氣保護(hù)下升至50～90℃，回流10～30h，再減壓蒸餾除去溶劑，經(jīng)洗滌、干燥得到式(ii)所示的n-烷基咪唑鹽：

9、

10、進(jìn)一步的，所述的1-氯十四烷與1-(β-氰乙基)咪唑的摩爾比為2～5:1，最優(yōu)摩爾比為3:1。

11、進(jìn)一步的，所述的氮氣保護(hù)下，回流溫度為50～90℃，時間為10～30h，最優(yōu)溫度為80℃，時間為24h。

12、步驟1.3，以氯仿為溶劑，加入20％～55％的naoh溶液，然后加入n-烷基咪唑鹽，50～90℃條件下攪拌10～120min，分出油層，用去離子水充分洗滌，分液漏斗分液，最后將有機相減壓蒸餾去除，得式(iii)所示的1-十四烷基咪唑：

13、

14、進(jìn)一步的，所述的加入20％～55％的naoh溶液，最優(yōu)濃度為30％。

15、進(jìn)一步的，反應(yīng)溫度為50～90℃，時間為10～120min，最優(yōu)溫度為80℃，時間為30min。

16、以丙酮為溶劑，按摩爾比1：1～3加入1-十四烷基咪唑和氯化1-甲基-3-(3-三甲氧基硅烷丙基)，攪拌，回流12～36h，冷卻后經(jīng)減壓蒸餾除去丙酮，冷卻，經(jīng)乙腈洗滌，真空干燥，得到式(iv)所示離子液體[c14cim]cl：

17、

18、進(jìn)一步的，所述的1-十四烷基咪唑和氯化1-甲基-3-(3-三甲氧基硅烷丙基)摩爾比1：1～3，最優(yōu)濃度為1：2。

19、進(jìn)一步的，回流時間為12～36h，最優(yōu)時間為24h。

20、步驟2，功能氫氧化鎂的制備：

21、將一定質(zhì)量的mg(oh)2粉末投料到dmac中，25～80℃條件下，超聲波分散1～2h后，用恒壓滴液斗逐滴加入離子液體[c14cim]cl，25～90℃條件下攪拌12～36h后，經(jīng)過濾、干燥得到離子液體接枝型mg(oh)2粉末(il@mg(oh)2)，所述液體接枝型mg(oh)2如式(v)所示。

22、

23、??????????????

24、進(jìn)一步的，所述的超聲波分散溫度為25～80℃，時間為1～2h，最優(yōu)溫度為350℃，時間為1.5h。

25、進(jìn)一步的，所述的逐滴加入離子液體[c14cim]cl后，反應(yīng)溫度為25～90℃，攪拌時間為12～36h，最優(yōu)溫度為35℃，時間為1.5h。

26、步驟3，母粒制備：

27、按重量配比稱取mg(oh)2粉末、聚乙烯蠟加入高速混合機中，共混溫度85～110℃，共混時間5～8min；再加入聚乙烯、il@mg(oh)2、增韌劑、抗氧劑在85～110℃條件下共混3～5min；將上述混合均勻的物料投入雙螺桿擠出機中擠出，擠出溫度控制在150～180℃(熔體溫度控制在160℃)、然后、冷卻、切粒、干燥，即得阻燃母粒；

28、進(jìn)一步的，所述的阻燃母粒中mg(oh)2粉末的粒徑(μm)為：dn50<1.5或dn50<2.0。

29、進(jìn)一步的，所述的阻燃母粒中增韌劑為poe-g-mah、poe-g-gma、pe-g-mah中的一種或其組合。

30、進(jìn)一步的，所述的阻燃母粒中聚乙烯為高密度聚乙烯(hdpe-5000s、hdpe-7000f、hdpe?5502)、低密度聚乙烯(dfda-7042、dfdb-7042、dfdc-7042)、線性低密度聚乙烯(lldpe-7050、lldpe-9020、lldpe-9085)中的一種或其組合。

31、進(jìn)一步的，所述的阻燃母粒中聚乙烯蠟為pew-032、pew-031、pew-030中的一種或其組合。

32、進(jìn)一步的，所述的阻燃母粒中抗氧劑為bht、ao-1010、ao-1076、ao-3114、ao-330中的一種或其組合。

33、進(jìn)一步的，所述mg(oh)2粉末、聚乙烯蠟加入高速混合機中，共混溫度為85～110℃，共混時間為5～8min，最優(yōu)共混溫度為90℃，共混時間為8min。

34、進(jìn)一步的，所述再加入lldpe、il@mg(oh)2、增韌劑、抗氧劑在85～110℃左右共混3～5min，最優(yōu)共混溫度為90℃，共混時間為4min。

35、一種滾塑用離子液體修飾的氫氧化鎂阻燃母粒，包括如下組分：

36、聚乙烯10.0％～40.0％，

37、聚乙烯蠟3.0％～10.0％，

38、功能氫氧化鎂15.0％～60.0％，

39、氫氧化鎂0～50.0％，

40、增韌劑5.0％～10.0％，

41、抗氧劑3.0％～10.0％，

42、以上比例均為質(zhì)量百分比。

43、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

44、一、咪唑環(huán)上2個不同位置的n上引入特定功能的基團(tuán)，這些功能基團(tuán)可一端與聚乙烯基體中的高分子鏈段發(fā)生化學(xué)作用或物理纏繞，一端與mg(oh)2粉粒表面的羥基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而通過化學(xué)鍵連接或物理吸附在其表面，實現(xiàn)有機與無機之間的復(fù)合，克服mg(oh)2可熱塑性難題，制備的復(fù)合材料具有滲流閾值低的特點。

45、二、離子液體中咪唑結(jié)構(gòu)具有較高的熱穩(wěn)定性和成炭能力，能夠在高溫下形成保護(hù)層，防止材料進(jìn)一步燃燒；同時硅氧結(jié)構(gòu)在燃燒時易遷移到材料表面、生成—si—o—或—si—c—阻隔層，起到隔熱和阻燃的效果。有機離子液體和無機mg(oh)2二者的協(xié)同作用賦予該種填料永久阻燃的特點。