專利名稱：無鹵素阻燃聚丙烯及制備方法
技術領域：
本發明涉及聚丙烯材料的阻燃技術領域，具體地講是一種無鹵素阻燃聚丙烯及制備方法。
背景技術：
聚丙烯在家電、紡織、電信/電纜、建筑等行業均有普遍的應用。但是聚丙烯具有致命的缺點，它的氧指數很低，只有17.4，容易燃燒，且燃燒發熱量大，產生大量熔滴，火焰傳播速度快，不易熄滅。現在通常使用的阻燃聚丙烯劑，大多是添加含溴或氯等鹵素阻燃劑，再輔以三氧化二銻助阻燃劑復合而成，雖然阻燃效果良好，但是此類材料在燃燒過程中，釋放出大量包含有毒氣體的黑煙，無論對火災中的救護工作還是災后的恢復工作都會造成很大困難。隨著環保呼聲的日益增高，無鹵阻燃劑以其低發煙量和無毒性的優點，運用日趨廣泛，有取代鹵系阻燃劑的趨勢。
發明內容
本發明的目的是提供一種無鹵素阻燃聚丙烯，旨在克服現有技術的不足，不僅能夠滿足材料所需的阻燃性能，而且具有低發煙量和無毒性的優點，對人體和環境的危害及污染程度低。
本發明的另一個目的是提供一種上述聚丙烯的制備方法。
本發明的無鹵素阻燃聚丙烯，按重量配比由以下組份組成均聚聚丙烯粉粒料50-80、納米氫氧化鋁5-25、納米氫氧化鎂5-25、微膠囊聚磷酸銨5-20、偶聯劑的用量占納米粒子重量的2％-5％。
實現本發明目的的一種較好的實施方式是，由下列組分按重量份組成均聚聚丙烯粉粒料60-70、納米氫氧化鋁10-20、納米氫氧化鎂10-20、微膠囊聚磷酸銨10-20、偶聯劑的用量占納米粒子重量的3％-4％。
本發明所述的納米粒子粒徑為40-60nm，偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。
本發明所述的無鹵素阻燃聚丙烯，是采用單螺桿擠出共混的方法將聚丙烯粉料與納米氫氧化鋁、氫氧化鎂和微膠囊聚磷酸銨，按照一定的配比，在高混機中預混合處理好，在常規加料速度、溫度和螺桿轉速的條件下，加入單螺桿擠出機，經過擠出、冷卻、切粒，制得本發明的無鹵素阻燃聚丙烯。
本發明的無鹵素阻燃聚丙烯與現有技術相比，具有明顯的進步。本發明所使用的納米氫氧化鋁和氫氧化鎂在燃燒時不產生二次污染，其熱穩定性好、無毒、不揮發；并且由于所使用的粒子為納米級粒子，本發明選用合適的偶聯劑對粒子表面進行處理，使粒子均勻地分散在聚丙烯基體中，因此大量無機粒子的加入不會使聚丙烯的機械性能降低過多。本發明所使用的另一種阻燃劑聚磷酸銨，由三聚氰胺-甲醛樹脂進行包覆，包覆后的聚磷酸銨具有如下特性①含磷率高(30％～50％)，阻燃性能優良；②燃燒時生成的泡沫碳化物形成隔熱層，發揮阻燃效果；③大幅度提高APP的耐水性，可用于要求有耐水性的用途；④毒性低，本身不產生有害的鹵素氣體；⑤燃燒時發煙量低，能抑制燃燒時CO和CO2的產生。同時氫氧化鋁、氫氧化鎂和聚磷酸銨之間具有協同效應，三者相互促進，更好地發揮各自的阻燃機制，產生更好的阻燃效果。
具體實施例方式
實現本發明目的的一種最佳實施方式是，無鹵素阻燃聚丙烯由下列組分按重量份組成均聚聚丙烯粉粒料60、納米氫氧化鋁10、納米氫氧化鎂10、微膠囊聚磷酸銨20、偶聯劑的用量占納米粒子重量的3％。
本發明無鹵素阻燃聚丙烯的制備方法如下(1)按比例將氫氧化鎂/氫氧化鋁與偶聯劑及適當溶劑混合攪拌，制得經過表面處理的納米粒子；(2)將一定比例的三聚氰胺和甲醛混合攪拌制得預聚體，并將預聚體與聚磷酸銨在60～100℃混合攪拌制得微膠囊聚磷酸銨；(3)按比例將聚丙烯和納米氫氧化鎂、氫氧化鋁與微膠囊聚磷酸銨高速混合并擠出造粒。
為了更好地理解與實施，下面結合實施例詳細說明本發明無鹵素阻燃聚丙烯的制備過程。
實施例1稱取聚丙烯粉粒料50g、納米氫氧化鋁20g、納米氫氧化鎂20g、微膠囊聚磷酸銨10g，偶聯劑為納米粒子重量的5％，將上述粒子在高速混合機中混合處理好，在常規的加料速度、溫度和螺桿轉速的條件下，加入單螺桿擠出機，經擠出、冷卻、切粒，制得本發明的新型無鹵阻燃聚丙烯劑。
實施例2稱取聚丙烯粉粒料60g、納米氫氧化鋁20g、納米氫氧化鎂10g、微膠囊聚磷酸銨10g，偶聯劑為納米粒子重量的3％，將上述粒子在高速混合機中混合處理好，在常規的加料速度、溫度和螺桿轉速的條件下，加入單螺桿擠出機，經擠出、冷卻、切粒，制得本發明的新型無鹵阻燃聚丙烯劑。
實施例3稱取聚丙烯粉粒料60g、納米氫氧化鋁5g、納米氫氧化鎂15g、微膠囊聚磷酸銨20g，偶聯劑為納米粒子重量的3％，將上述粒子在高速混合機中混合處理好，在常規的加料速度、溫度和螺桿轉速的條件下，加入單螺桿擠出機，經擠出、冷卻、切粒，制得本發明的新型無鹵阻燃聚丙烯劑。
權利要求
1.一種無鹵素阻燃聚丙烯，其特征在于，由下列組分按重量份組成均聚聚丙烯粒料50-80、納米氫氧化鋁5-25、納米氫氧化鎂5-25、微膠囊聚磷酸銨5-20、偶聯劑的用量占納米粒子重量的2％-5％。
2.根據權利要求1所述的無鹵素阻燃聚丙烯，其特征在于，由下列組分按重量份組成均聚聚丙烯粒料60-70、納米氫氧化鋁10-20、納米氫氧化鎂10-20、微膠囊聚磷酸銨10-20、偶聯劑的用量占納米粒子重量的3％-4％。
3.根據權利要求1或2所述的無鹵素阻燃聚丙烯，其特征在于，由下列組分按重量份組成均聚聚丙烯粉粒料60、納米氫氧化鋁10、納米氫氧化鎂10、微膠囊聚磷酸銨20、偶聯劑的用量占納米粒子重量的3％。
4.根據權利要求1或2所述的無鹵素阻燃聚丙烯，其特征在于，所述的納米粒子粒徑為40-60nm，偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。
5.根據權利要求3所述的無鹵素阻燃聚丙烯，其特征在于，所述的納米粒子粒徑為40-60nm，偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。
6.一種無鹵素阻燃聚丙烯的制備方法，其特征在于，該方法由以下步驟組成(1)按上述比例將氫氧化鎂/氫氧化鋁與偶聯劑及適當溶劑混合攪拌，制得經過表面處理的納米粒子；(2)將一定比例的三聚氰胺和甲醛混合攪拌制得預聚體，并將預聚體與聚磷酸銨在60～100℃混合攪拌制得微膠囊聚磷酸銨；(3)按比例將聚丙烯和納米氫氧化鎂、氫氧化鋁與微膠囊聚磷酸銨高速混合并擠出造粒。
全文摘要
一種無鹵素阻燃聚丙烯及制備方法，該聚丙烯包括均聚聚丙烯粒子和阻燃劑。所用的阻燃劑為納米氫氧化鋁、氫氧化鎂和聚磷酸銨。其中納米氫氧化鋁、氫氧化鎂經過偶聯劑處理，聚磷酸銨由三聚氰胺－甲醛樹脂包覆。經過偶聯劑處理的納米粒子均勻的分散在聚丙烯基體中；聚磷酸銨經過三聚氰胺－甲醛樹脂的包覆，以提高其熱穩定性和耐水性。該聚丙烯是采用單螺桿擠出共混的方法將聚丙烯粉料與納米氫氧化鋁、氫氧化鎂和微膠囊聚磷酸銨，按照一定的配比，在高混機中預混合處理好，在常規加料速度、溫度和螺桿轉速的條件下，加入單螺桿擠出機，經過擠出、冷卻、切粒，制得。該聚丙烯具有良好的阻燃性能，低發煙量、無毒性，對人體和環境的危害及污染程度低。
文檔編號C08L23/12GK1712444SQ20051004098
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月12日 優先權日2005年7月12日
發明者陶杰, 耿妍, 崔益華, 蘇新清 申請人:南京航空航天大學