專利名稱：一種高性能阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種對聚丙烯(PP)有阻燃作用的含鹵素大分子阻燃劑的配制及其用于制備高性能阻燃聚丙烯復合材料的制備方法。
背景技術：
聚丙烯(PP)是全球產量最大的樹脂之一，具有生產成本低、綜合力學性能好、無毒、質輕、耐腐蝕、電性能好、易加工、易回收等諸多優點，它門被廣泛用于包裝、紡織品、建材、汽車、電子/電氣、辦公用品等很多行業。隨著PP聚合技術的不斷發展，PP材料的力學性能和光潔性等都得到了更大提高，從而被更廣泛用于家電、汽車、民用建筑等行業。但由于PP屬易燃材料，其氧指數((LOI)只有17. 4 18. 5，燃燒時產生大量的熔滴，極易傳播火焰，使其應用受到了很大程度的限制。近年來國家愈來愈重視合成材料的阻 燃問題，特別是對家用電器、航空、汽車等行業所用的塑料配件都提出了阻燃化的要求。PP屬易燃材料，隨著它在這些行業用量的增加，由此而隱藏的火災危險性也越來越大，因此賦予PP材料阻燃性能就顯得十分重要和必要了，這也是目前有關PP阻燃化研究十分活躍的重要原因之一。然而，不管是有機阻燃劑和無機阻燃劑，對于聚丙烯阻燃來說都有很大的局限性。目前的有機阻燃劑大都是小分子的含鹵、氮、磷化合物，和PP基體的相容性較差，在使用過程中有析出、遷移現象，而且對材料的力學性能也有不良影響；無機阻燃劑對聚丙烯阻燃時需要的添加量很大，從而嚴重地影響了材料的力學性能。鑒于上述分析，只追求阻燃性能而不考慮力學性能所得到的阻燃聚丙烯是沒有實際應用價值的。既具有阻燃性又有良好的力學性能的聚丙烯材料是人們努力的方向。
發明內容
本發明的目的是提供一種高性能阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。通過選擇不同鹵素含量的大分子，使其既具有阻燃性，又具有相容性，從而能使阻燃復合后的聚丙烯既具有良好的阻燃性，又具有較高的抗沖擊性能。本發明的思路是，采用不同鹵素含量的鹵化聚丙烯混合物作為大分子阻燃劑不僅起到阻燃作用，而且低鹵素含量的鹵化聚丙烯可以起到乳化作用而增加聚丙烯與鹵化聚丙烯的相容性。由于大分子阻燃劑與聚丙烯相容性較好，該阻燃劑、協同劑與聚丙烯熔融復合而形成的復合材料在使用過程中不會發生阻燃劑析出和遷移現象，與均聚丙烯相比其阻燃性顯著提高，同時還不降低聚丙烯的抗沖擊性能。為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案
本發明的高性能阻燃聚丙烯復合材料，其組成為聚丙烯70-80份，含鹵素大分子混合物20-30份，穩定劑1-2份，協同劑5-10份。本發明所述的含鹵素大分子為兩類含鹵素大分子一是氯化聚丙烯，二是溴化聚丙烯；兩類含鹵素大分子可單獨使用，也可混合使用，所含鹵素的量是不同的。
本發明所述聚丙烯為均聚聚丙烯。本發明所述的穩定劑為硬脂酸鉛。本發明所述的協同劑為三氧化二銻。本發明所述含齒素大分子中齒素的重量 百分含量為20_60%。本發明所述含鹵素大分子混合物是由15%_25%氯含量的聚丙烯和25%_35%氯含量的聚丙烯和45%-55%氯含量的聚丙烯和55%-65%氯含量聚丙烯的混合物，或是15%_25%溴含量的聚丙烯或/和25%-35%溴含量的聚丙烯和45%-55%溴含量的聚丙烯和55%_65%溴含量聚丙烯混合物，或是含氯和含溴聚丙烯的混合物。本發明生產高性能阻燃聚丙烯復合材料的制備方法是將聚丙烯，鹵素大分子混合物、穩定劑和協同劑按比例加入混煉機中，于170-185°C熔融混煉lOmin。本發明將得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試，壓制條件為175°C、20 MPa熱壓6 min，室溫10 MPa冷壓10 min。由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性
1、所制備的高性能阻燃聚丙烯復合材料抗沖擊強度提高70%以上；
2、制備出的高性能阻燃聚丙烯復合材料的氧指數提高60%以上；
3、復合材料在使用過程中不會因阻燃劑析出和遷移而使性能劣化。
具體實施例方式本發明由以下實施例的方式進一步詳細說明，但是，本發明不局限以下實施例。實施例I
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯80份，含鹵素大分子阻燃劑20份，協同劑5份，穩定劑I份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為2微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其組成是5份含氯量為20%的氯化聚丙烯、5份含氯量為30%的氯化聚丙烯、10份含氯量為50%的氯化聚丙烯。制備方法是將聚丙烯80份，含齒素大分子阻燃劑20份，協同劑5份，穩定劑I份各組分加入公知的混煉機中，于185°C下熔融混煉lOmin。將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為1800C >20 MPa熱壓6 min，室溫、IOMPa冷壓10 min。實施例2
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯80份，含鹵素大分子阻燃劑20份，協同劑5份，穩定劑I份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為5微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其組成是2份含氯量為20%的氯聚丙烯、3份含氯量為30%的氯聚丙烯、5份含氯量為50%的氯聚丙烯、10份含氯量為60%的氯聚丙烯。制備方法是將上述聚丙烯80份，含齒素大分子阻燃劑20份，協同劑5份，穩定劑I份各組分于185°C下在混煉機中熔融混煉lOmin。
將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為1800C >20 MPa熱壓6 min，室溫、IOMPa冷壓10 min。實施例3
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯75份，含鹵素大分子阻燃劑25份，協同劑7份，穩定劑I. 5份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為7微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其組成是2份含氯量為20%的氯化聚丙烯、2份含氯量為30%的氯化聚丙烯、5份含氯量為50%的氯化聚丙烯、16份含氯量為60%的氯化聚丙烯。制備方法是將上述聚丙烯75份，含齒素大分子阻燃劑25份，協同劑7份，穩定劑 I.5份各組分于180°C下在混煉機中熔融混煉lOmin。將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為180°C、20 MPa熱壓6 min，室溫、10 MPa冷壓10 min。實施例4
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯70份，含齒素大分子阻燃劑30份，協同劑10份，穩定劑2份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為9微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其組成是2份含氯量為20%的氯化聚丙烯、3份含氯量為30%的氯化聚丙烯、5份含氯量為50%的氯化聚丙烯、20份氯量為60%的氯化聚丙烯。制備方法是將上述聚丙烯70份，含鹵素大分子阻燃劑30份，協同劑10份，穩定劑2份各組分于175°C下在混煉機中熔融混煉lOmin。將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為180°C、20 MPa熱壓6 min，室溫、10 MPa冷壓10 min。實施例5
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯80份，含鹵素大分子阻燃劑20份，協同劑5份，穩定劑I份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為10微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含溴量不同的溴化聚丙烯混合物，其組成是2份含溴量為20%的溴化聚丙烯、3份含溴量為30%的溴化聚丙烯、5份含溴量為50%的溴化聚丙烯、10份含溴量為60%的溴化聚丙烯。制備方法是將上述聚丙烯80份，含齒素大分子阻燃劑20份，協同劑5份，穩定劑I份各組分于180°C下在混煉機中熔融混煉lOmin。將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為1800C >20 MPa熱壓6 min，室溫、IOMPa冷壓10 min。實施例6
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯70份，含鹵素大分子阻燃劑30份，協同劑10份，穩定劑I. 5份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為11微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。
所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含溴量不同的溴化聚丙烯混合物，其組成是2份含溴量為20%的溴化聚丙烯、3份含溴量為30%的溴化聚丙烯、5份含溴量為50%的溴化聚丙烯、20份含溴量為60%的溴化聚丙烯。制備方法是將上述聚丙烯70份，含鹵素大分子阻燃劑30份，協同劑10份，穩定劑I. 5份各組分于175°c下在混煉機中熔融混煉lOmin。將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為180°C、20 MPa熱壓6 min，室溫、10 MPa冷壓10 min。實施例7
本實施例所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料是由以下重量份數的原料制成聚丙烯70份，含鹵素大分子阻燃劑30份，協同劑10份，穩定劑I. 5份。所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述的協同劑是粒徑為12微米的三氧化二銻，所述的穩定劑為硬脂酸鉛。所述的含鹵素大分子阻燃劑是一種含溴量不同的溴化聚丙烯和氯量不同的氯化聚丙烯的混合物，其組成是2份含溴量為20%的溴化聚丙烯、3份含氯量為30%的氯化聚丙烯、5份含氯量為50%的氯化聚丙烯、20份含溴量為60%的溴化聚丙烯。制備方法是將上述聚丙烯70份，含鹵素大分子阻燃劑30份，協同劑10份，穩定劑I. 5份各組分于175°C下在混煉機中熔融混煉lOmin。將上述所得到的復合材料在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為180°C、20 MPa熱壓6 min，室溫、10 MPa冷壓10 min。空白例
用純聚丙烯于175°C下在混煉機中熔融混煉IOmin后，在平板硫化機上制成尺寸為400X400X4 mm的樣片用于性能測試。壓制條件為180°C、20 MPa熱壓6 min，室溫、10MPa 冷壓 10 min。以上各實施例中的高性能阻燃聚丙烯復合材料性能列表如下
權利要求
1.一種高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于是由以下重量份數的原料制成■ 聚丙烯70-80份，含鹵素大分子混合物20-30份，穩定劑1-2份，協同劑5_10份。
2.根據權利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于所述的含鹵素大分子為兩類含齒素大分子一是氯化聚丙烯，二是溴化聚丙烯；兩類含齒素大分子可單獨使用，也可混合使用，所含鹵素的量是不同的。
3.根據權利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于所述聚丙烯為均聚聚丙火布。
4.根據權利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于所述的穩定劑為硬脂酸鉛。
5.根據權利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于所述的協同劑為二氧化二鋪。
6.根據權利要求2所述的高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于所述含鹵素大分子中齒素的重量百分含量為20-60%。
7.根據權利要求2所述高性能阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于所述含鹵素大分子是由為15%-25%氯含量的聚丙烯和25%-35%氯含量的聚丙烯和45%_55%氯含量的聚丙烯和55%-65%氯含量聚丙烯，或是15%-25%溴含量的聚丙烯或/和25%_35%溴含量的聚丙烯和45%-55%溴含量的聚丙烯和55%-65%溴含量聚丙烯，或是含氯和含溴聚丙烯的混合物。
8.—種生產權利要求I所述高性能阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于將聚丙烯，鹵素大分子混合物、穩定劑和協同劑按比例加入混煉機中，于170-185 熔融混煉IOmin0
全文摘要
本發明公開的一種高性能阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法是由以下重量份數的原料制成聚丙烯70-80份，含鹵素大分子混合物20-30份，穩定劑1-2份，協同劑5-10份。本發明采用不同含鹵素量的鹵化聚丙烯混合物作為大分子阻燃劑不僅起到阻燃作用，而且低鹵素含量的鹵化聚丙烯可以起到乳化作用而增加聚丙烯與鹵化聚丙烯的相容性。由于大分子阻燃劑與聚丙烯相容性較好，該阻燃劑、協同劑與聚丙烯熔融復合而形成的復合材料在使用過程中不會發生阻燃劑析出和遷移現象，與均聚丙烯相比其阻燃性顯著提高，同時還不降低聚丙烯的抗沖擊性能。
文檔編號C08L23/28GK102875902SQ201210425149
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者況成承, 劉翠云, 梁萬軍, 張玉清, 周寶森, 赫玉欣, 曹豫新, 席志武, 王勝利, 黑云志, 李中新 申請人:中國石油化工股份有限公司