一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，還涉及一種含氣相二氧 化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯以其密度小、力學性能好、耐化學腐蝕、易加工、耐熱性好、價格低廉、生產 工藝簡單等諸多突出優點在許多行業得到應用，無鹵低煙阻燃聚丙烯已成為增長速度最 快、應用最為廣泛的高分子阻燃材料。在汽車用塑料，電器配件，電子產品外殼、家用電器、 電力設備、家居等很多行業的產品中都有阻燃聚丙烯的應用，主要用于電線電纜，電子電器 制造各種內部零部件，電子元件焊接中的保護裝備，裝飾夾板等。還可用于電器外殼，化學 容器，工程應用等許多方面。聚丙烯非常容易燃燒（極限氧指數一LOI只有17. 4)，限制了 其在許多方面的應用。在過去的幾十年，無鹵膨脹型阻燃聚丙烯因受熱燃燒時少煙、低毒、 無有害氣體等良好的環境友好性成為研宄的熱點。
[0003] 目前，膨脹型阻燃劑大多是由含有酸源、碳源及氮源3種組分混合而成。為了提高 阻燃聚丙烯的成炭效率、改善炭層結構和提高炭層質量，出現了協同阻燃技術，并發現了一 些新的協效劑。一些金屬氧化物、鋁硅酸鹽等由于具有良好的催化成炭協效作用正在引起 大家的極大興趣。希望開發出一種在催化成碳的同時可以起到良好的隔熱效果耐高溫，低 導熱性的上述物質，以提高復合阻燃劑的阻燃效率。
[0004] 另一方面在添加了無機的阻燃協效劑后，阻燃材料韌性、抗老化性和加工性等性 能會有所降低。塑料制品易產生破裂、白化等現象。但是，如果不加或少加又必然會損 害材料的阻燃特性，很難通過具有美國保險商實驗室標準（UnderwritersLaboratories Standard)UL94所規定的V-0這樣的高阻燃性和耐火性。對于上述問題，添加一種對其韌性 和老化性等性能沒有影響的阻燃助劑顯得尤為重要。
【發明內容】
[0005] 本發明的一個目的是提出了一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，針對現 有阻燃劑中隨著無機阻燃協效劑的加入導致的制品加工性能、韌性和老化性的降低等問 題，提供一種阻燃效果顯著，加工性能、韌性和老化性能優異的阻燃組合物。
[0006] 本發明的另一個目的是提出了一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑的制 備方法，解決了現有技術中的阻燃劑制備成本高、制備方法復雜等問題。
[0007] 本發明的技術方案是這樣實現的：一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑， 所述含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑包括以下質量百分比的各組分：68%~77% 的聚丙烯樹脂，23%~32%的膨脹型無鹵復合阻燃劑；其中所述膨脹型無鹵復合阻燃劑包 含氣相二氧化硅阻燃協效劑。氣相二氧化硅（氣相白碳黑）具有多孔性，耐高溫，粒徑很小， 因此比表面積大，表面吸附力強，表面能大，化學純度高、分散性能好、熱阻等方面具有特異 的性能，以其優越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性，在眾多學科及領域內獨具特性，有著 不可取代的作用。
[0008] 優選的，所述膨脹型無鹵復合阻燃劑中的阻燃基材為聚丙烯樹脂，所述聚丙烯樹 脂占所述膨脹型無鹵復合阻燃劑的質量百分比為70%~75%。
[0009] 優選的，膨脹型無鹵復合阻燃劑是由質量比為10~20 :5~10 :3~5 :0. 5~5的 聚磷酸銨、多元醇或其改性產物、三聚氰胺和氣相二氧化硅組成的。
[0010] 優選的，所述聚磷酸銨為高聚合度、水難溶的磷酸銨聚合物粉末，聚合度為700~ 1500〇
[0011] 優選的，所述多元醇為含有三個或三個以上羥基的醇類，其通式為CnH2n+2-x(OH) x(x多 3)。
[0012] 優選的，所述多元醇為季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一種或多種。
[0013] 優選的，各組分成分的粒度在0. 5~10ym。
[0014] 優選的，將氣相二氧化硅與聚磷酸銨、多元醇和三聚氰胺復配制成膨脹型無鹵復 合阻燃劑，將無鹵復合阻燃劑與聚丙烯樹脂混合，運用雙螺桿擠出機造粒，粉脆得均勻含氣 相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑粉料。
[0015] 本發明的有益效果為：多孔結構的氣相二氧化硅添加后對本發明的含氣相二氧化 硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑阻燃效率有了較大幅度的提高。氣相二氧化硅的添加又可以增 稠、增韌，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。添加了氣相二氧化硅的含氣相二氧化 硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑燃燒時不產生鹵化物，阻燃性能比起沒添加的有了較大幅度的提 高，成型時成品的韌性、加工流動性、抗老化性較未添加的也有了提高，而且耐熱性優異。
[0016] 本發明的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑阻燃效果顯著，加工性能、韌性 和老化性能優異。本發明的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑阻中添加二氧化硅后， 不但提高了含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑的透明度、強度、韌性，而且本發明的含 氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑防水性能和抗老化性能也明顯提高。
【具體實施方式】
[0017] 為更好地理解本發明，下面通過以下實施例對本發明作進一步具體的闡述，但不 可理解為對本發明的限定，對于本領域的技術人員根據上述
【發明內容】
所作的一些非本質的 改進與調整，也視為落在本發明的保護范圍內。
[0018] 實例1(對比例）
[0019] 將70g聚丙烯，在雙滾混煉機上混合（混合溫度195°C，混合時間9min)，拉出制成 薄片待用。
[0020] 實例 2
[0021] 將聚磷酸銨15g，季戊四醇7g，三聚氰胺5g復配成阻燃劑打成粒徑在10微米以下 的粉末，在雙滾混煉機上與70g聚丙烯混合均勻（混合溫度195°C，混合時間9min)，獲得阻 燃聚丙烯樹脂。
[0022] 實例 3
[0023] 在實例2的阻燃劑中添加lg的氣相二氧化娃，其他條件同實例2,得到實施例3。
[0024] 實施例4
[0025] 將實施例3的氣相二氧化硅的量改成3g，其他條件同實施例3的制備條件，得到實 施例4。
[0026] 實施例5
[0027] 將實施例4的氣相二氧化硅的量改成5g，其他條件同實施例4的制備條件，得到實 施例5。
[0028] 對于上述實施例所制得的一種環境友好型阻燃聚丙烯材料，進行阻燃性能（氧指 數、垂直燃燒）和機械力學性能（拉伸強度、斷裂伸長率）的測試，測試結構如表1所示。 拉伸按GB/T1040-1992進行，I型式樣，3. 0mm厚，拉伸速度20mm/min，六次測試結果的平 均值；氧指數測試按IS04589-1984進行，樣條尺寸13. 0X6. 5X3. 0 ;垂直燃燒測試按GB/ T2408-2008 進行，樣條尺寸 125mmX13.OmmX3. 0mm。
[0029] 表1樣品的阻燃性能和機械性能
[0030]
【主權項】
1. 一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于，所述含氣相二氧化硅的 膨脹型聚丙烯阻燃劑包括以下質量百分比的各組分：68%~77%的聚丙烯樹脂，23%~ 32%的膨脹型無鹵復合阻燃劑；其中所述膨脹型無鹵復合阻燃劑包含氣相二氧化硅阻燃協 效劑。
2. 根據權利要求1所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于：所述 膨脹型無鹵復合阻燃劑中的阻燃基材為聚丙烯樹脂，所述聚丙烯樹脂占所述膨脹型無鹵復 合阻燃劑的質量百分比為70 %~75%。
3. 根據權利要求1所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于：膨脹 型無鹵復合阻燃劑是由質量比為10~20 :5~10 :3~5 :0. 5~5的聚磷酸銨、多元醇或 其改性產物、三聚氰胺和氣相二氧化硅組成的。
4. 根據權利要求3所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于：所述 聚磷酸銨為高聚合度、水難溶的磷酸銨聚合物粉末，聚合度為700~1500。
5. 根據權利要求3所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于：所述 多元醇為含有三個或三個以上羥基的醇類。
6. 根據權利要求3所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于：所述 多元醇為季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一種或多種。
7. 根據權利要求1-6所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，其特征在于：各 組分成分的粒度在0. 5~10 μ m。
8. -種如權利要求3-6任一所述的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑的制備方 法，其特征在于：將氣相二氧化硅與聚磷酸銨、多元醇和三聚氰胺復配制成膨脹型無鹵復合 阻燃劑，將無鹵復合阻燃劑與聚丙烯樹脂混合，運用雙螺桿擠出機造粒，粉脆得均勻含氣相 二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑粉料。
【專利摘要】本發明公開了一種含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑，所述含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑包括以下質量百分比的各組分：68％～77％的聚丙烯樹脂，23％～32％的膨脹型無鹵復合阻燃劑；其中所述膨脹型無鹵復合阻燃劑包含氣相二氧化硅阻燃協效劑。本發明的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑阻燃效果顯著，加工性能、韌性和老化性能優異。本發明的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑阻中添加二氧化硅后，不但提高了含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑的透明度、強度、韌性，而且本發明的含氣相二氧化硅的膨脹型聚丙烯阻燃劑防水性能和抗老化性能也明顯提高。
【IPC分類】C08K5-053, C08K3-32, C08K3-36, C08K5-3492, C08L23-12
【公開號】CN104829943
【申請號】CN201510262297
【發明人】許家友, 劉杰, 陳永亨
【申請人】廣州大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月21日