無鹵阻燃聚丙烯材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高分子材料及其制備方法，具體涉及一種無鹵阻燃聚丙烯材料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯由于具有耐熱性好、吸水性小、綜合力學性能高等特點，被廣泛應用于電子 電器、汽車零件、現代辦公用品等部件的制造。但是，由于聚丙烯存在易燃的缺點，使其在一 些領域的應用受到了限制。
[0003]目前使用的阻燃聚丙烯材料包括鹵/銻的阻燃聚丙烯和無鹵阻燃聚丙烯材料。前 一類阻燃聚丙烯由于熱裂及燃燒時產生大量的腐蝕性有毒氣體及煙塵，易產生次生災害。 因此根據國際市場對阻燃高分子材料的應用發展趨勢，提倡采用無鹵阻燃聚丙烯材料，特 別是電子電器、汽車零件行業。
[0004] 聚磷酸銨是目前無鹵阻燃聚丙烯材料最常采用的阻燃劑，但是，聚磷酸銨存在分 解溫度低、在成型加工中易水解析出，導致其有嚴重的吸水特性，使此類的無鹵阻燃聚丙烯 材料不能滿足低吸水性阻燃聚丙烯產品需要。
[0005] 焦磷酸哌嗪由于具有較好的阻燃性能，近年來也被用作聚丙烯的阻燃劑，但是，焦 磷酸哌嗪屬于強極性化合物，易水解，在成型加工過程中容易析出從而影響阻燃性能。因 此，仍然無法滿足低吸水性阻燃聚丙烯產品需要。
[0006] 中國專利文獻CN104059278A公開了一種耐水解不迀移無鹵阻燃聚烯烴組合物及 其制備方法，該文獻采用的阻燃劑即由焦磷酸哌嗪和氰尿酸三聚氰胺組成。該文獻通過采 用具有特殊結構的超分散劑配合硬脂酸、氧化聚乙烯蠟對焦磷酸哌嗪進行有效的表面處 理，從而達到耐水解不迀移的效果，而這不僅大大增加了生產成本，而且增加了生產工序， 影響了生產效率。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的之一在于解決上述問題，提供一種在具有較好的阻燃性能、力學性 能以及耐水解析出性能的同時，生產成本較低、生產工序簡單的無鹵阻燃聚丙烯材料。
[0008] 本發明的另一目的在于提供上述無鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法。
[0009] 實現本發明目的之一的技術方案是：一種無鹵阻燃聚丙烯材料，它是由下述重量 份的組分組成：聚丙烯樹脂100份，無鹵復合阻燃劑20~35份，增韌劑5~20份，復合抗 氧劑0. 05~0. 12份。
[0010] 所述的無鹵復合阻燃劑由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿 酸鹽、有機蒙脫土按照（5~20) : (5~20) : (1~5) : (1~5)的重量比組成。
[0011] 所述的無鹵復合阻燃劑優選由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺 氰尿酸鹽、有機蒙脫土按照（8~15) : (6~16) : (2~3) : (2~2. 5)的重量比組成。
[0012] 所述的增韌劑為乙烯-辛烯共聚物（POE)或者三元乙丙橡膠（EPDM)。
[0013] 所述的復合抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168按照（0· 02~0· 05) : (0· 03~ 0. 07)的重量比組成。
[0014] 實現本發明另一目的的技術方案是：上述無鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法，具有 以下步驟： ①將按照配方稱取的聚丙烯樹脂、無鹵復合阻燃劑、增韌劑以及復合抗氧劑倒入高速 混合機中混合，直至混合所產生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~100°C，出料冷卻。
[0015] ②將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經水槽冷 卻、牽引進入切粒機造粒，即得無鹵阻燃聚丙烯材料。
[0016] 上述步驟②中，雙螺桿擠出機各區的溫度為：1\=140~150°C，T2=150~160°C， T3=170 ~180 Γ，T4=180 ~190 Γ，T5=190 ~200 Γ，T6=190 ~200 Γ，T7=195 ~205 Γ， Ts=190 ~200°C，Τ9=190 ~200°C，T模=180 ~190°C。
[0017] 本發明具有的積極效果： 1、本發明的無鹵阻燃聚丙烯材料采用雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰 胺氰尿酸鹽以及有機蒙脫土組成無鹵復合阻燃體系，該無鹵復合阻燃體系具有以下優點： (1)良好的阻燃協同作用，在較少的用量下即能夠獲得較好的阻燃效果(氧指數大于 30%，垂直燃燒V-O級)，同時保證了力學性能不受影響。
[0018] (2)無需任何處理即能夠獲得良好的耐水解析出性能，使阻燃體系在其成型加工 過程中不易水解析出，從而保證了阻燃性能不受影響。
[0019] (3)良好的耐高溫性，其熱分解溫度大于260°C，保證了無鹵阻燃聚丙烯材料制造 和成型加工穩定性。
[0020] 2、本發明的無鹵阻燃聚丙烯材料采用乙烯-辛烯共聚物或者三元乙丙橡膠作為 增韌劑，保證了無鹵阻燃聚丙烯材料具有良好的抗沖擊性。
【具體實施方式】
[0021] (實施例1) 本實施例的無鹵阻燃聚丙烯材料由下述重量的組分制成： IOOkg的聚丙烯樹脂，14kg的雙磷酸哌嗪，8kg的季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽，2. 5kg的三 聚氰胺氰尿酸鹽，2. 5kg的有機蒙脫土，IOkg的三元乙丙橡膠，0. 03kg的抗氧劑1010以及 〇. 〇7kg的抗氧劑168。
[0022] 上述無鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法具有以下步驟： ①將上述各組分按照配方倒入高速混合機中，啟動電機，控制攪拌器轉速為900轉/分 鐘進行混合，直至混合所產生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~100°C，出料冷卻。
[0023] ②將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經水槽冷 卻、牽引進入切粒機造粒，即得新型無鹵阻燃聚丙烯材料。
[0024] 雙螺桿擠出機各區的溫度為：1\=140~150°C，T2=150~160°C，T 3=170~180°C， T4=180 ~190 Γ，T5=190 ~200 Γ，T6=190 ~200 Γ，T7=195 ~205 °C，Ts=190 ~200 Γ， Τ9=190 ~200°C，T模=180 ~190°C。
[0025] (實施例2~實施例6) 各實施例的無鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法與實施例1相同，不同之處在于各組分的 重量配比，具體見表1。
[0026] 表 1
[0027] (應用例） 將實施例1~實施例6制得的無鹵阻燃聚丙烯材料采用注塑成型機注塑標準試樣，并 按國家標準對該標準試樣進行力學性能和阻燃性能測試，測試結果見表2。
[0028] 表 2
[0029] (對比例1~對比例5) 各對比例的無鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法與實施例1相同，不同之處在于阻燃體 系，具體見表3。
[0030] 表 3
[0031] (對比應用例） 將對比例1~對比例5制得的無鹵阻燃聚丙烯材料采用注塑成型機注塑標準試樣，并 按國家標準對該標準試樣進行力學性能和阻燃性能測試，測試結果見表4。
[0032] 表 4
[0033] 上述表2和表4中的熱水處理為：80°C熱水中浸泡72h。
【主權項】
1. 一種無鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于它是由下述重量份的組分組成：聚丙烯樹脂 100份，無鹵復合阻燃劑20~35份，增韌劑5~20份，復合抗氧劑0. 05~0. 12份； 所述的無鹵復合阻燃劑由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、 有機蒙脫土按照（5~20) : (5~20) : (1~5) : (1~5)的重量比組成。2. 根據權利要求1所述的無鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述的無鹵復合阻燃劑 優選由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、有機蒙脫土按照（8~ 15) : (6~16) : (2~3) : (2~2. 5)的重量比組成。3. 根據權利要求1所述的無鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述的增韌劑為乙 烯-辛烯共聚物（POE)或者三元乙丙橡膠（EPDM)。4. 根據權利要求1所述的無鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述的復合抗氧劑由抗 氧劑1010和抗氧劑168按照（0. 02~0. 05) : (0. 03~0. 07)的重量比組成。5. -種權利要求1所述的無鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法，其特征在于具有以下步 驟： ① 將按照配方稱取的聚丙烯樹脂、無鹵復合阻燃劑、增韌劑以及復合抗氧劑倒入高速 混合機中混合，直至混合所產生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~100°C，出料冷卻； ② 將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經水槽冷卻、 牽引進入切粒機造粒，即得無鹵阻燃聚丙烯材料。6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟①中，所述的無鹵復合阻燃劑 優選由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、有機蒙脫土按照（8~ 15) : (6~16) : (2~3) : (2~2. 5)的重量比組成。7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟①中，所述的增韌劑為乙烯-辛 烯共聚物（POE)或者三元乙丙橡膠（EPDM)。8. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟①中，所述的復合抗氧劑由抗氧 劑1010和抗氧劑168按照（0. 02~0. 05) : (0. 03~0. 07)的重量比組成。9. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟②中，雙螺桿擠出機各區的溫度 為：1\=140 ~15(TC，T2=150 ~16(TC，T3=170 ~18(TC，T4=180 ~19(TC，T5=190 ~20(TC， T6=190 ~200°C，T7=195 ~205°C，Ts=190 ~200°C，T9=190 ~200°C，T模=180 ~190°C。
【專利摘要】本發明公開了一種無鹵阻燃聚丙烯材料及其制備方法，該無鹵阻燃聚丙烯材料是由下述重量份的組分組成：聚丙烯樹脂100份，無鹵復合阻燃劑20～35份，增韌劑5～20份，復合抗氧劑0.05～0.12份；無鹵復合阻燃劑由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、有機蒙脫土按照（5～20）∶（5～20）∶（1～5）∶（1～5）的重量比組成。本發明的無鹵阻燃聚丙烯材料采用雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽以及有機蒙脫土組成無鹵復合阻燃體系，該阻燃體系具有良好的阻燃協同作用和良好的耐高溫性，尤其是無需任何處理即能夠獲得良好的耐水解析出性能，使阻燃體系在其成型加工過程中不易水解析出。
【IPC分類】C08K13/02, C08K3/34, C08L23/08, C08K5/3492, B29C47/92, C08K5/521, C08L23/16, C08L23/12
【公開號】CN105061887
【申請號】CN201510422261
【發明人】周健, 周仕龍, 汪煥平, 姜冉
【申請人】江蘇理工學院, 江蘇蘇利精細化工股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月17日