一種無鹵阻燃樹脂及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無鹵阻燃材料技術領域，尤其涉及一種無鹵阻燃樹脂及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 塑料和塑料制品在近百年的發展過程中，為人類的生產和生活帶來巨大的貢獻和 無限的方便，但由于塑料大多屬于易燃產品，對有阻燃使用要求的塑料制件的生產受到了 限制。為了適應阻燃要求，目前國內市場主要是采用含鹵素有機物和三氧化二銻復配的阻 燃劑生產阻燃塑料制備。近年來，溴系阻燃劑受到二惡英問題的困擾，同時用溴一銻系統阻 燃的高分子材料在熱裂解及燃燒時會生成大量的煙塵及腐蝕性氣體，目前國外已大量以無 鹵阻燃劑進行替代。
[0003]氮磷膨脹型阻燃劑填充的高聚物受強熱或燃燒時表面形成一層均勻的多孔碳質 泡沫層，能起到隔熱、隔氧、抑煙、防融滴的作用，且無鹵、低煙、無腐蝕性氣體產生，且有良 好的阻燃和抑煙功能。膨脹型阻燃劑有三個基本要素，即酸源、炭源和氣源。其阻燃作用主 要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭層。
[0004]然而，聚丙烯等塑料的熔體強度較低，發泡過程中產生的氣體容易逃逸，導致泡沫 形成困難。因此膨脹型阻燃劑阻燃PP時，氣體的利用率不高，達到阻燃V-0級所需要的阻燃 劑含量較高，并同時又會引起材料的力學性能的降低。如采用聚磷酸銨類膨脹阻燃劑直接 阻燃聚丙烯時，阻燃劑用量約需30%才能完全達到UL94V-0級。由于阻燃劑用量大，塑料復 配較困難，所得產品力學性能較差，同時導致所得塑料產品穩定性差，阻燃劑有析出，表面 容易吸水等問題。
【發明內容】
[0005]針對以上技術問題，本發明公開了一種無鹵阻燃樹脂及其制備方法，解決現有采 用膨脹阻燃劑得到的阻燃聚丙烯，其阻燃劑用量較多，同時導致了力學性能下降的問題，采 用本發明的技術方案的無鹵阻燃塑料具有阻燃性好，力學性能優良，穩定性高的優點。
[0006]對此，本發明的技術方案為：
[0007] 一種無鹵阻燃樹脂，其包含的組分及其重量百分比為:熱塑性基體樹脂50~80%， 膨脹阻燃劑15~35%，含乙烯基的增韌劑3~15%，交聯劑0.01~0.1 %，助交聯劑0.5~ 1 %，抗氧劑〇. 2~1 %，分散潤滑劑0.2~1 %。
[0008] 作為本發明的進一步改進，其包含的組分及其重量百分比為：熱塑性基體樹脂55 ~75%，膨脹阻燃劑18~30%，含乙烯基的增韌劑4~12%，交聯劑0.05~0.08%，助交聯劑 0.6~0.8 %，抗氧劑0.5~0.8 %，分散潤滑劑0.5~0.8 %。
[0009]采用此技術方案，在配方中引入交聯劑和含乙烯基的增韌劑，使得樹脂體系中產 生交聯結構，增加熔體強度;但是為了避免聚合物交聯時產生過多的降解反應，又要嚴格控 制交聯劑的用量，同時通過加入助交聯劑和抗氧劑來減少降解反應，使得樹脂體系中產生 交聯結構為微交聯結構。采用本發明的技術方案的無鹵阻燃樹脂，與未交聯的同種阻燃樹 脂相比，由于具有微交聯結構，具有在阻燃劑用量少的情況下還能具有很好的阻燃性，且力 學性能更好，耐迀移，穩定性高等優點。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述無鹵阻燃樹脂采用以下步驟制備得到：先將膨脹 阻燃劑、含乙烯基的增韌劑、交聯劑及助交聯劑在雙輥開煉機中混煉均勻，造成顆粒得到阻 燃劑母粒;再將阻燃劑母粒與熱塑性基體樹脂、抗氧劑、分散潤滑劑混合均勻，在雙螺桿擠 出機中擠出造粒，得到無鹵阻燃樹脂。
[0011] 作為本發明的進一步改進，所述膨脹阻燃劑包括阻燃劑酸源、阻燃劑氣源和阻燃 劑碳源，所述阻燃劑酸源、阻燃劑氣源和阻燃劑碳源的重量比例為(2~4) :1:(0.3~0.8)。
[0012] 作為本發明的進一步改進，所述阻燃劑酸源、阻燃劑氣源和阻燃劑碳源的重量比 例為 3:1:0.5。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述阻燃劑碳源為季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四 醇、淀粉、山梨醇、聚苯醚、酚醛樹脂中的至少一種。所述阻燃劑酸源為聚磷酸銨、硅烷包覆 聚磷酸銨、密胺包覆聚磷酸銨或密胺-甲醛包覆聚磷酸銨中的至少一種。所述阻燃劑氣源為 三聚氰胺、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽中的至少一種。
[0014] 作為本發明的進一步改進，所述含乙烯基的增韌劑為三元乙丙橡膠(ETOM)、高膠 粉、順丁橡膠、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物（SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二 烯-苯乙烯的嵌段共聚物（SEBS)或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的 一種或任意兩種以上的混合物。
[0015] 作為本發明的進一步改進，所述熱塑性基體樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或高抗沖聚苯乙烯中的至少一種。
[0016] 作為本發明的進一步改進，所述分散潤滑劑為乙撐雙脂肪酸酰胺、乙撐雙脂肪酸 酰胺的衍生物、擴散油、液體石蠟、PE蠟、氧化PE蠟、鯨蠟、硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸鋅、硬 脂酸鈣中的至少一種。
[0017] 作為本發明的進一步改進，所述交聯劑為過氧化二異丙苯(DCP)，所述助交聯劑為 丙烯酸類物質。
[0018]作為本發明的進一步改進，所述助交聯劑為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸 乙酯、甲基丙烯酸乙酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、雙三羥甲基丙烷 三丙烯酸酯、1，4_環己烷二甲醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(n= 4~23)、聚丙二醇二 丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯、聚丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇 二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、3-甲基-1，5-戊二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙 基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇丙烯酸酯單體、乙氧化-1，6-己二醇二丙烯酸酯、羥 基特戊酸新戊二醇酯二丙烯酸酯、1，9-壬二醇二丙烯酸酯、1，10-癸二醇二丙烯酸酯、乙氧 化雙酚A二丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷甲醚二丙烯酸酯、乙氧化三羥甲丙烷三丙烯酸 酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、丙氧化三羥甲丙烷三丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯 酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、雙_ 三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化雙季戊四醇六丙烯酸酯、雙季戊四醇五/六丙烯酸酯中的 至少一種。
[0019] 優選的，采用聚磷酸銨(APP)、三聚氰胺(MA)和季戊四醇(PER)共混組成膨脹型阻 燃劑，用三元乙丙橡膠(EPDM)、SBS、SEBS作為增韌劑，采用過氧化二異丙苯(DCP)作為交聯 劑，丙烯酸酯類物質作為交聯劑，對EPDM和PP進行微交聯，提高PP的熔體強度，促進燃燒時 泡沫體的形成，從而減少膨脹阻燃劑的用量，同時提高塑料材料的力學性能，同時減少阻燃 劑的迀移。
[0020] 基于發泡原理，提高聚丙烯等塑料的熔體強度即可促進聚丙烯等塑料發泡。因此， 本發明的技術方案采用聚磷酸銨(APP)、三聚氰胺(MA)和季戊四醇(PER)共混組成膨脹型阻 燃劑，用三元乙丙橡膠(EPDM)、SBS、SEBS等作為增韌劑，采用過氧化二異丙苯(DCP)作為交 聯劑，丙烯酸酯類物質作為交聯劑，對EPDM和PP進行微交聯，提高PP的熔體強度，促進燃燒 時泡沫體的形成，從而減少膨脹阻燃劑的用量，同時提高塑料材料的力學性能，如拉伸強 度、彎曲強度等。同時減少阻燃劑的迀移，避免阻燃材料外觀不良。
[0021] 本發明還公開了一種如上所述的無鹵阻燃樹脂的制備方法，包括以下步驟:先將 膨脹阻燃劑、含乙烯基的增韌劑、交聯劑及助交聯劑在雙輥開煉機中混煉均勻，造成顆粒得 到阻燃劑母粒;再將阻燃劑母粒與熱塑性基體樹脂、抗氧劑、分散潤滑劑混合均勻，在雙螺 桿擠出機中擠出造粒，得到無齒阻燃顆粒料。
[0022] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0023]采用本發明的技術方案的無鹵阻燃樹脂，與未交聯的同種阻燃樹脂相比，由于具 有微交聯結構，具有在阻燃劑用量少的情況下還能具有很好的阻燃性