具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，按重量份數計，包含以下組分：聚丙烯：11?55份；聚烯烴彈性體：5?10份；溴系阻燃劑：15?25份；協效阻燃劑：5?10份；填充母粒：20?35份；鏈段結合劑：0.1?5份；抗氧劑及加工助劑：0.2?4份。制備方法為：首先制備填充母粒，然后將填充母粒和其余原料混合均勻后加入螺桿擠出機中進行熔融共混反應并擠出造粒即得。本發明所述優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯具有較好的剛性和韌性，高溫低析出性能，特別是具有良好的應力緩沖吸收和制振特性，可以應用于家用電器、汽車零部件以及電動工具等領域。
【專利說明】
具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物及其 制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于高分子材料技術領域，具體的說是涉及一種具備優良應力緩沖吸收高 剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、輕工、汽車、家電、包裝等工業部門 廣泛應用。但隨著行業的發展，對材料性能的要求越來越高，普通的聚丙烯必須經過改性， 賦予其高性能，方能滿足需要。由于聚丙烯自身結構特點，PP在使用過程中易受到拉伸、彎 曲、沖擊等外力的影響，無法緩沖吸收應力，從而出現應力發白現象，嚴重時還會影響產品 的性能和質量，所以在一些家用電器、玩具、汽車零部件以及電動工具等應用領域，同時需 要阻燃聚丙烯具有良好的剛性，高耐熱性以及優異的應力緩沖吸收性能。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述缺陷，本發明提供了一種具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃 聚丙烯復合物及其制備方法，，該阻燃復合物不僅良好的應力緩沖吸收性能，并且具有較高 的剛性和韌性，以及高溫低析出性能。
[0004] 本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0005] -種具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，按重量份數計，包 含以下組分：
[0006] 聚丙烯：11-55 份；
[0007] 聚烯烴彈性體:5-10份；
[0008] 溴系阻燃劑：15-25份；
[0009] 協效阻燃劑:5-10份；
[0010] 填充母粒：20-35份；
[0011] 鏈段結合劑:〇.卜5份；
[0012] 抗氧劑及加工助劑:0.2-4份；
[0013]其中，所述填充母粒由15-40質量份數的聚丙烯樹脂、50-75質量份數的無機填料、 5-10質量份數的偶聯劑、5-10質量份數的聚丙烯接枝物和0.2-4質量份數的加工助劑經過 螺桿擠出機擠出造粒而成。
[0014] 作為本發明的進一步改進，所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一種或 兩種的混合物，其熔融指數范圍為〇.l-l〇〇g/l〇min。
[0015] 作為本發明的進一步改進，所述聚烯烴彈性體(簡稱POE)包括乙烯丁烯共聚物和 乙稀辛稀共聚物中的一種或兩種的混合物，其恪融指數范圍為0. l-100g/10min。
[0016] 作為本發明的進一步改進，所述溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷、十溴聯苯醚、十溴聯 苯乙烷、聚溴化苯乙烯、八溴醚、八溴S醚中的一種或其兩種以上的混合物。
[0017] 作為本發明的進一步改進，所述協效阻燃劑為銻白。
[0018] 作為本發明的進一步改進，所述鏈段結合劑包括氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過 氧化甲乙酮、過氧化二碳酸酯、過氧化苯甲酰叔丁酯或雙叔丁基過氧化物二異丙基苯中的 一種或一種以上的混合物。
[0019] 作為本發明的進一步改進，所述填充母粒中的聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙 稀中的一種或兩種的混合物，其恪融指數范圍為〇 . l-l〇〇g/l〇min;無機填料為平均粒徑 0.1-15微米的滑石粉、碳酸鈣、云母、硅灰石、硫酸鋇、高嶺土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、炭黑和 粘土中的一種或一種以上的混合物;偶聯劑為環氧硅烷偶聯劑、氣基硅烷偶聯劑和欽酸酯 偶聯劑的一種或一種以上的混合物;聚丙烯接枝物為通過馬來酸、衣康酸、丙烯酸、馬來酸 酐、丙烯酸縮水甘油酯與聚丙烯接枝而成的，接枝率為〇. 3-1.2%。
[0020] 作為本發明的進一步改進，所述鏈段結合劑包括氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過 氧化甲乙酮、過氧化二碳酸酯、過氧化苯甲酰叔丁酯或雙叔丁基過氧化物二異丙基苯中的 一種或一種以上的混合物。
[0021] 作為本發明的進一步改進，所述抗氧劑為1010或168;所述加工助劑為硬脂酸鋅或 硬脂酸鈣。
[0022] 本發明還提供一種如上所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯 復合物的制備方法，包括以下步驟：
[0023] (1)填充母粒的制備：
[0024]將聚丙烯、無機填料、偶聯劑、聚丙烯接枝物、加工助劑按配比加入到混合設備中， 混合均勻，通過加工設備螺桿擠出機在190-230 °C熔融擠出造粒；
[0025] (2)具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物的制備：
[0026] 準確稱取聚丙烯、聚烯烴彈性體、溴系阻燃劑、協效阻燃劑、填充母粒、鏈段結合劑 和抗氧劑及加工助劑加入到混合設備中，混合均勻，通過加工設備螺桿擠出機在170-2KTC 熔融擠出，轉速為50-400轉/分，擠出物經水冷卻，切粒，即得到具備優良應力緩沖吸收高剛 性高耐熱阻燃聚丙烯復合物。
[0027] 本發明的有益效果是:本發明首先通過制備填充母粒，加入偶聯劑和接枝物將聚 丙烯樹脂與無機填料界面緊密結合，兩相不易剝離，然后將填充母粒加入其他組分中，通過 聚烯烴彈性體改善韌性，鏈段結合劑則發揮橋梁作用，即連接了分子鏈，將鏈段構架成網絡 結構，這樣大大束縛了無機填料的移動，使制得的阻燃聚丙烯能夠具有優良的應力緩沖吸 收性能以及較好的剛性和韌性，并且網絡結構大大束縛了阻燃劑等低分子的物質，使之無 法在高溫條件下迀移至制品表面，由此，本發明所制得的阻燃聚丙烯復合物，具有優良的應 力緩沖吸收性能，同時也具備較高的剛性和韌性以及高溫下的低析出性能。
【具體實施方式】
[0028] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發明，以下實施例為本發明較佳的實施方 式，但本發明的實施方式并不受下述實施例的限制。
[0029] 實施例1:
[0030] 1、制備填充母粒：
[0031]將28重量份的聚丙烯樹脂(熔融指數為10g/10min)、60重量份滑石粉無機填料(平 均粒徑為5微米）、8重量份偶聯劑、10重量份聚丙烯接枝物(熔融指數為80g/10min、接枝率 為0.8% )和0.4份加工助劑混合均勻，經過螺桿擠出機擠出造粒而成，加工溫度為190-230 °C;制成的填充母粒，供以下各實施例使用。
[0032] 2、制備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物：
[0033]按下列重量份數稱取各組分：
[0034] 36重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、30重量份的填充母粒、0.2重量份的抗氧 劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0035] 其制備工藝如下：
[0036]將上述各成分混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中擠出，擠出機的溫度設定為200 °C，轉速為300rpm;擠出物經水冷卻，切粒，即得到所述阻燃聚丙烯復合物。其性能測試參數 如表1所示。
[0037] 實施例2:
[0038]按下列重量份數稱取各組分：
[0039] 42重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、 30重量份的填充母粒、4重量份的鏈段結合劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工 助劑硬脂酸鋅；
[0040]其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0041 ] 實施例3:
[0042]按下列重量份數稱取各組分：
[0043] 32重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米）、 5重量份偶聯劑、5重量份聚丙烯接枝物(熔融指數為80g/10min、接枝率為0.8%)、4重量份 的鏈段結合劑、〇. 2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0044] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0045] 實施例4:
[0046] 按下列重量份數稱取各組分：
[0047] 40重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、5重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、30重量份的填充母粒、1重量份的鏈段結 合劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0048] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0049] 實施例5:
[0050]按下列重量份數稱取各組分：
[0051] 36重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、5重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、30重量份的填充母粒、5重量份的鏈段結 合劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0052]其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0053] 實施例6:
[0054]按下列重量份數稱取各組分：
[0055] 31重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、30重量份的填充母粒、5重量份的鏈段結 合劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0056] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0057] 實施例7:
[0058]按下列重量份數稱取各組分：
[0059] 35重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、30重量份的填充母粒、1重量份的鏈段結 合劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0060]其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0061 ] 實施例8:
[0062]按下列重量份數稱取各組分：
[0063] 32重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、30重量份的填充母粒、4重量份的鏈段結 合劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0064] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0065] 對比例1:
[0066]按下列重量份數稱取各組分：
[0067] 100重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量 份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0068] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0069] 對比例2:
[0070]按下列重量份數稱取各組分：
[0071] 90重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0072] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0073] 對比例3:
[0074]按下列重量份數稱取各組分：
[0075] 46重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米）、 〇. 2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0076] 其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0077] 對比例4:
[0078]按下列重量份數稱取各組分：
[0079] 41重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米）、 5重量份偶聯劑、0.2重量份的抗氧劑1010和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0080]其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0081 ] 對比例5:
[0082]按下列重量份數稱取各組分：
[0083] 41重量份的聚丙烯(熔融指數為10g/10min)、10重量份的聚烯烴彈性體(熔融指數 為5g/10min)、18重量份的阻燃劑、6重量份的銻白、20重量份的滑石粉(平均直徑為5微米）、 5重量份聚丙烯接枝物(熔融指數為80g/10min、接枝率為0.8%)、0.2重量份的抗氧劑1010 和0.2重量份的加工助劑硬脂酸鋅；
[0084]其制備工藝同實施例1，性能測試參數如表1所示。
[0085]聚丙烯復合材料性能的表征：懸臂梁缺口沖擊強度按IS0180標準測試；彎曲模量 按ISO 178標準測試;阻燃性能測試:按照UL94標準測試樣條在1.6mm厚度下的垂直燃燒情 況;耐熱性能測試:將復合物制備成l〇〇*l〇〇*3mm的方板，放置在100 °C的烘箱中烘烤48小時 以上，觀察方板表面的析出情況，析出等級由好到差分為4個等級:無、較少、較多、嚴重;應 力緩沖吸收測試:在環境溫度約23°C條件下，將復合物制備成100*100*3mm的方板，承受重 500g，直徑為50mm的鋼球從300mm高度的跌落測試，觀察方板表面沖擊發白程度，發白由好 到差分為5級:無、輕微、較少、較嚴重和嚴重。
[0086] 從以上實施例和對比例的性能測試結果可以看出，本發明中采用聚丙烯、聚烯烴 彈性體、填充母粒、鏈段結合劑復配，既改善了阻燃材料的應力緩沖吸收性能，又提高了該 材料的剛性和韌性，以及高溫下的低析出性能。
[0087] 由此，本發明通過解決填料的分散性，填料與樹脂的結合性，以及樹脂本身的粘性 及對填料的束縛能力，制得具備優良應力緩沖吸收的聚丙烯復合材料，該材料具有良好的 剛性，較高的耐熱耐析出能力，尤其具備優異的應力緩沖吸收性能。
[0088] 表1本發明各實施例與對比例的組分配比及產品的性能測試參數
【主權項】
1. 一種具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其特征在于，按重量 份數計，包含以下組分： 聚丙烯：11-55份； 聚烯烴彈性體:5-10份； 溴系阻燃劑：15-25份； 協效阻燃劑:5-10份； 填充母粒:20-35份； 鏈段結合劑:0.1-5份； 抗氧劑及加工助劑:. 2-4份； 其中，所述填充母粒由15-40質量份數的聚丙烯樹脂、50-75質量份數的無機填料、5-10 質量份數的偶聯劑、5-10質量份數的聚丙烯接枝物和0.2-4質量份數的加工助劑經過螺桿 擠出機擠出造粒而成。2. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一種或兩種的混合物，其熔融指 數范圍為〇· l-l〇〇g/l〇min。3. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述聚烯烴彈性體包括乙烯丁烯共聚物和乙烯辛烯共聚物中的一種或兩種的混 合物，其恪融指數范圍為〇. l-l〇〇g/l〇min。4. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷、十溴聯苯醚、十溴聯苯乙烷、聚溴化苯乙烯、八 溴醚、八溴S醚中的一種或其兩種以上的混合物。5. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述協效阻燃劑為銻白。6. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述鏈段結合劑包括氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過氧化甲乙酮、過氧化二碳 酸酯、過氧化苯甲酰叔丁酯或雙叔丁基過氧化物二異丙基苯中的一種或一種以上的混合 物。7. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述填充母粒中的聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一種或兩種的混合 物，其熔融指數范圍為〇.l-l〇〇g/l〇min;無機填料為平均粒徑0.1-15微米的滑石粉、碳酸 鈣、云母、硅灰石、硫酸鋇、高嶺土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、炭黑和粘土中的一種或一種以上的 混合物;偶聯劑為環氧硅烷偶聯劑、氣基硅烷偶聯劑和欽酸酯偶聯劑的一種或一種以上的 混合物;聚丙烯接枝物為通過馬來酸、衣康酸、丙烯酸、馬來酸酐、丙烯酸縮水甘油酯與聚丙 烯接枝而成的，接枝率為〇. 3-1.2%。8. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述鏈段結合劑包括氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過氧化甲乙酮、過氧化二碳 酸酯、過氧化苯甲酰叔丁酯或雙叔丁基過氧化物二異丙基苯中的一種或一種以上的混合 物。9. 根據權利要求1所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物，其 特征在于:所述抗氧劑為1010或168;所述加工助劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。10. -種如權利要求1-9中任一項所述的具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚 丙烯復合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 填充母粒的制備： 將聚丙烯、無機填料、偶聯劑、聚丙烯接枝物、加工助劑按配比加入到混合設備中，混合 均勻，通過加工設備螺桿擠出機在190-230 °C熔融擠出造粒； (2) 具備優良應力緩沖吸收高剛性高耐熱阻燃聚丙烯復合物的制備： 準確稱取聚丙烯、聚烯烴彈性體、溴系阻燃劑、協效阻燃劑、填充母粒、鏈段結合劑和抗 氧劑及加工助劑加入到混合設備中，混合均勻，通過加工設備螺桿擠出機在170-2HTC熔融 擠出，轉速為50-400轉/分，擠出物經水冷卻，切粒，即得到具備優良應力緩沖吸收高剛性高 耐熱阻燃聚丙烯復合物。
【文檔編號】C08K13/02GK105968564SQ201610373554
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】楊磊, 劉樂文, 邵華, 楊澤
【申請人】江蘇金發科技新材料有限公司