CN101121798A - 高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物及其制备方法。本发明的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物的组分和重量百分数包括：PP树脂75－95％、阻燃剂3－15％、阻燃协效剂1－5％、成核剂0.5－3.0％、抗氧剂0.3－1.0％、加工助剂0.2－1％。本发明的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物，阻燃等级可达到UL94 V－0，表面光泽度为94％，低表面析出、高表面硬度、高刚性、高耐热，可满足电器外壳类的使用要求。

Description

高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于制作电器外壳的阻燃聚丙烯复合物，该材料具有高光泽、低表面析出、高刚性、高表面硬度、高耐热等特点

背景技术

聚丙烯(PP)因其综合性能优良、来源广泛、质轻价廉、易成型加工等特点而成为最重要的通用塑料之一，也是近几年应用发展最快的塑料品种。但聚丙烯极易燃烧，其氧指数仅17.0％-18.0％，着火后不能自熄，因而必须对其进行阻燃改性，才能拓宽其应用领域。

聚丙烯的阻燃改性主要是通过加入阻燃剂使材料在燃烧时发生系列物理化学反应来达到阻燃目的，用于聚丙烯的阻燃剂通常分为两大类，即卤系阻燃剂和无卤阻燃剂。无卤阻燃技术近年来得到一定发展，主要通过添加P-N膨胀型、金属氢氧化物、膨胀石墨、包覆红磷、有机硅系阻燃剂来提高聚丙烯的阻燃性能，但由于阻燃剂添加量大及阻燃剂本身存在一些缺陷而使得其应用收到很大局限，因此当前主流技术还是以含卤阻燃为主。

卤系阻燃剂主要包括氯系阻燃剂和溴系阻燃剂。氯系阻燃剂由于其本身的热稳定性方面存在不足，目前只有少量应用，而大量应用于PP阻燃改性的卤系阻燃剂主要集中为溴系，如十溴二苯醚(DBDPO)、十溴二苯乙烷(Saytex 8010，美国Albemarle专利产品)、1，2-双(四溴邻苯二甲酰亚胺)乙烷(Saytex BT93，Albemarle牌号)、四溴双酚A二(2，3-二溴丙基)醚(OBE)、六溴环十二烷(HBCD)等。

电器类外壳用塑料，要求既有一定的阻燃性能，同时又必须有很好的表面光泽度、刚性和耐热性能。DBDPO一类的阻燃剂与PP共混过程中不会熔融，类似于填料，且添加量高，改性后的材料表面光泽低；OBE、HBCD一类阻燃剂熔点较低，在与PP共混时熔融，能够很好地分散到PP树脂中，因而对材料的冲击性能影响不大，但会使材料的强度和热性能明显降低。此外，用OBE阻燃的聚丙烯材料，放置一段时间后，阻燃剂会从材料表面析出，特别是深色制品更为明显，很大程度上影响了产品的外观。因此，上述阻燃聚丙烯材料均不能很好地满足电器类外壳的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃聚丙烯材料，既具有很好的阻燃性能，同时又具有高光泽度、低表面析出、高耐热、高表面硬度、高刚性等特点。

本发明的高光泽低表面析出聚丙烯复合物的组分和重量百分数包括：

PP          75-95％

阻燃剂      3-15％

阻燃协效剂  1-5％

成核剂      0.5-3.0％

抗氧剂      0.3-1.0％

加工助剂    0.2-1％

所说的PP树脂是指均聚PP，包括普通均聚PP(HPP)和高结晶PP(HJPP)，熔融指数(MI)为5-15。

所说的阻燃剂是指八溴S醚，其化学名称为四溴双酚S双(2，3-二溴丙基)醚，其分子结构中含硫原子，与PP树脂相容性好，不易析出。同时加入少量协效剂，燃烧时生成大量惰性气体隔绝空气，并产生细密熔滴带走热量使火焰熄灭，从而达到阻燃的目的。八溴S醚熔点较低，在与PP共混时熔融，能够很好地分散到PP树脂中，因而对材料的力学性能影响不大。

所说的阻燃协效剂是指那些能使本发明所采用的阻燃剂的阻燃作用更显著的无机类阻燃增效剂；如锑的氧化物、锑酸盐、硼酸盐中的一种或其混合物，具体包括三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、硼酸锌等。

所说的成核剂指专用于聚丙烯的有机类成核剂，主要有有机羧酸和羧酸盐类、山梨糖醇衍生物类、二芳基膦金属盐类、松香酸及其盐类等，其中二芳基膦金属盐类成核剂尤为适宜。成核剂的加入可以改变聚丙烯的结晶形态，得到细微的球晶结构，提高结晶度和结晶速率，能有效地提高材料的机械强度和热性能，并且在注塑产品时能提高冷却速度，减小后收缩，缩短生产周期。

所说的抗氧剂选自酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类中的一种或其混合物，其中适合本体系的酚类抗氧剂有Irganox 1010、2246、E-330，亚磷酸酯类有TNP、Irganox168，含硫酯类为DLTP、DSTP，其作用是提高加工和使用过程中的热稳定性。

所说的加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等中的一种或其混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯、CaSt、硬脂酸锌、芥酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)等，其主要作用是在加工和成型过程中提高加各组份的分散性，减少有害磨擦，从而改善加工性能。

本发明的高光泽低表面析出聚丙烯复合物的制备方法包括如下步骤：

1)将PP树脂与阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂、加工助剂预先在高速混料机中充分混匀；

2)将上述混和物加入长径比为32∶1～40∶1、挤出温度为180-240℃、转速为350-450rpm的强剪切双螺杆挤出机中熔融挤出，拉条、冷却、切粒、干燥后得到最终产品。

本发明的产品，阻燃等级可达到UL94 V-0，表面光泽度为94％，低表面析出、高表面硬度、高刚性、高耐热，可满足电器外壳类的使用要求。

具体实施方式

实施例

本发明的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物的制备及物理性能见附表：

本实施例中采用的PP树脂为MI为8-12的HPP和HJPP，阻燃剂为八溴S醚，阻燃协效剂为三氧化二锑，成核剂采用二芳基膦金属盐类成核剂，抗氧剂为Irganox 1010、DLTP，加工助剂为CaSt，EBS。

材料的制备过程如下所述：将PP树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂Irganox 1010、DLTP、加工助剂CaSt、EBS等在高混机中混合均匀，再喂入长径比为36∶1、挤出温度为220℃、转速为400rpm的强剪切螺杆元件分布组合的双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，最终得到本产品。

表1

组份	1	2	3
				HPPHJPP八溴S醚三氧化二锑成核剂Irganox 1010DLTPCaStEBS	934.01.51.50.20.30.20.3	81155.02.00.20.30.20.3	81155.02.00.20.30.20.3
物理性能
				密度熔融指数拉伸强度断裂伸长率弯曲强度弯曲模量洛氏硬度缺口冲击强度热变形温度表面光泽度	0.931538504818001084.011893	1.021836304517501053.811692	1.022038205019001103.512094

表2

物理性能	测试标准	单位
			密度	ISO 1183A	g/cm3
熔融指数	ISO 1133	g/10min
			拉伸强度	ISO527/2-93	MPa
断裂伸长率	ISO527/2-93	％
			弯曲强度	ISO178-93	MPa
弯曲模量	ISO178-93	MPa
			洛氏硬度	ISO-2039/2	N/mm2
缺口冲击强度	ISO180-93	KJ/m2
			热变形温度	ISO 75-1
表面光泽度	ISO 8254	％
			阻燃性能	UL 94	Class

Claims (6)

1.高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物，其特征在于组分及重量百分数包括：

PP树脂        75-95％

阻燃剂        3-15％

阻燃协效剂    1-5％

成核剂        0.5-3.0％

抗氧剂        0.3-1.0％

加工助剂      0.2-1％

1)所说的PP树脂是指均聚PP，包括普通均聚PP(HPP)和高结晶PP(HJPP)；

2)所说的抗氧剂选自酚类、亚磷酸酯类或含硫酯类中的一种或其混合物，其中适合本体系的酚类抗氧剂有Irganox 1010、2246、E-330，亚磷酸酯类有TNP、Irganox168，含硫酯类为DLTP、DSTP；

3)所说的加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等中的一种或其混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯、CaSt、硬脂酸锌、芥酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)等。

2.根据权利要求1所述的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，所说的PP树脂选用熔融指数为5-15的均聚聚丙烯和高结晶聚丙烯。

3.根据权利要求1所述的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，所说的阻燃剂是八溴S醚阻燃剂，其化学名称为四溴双酚S双(2，3-二溴丙基)醚。

4.根据权利要求1所述的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，所说的阻燃协效剂是指那些能使本发明所采用的阻燃剂的阻燃作用更显著的无机类阻燃增效剂，如锑的氧化物、锑酸盐、硼酸盐中的一种或其混合物，具体包括三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、硼酸锌等。

5.根据权利要求1所述的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，所说的成核剂指专用于聚丙烯的有机类成核剂，主要有有机羧酸和羧酸盐类、山梨糖醇衍生物类、二芳基膦金属盐类、松香酸及其盐类等，其中二芳基膦金属盐类成核剂尤为适宜。

6.根据权利要求1～5任一项所述的高光泽低表面析出阻燃聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于：

1)将PP树脂与阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂、加工助剂预先在高速混料机中充分混匀；

2)将上述混和物加入长径比为32∶1～40∶1、挤出温度为180-240℃、转速为350-450rpm的强剪切双螺杆挤出机中熔融挤出，拉条、冷却、切粒、干燥后得到最终产品。