CN101205328A - 一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物及制备方法，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：聚丙烯40－70％、阻燃剂10－40％、纳米硫酸钡5－20％、相容剂1－10％、抗氧剂0.1－1％，一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，采用一步法工艺，按重量百分比秤取原料放入高混机中混合；出料；将混合的原料置于螺杆机中挤出造粒。本发明的优点是采用无卤阻燃剂，具有优异的阻燃性能，不危害环境和人身健康，阻燃等级达到UL94标准的V0级，通过添加了纳米硫酸钡更是提高了材料的刚性，硬度和耐热性能，使材料具有更加优异的尺寸稳定性和表面外观。

Description

一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物及制备方法
技术领域
本发明涉及一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物及制备方法，其具有高效的阻燃性能、抗冲击性能、尺寸稳定性，可用于电子电器元件以及有环保要求的聚合物制品，属改性聚丙烯技术领域。
背景技术
聚丙烯为一种通用塑料，广泛应用于各种电子电器元件。但是目前的阻燃聚丙烯所用的阻燃剂近80％为含卤阻燃剂，特别是以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表的含溴阻燃剂效率高、用量少，对材料的性能影响小，且价格适中，其效能与价格比非其他阻燃剂所能匹敌，因此我国供出口电子电气类产品中70％～80％都用此类阻燃剂。但近年来溴系阻燃剂受到二噁英问题的困扰，同时用其溴-锑系统阻燃的高分子材料在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体，而且抗静电性不强，目前欧盟和日本已相继出台法令禁止使用此类的阻燃剂。
由于阻燃聚丙烯添加了大量的阻燃剂，使阻燃剂在聚丙烯树脂中的分散存在一定的缺陷，另外该阻燃剂属于有机物，它对聚丙烯没有增强作用，所制的产品力学性能低，并且收缩较大，会严重影响材料的尺寸稳定性。纳米硫酸钡有助于阻燃剂更加均匀的分散到树脂当中，并使材料的收缩率大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有阻燃性能并且为无卤阻燃，又有很高机械性能和尺寸稳定性，适用于电子电器元件的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物及制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
聚丙烯        30-60％、
阻燃剂        10-40％、
纳米硫酸钡    5-20％、
相容剂    1-10％、
抗氧剂    0.1-1％。
所述的聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯，可以是单一的也可以是混合的，其熔融指数为0.8-40g/10min；所述的阻燃剂为聚磷酸铵；所述的纳米硫酸钡是一种白色无机填充粉体，粒径为100-300nm；所述的相容剂为聚丙烯接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为聚丙烯接枝马来酸酐PP-g-MAH，其熔融指数为1-150g/10min，接枝率为0.5-1％；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或与亚磷酸酯类抗氧剂168复配，其受阻酚类抗氧剂为1010，与亚磷酸酯类抗氧剂168复配，为1∶1的1010/168复配。
一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，采用一步法工艺，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)将所有原料放入高混机中混合2-5分钟；
(3)出料；
(4)将混合的原料置于螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180-600转/分，温度为160-200℃。
阻燃剂是一种氮-磷系有机阻燃剂，是膨胀型阻燃剂(IFR)的主要成分之一，膨胀型阻燃剂由碳源、酸源及气源组成，其活性成分为磷和氮。它与含卤阻燃剂不同，不需与氧化锑并用，添加了阻燃剂的聚丙烯在燃烧时，表面能形成一层膨胀炭层，此炭层阻燃、隔热、隔绝空气，烟雾少，也不易形成有毒和腐蚀性气体，并且无熔滴现象，符合当今阻燃剂无卤环保化的发展趋势，成炭剂的加入，能够和阻燃剂产生协同作用，更易形成膨胀炭层，达到更好的阻燃效果。
纳米硫酸钡可以显著提高材料的刚性，降低材料的收缩变形率。
相容剂可提高阻燃剂在树脂中的分散，时阻燃性能更稳定，同时可提高材料的综合机械性能。
抗氧剂使聚丙烯在加工过程中有良好的加工稳定性，避免色泽、性能发生变化。
本发明的优点是采用无卤阻燃剂，具有优异的阻燃性能，不危害环境和人身健康，阻燃等级达到UL94标准的V0级，同时添加了纳米硫酸钡，使材料具有优异的刚性和尺寸稳定性。
具体实施方案
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
实施例1和2
以聚丙烯为基体树脂，聚磷酸铵为阻燃剂，相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐PP-g-MAH。
实施例1和2的配比(重量％)(表1)
  原料名称   配比1   配比2
  均聚聚丙烯   60   50
  聚磷酸铵   30   35
  纳米硫酸钡   5   10
  PP-g-MAH   4.5   4.5
  1010/168(1∶1)   0.5   0.5
将所有原料放入高混机中混合4分钟，出料，将混合的原料置于螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为300转/分，温度为180℃，得到无卤阻燃增韧聚丙烯组合物。
实施例1和实施例2所得的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物性能按如下标准测试：力学性能按照ASTM标准，阻燃性能按照UL94标准。并与不添加纳米硫酸钡的产品HFP1010进行对照。
样品1、样品2和HFP1010性能对照表(表2)
  项目   实施例1   实施例2   HFP1010
  拉伸强度MPa   33.5   35.5   32
  弯曲强度MPa   48   51.2   46.8
  弯曲模量MPa   2150.5   2230   1980
  冲击强度J/M   35   31   36
  UL94   V-0   V-0   V-0
  收缩率％   1.4   1.25   1.67

Claims (9)

1.一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
聚丙烯    30-60％、
阻燃剂    10-40％、
纳米硫酸钡5-20％、
相容剂    1-10％、
抗氧剂    0.1-1％。
2.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯，可以是单一的也可以是混合的，混合的比例为0.1-99.9％，其熔融指数为0.8-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的阻燃剂为聚磷酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的纳米硫酸钡是一种白色无机填充粉体，粒径为100-300nm。
5.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的相容剂为聚丙烯接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为聚丙烯接枝马来酸酐PP-g-MAH，其熔融指数为1-150g/10min，接枝率为0.5-1％。
6.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或与亚磷酸酯类抗氧剂168复配。
7.根据权利要求6所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂为1010。
8.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂168复配，为1∶1的1010/168复配。
9.根据权利要求1所述的一种综合性能优异的无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，采用一步法工艺，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)将所有原料放入高混机中混合2-5分钟；
(3)出料；
(4)将混合的原料置于螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180-600转/分，温度为160-200℃。
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