CN101333318A - 无析出聚丙烯阻燃母料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无析出聚丙烯阻燃母料及其制备方法。本发明的无析出聚丙烯阻燃母料组分包括特殊聚合物A，溴系阻燃剂B，阻燃协效剂C以及分散剂D，各组分配比按重量比为：A：15－50，B：40－85，C∶B：10－25∶100，D∶A：0.5－5∶100。本发明的制备方法是将一定比例的上述物质混合、搅拌、挤出造粒、冷却。本发明制备的阻燃剂母料生产的产品阻燃剂不容易从制品表面析出，不会在制件表面起霜，因此制件的外观漂亮精致；同时，阻燃性也有很大的提高。
Description
【技术领域】
本发明属于高分子材料技术领域，具体地，本发明涉及一种无析出聚丙烯阻燃母料及其制备方法。
【技术背景】
微胶囊包覆技术主要用于红磷阻燃剂，红磷是一种高效阻燃剂，但在空气中易吸潮、易氧化、在空气中的粉尘易引起爆炸，加工时产生有毒的PH3气体等，然而经包覆后的红磷克服了上述缺点，因此这种包覆技术开始应用在其他的物质上。溴系有机阻燃剂虽是目前阻燃性最好的有机阻燃剂之一，但是一些溴系阻燃剂加工时产生有毒的气体，污染环境，影响工人的人身安全；更主要的是，很多的溴系阻燃剂，如十溴联苯醚，八溴醚等，经直接生产的阻燃材料在长时间的应用后，此类阻燃剂容易从制品表面析出，在制件表面起霜，影响制件的外观，同时，也导致材料的阻燃性下降。而据文献资料，关于溴系阻燃剂的专利都是出于对溴系阻燃剂加工性能、阻燃效果等方面的考虑来进行处理，而对防止溴系阻燃剂的析出研究比较少。因此，如何对其进行改进成为工业生产中的一个瓶颈。
【发明内容】
本发明所欲解决的技术问题是提供一种无析出阻燃聚丙烯母料以及制造方法，以提高阻燃性能和解决目前工业生产中溴系阻燃剂容易析出的难题。本发明采用如下技术方案：一种无析出聚丙烯阻燃母料，这种母料组分包括特殊聚合物A，溴系阻燃剂B，阻燃协效剂C以及分散剂D，各组分配比按重量比为：
A 15-50
B 40-85
C∶B 10-25∶100
D∶A 0.5-5∶100
本发明的进一步改进在于，所述的特殊聚合物A是改性共聚物或改性弹性体或改性尼龙或改性聚碳酸酯。
本发明的进一步改进在于，所述的溴系阻燃剂B是多溴联苯醚系列。
本发明的进一步改进在于，所述的多溴联苯醚系列是十溴二苯醚或八溴醚。
本发明的进一步改进在于，所述的阻燃协效剂C是三氧化二锑或五氧化二锑或锑酸盐或含锑的各种络合物。
本发明的进一步改进在于，所述的分散剂是十二烷基苯黄酸钠或十二烷基苯硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚或聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯或聚乙烯醇或乙撑双硬脂酰胺。
一种用于制备无析出聚丙烯阻燃母料的方法，其具体步骤如下：
(1)将一定比例的溴系有机阻燃剂和其协效阻燃剂(含锑化合物)以及分散剂共混加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟；
(2)然后加入特殊聚合物再充分搅拌10分钟；
(3)最后将共混物在料筒温度为220-250℃之间，螺杆转速为150转/分的双螺杆挤出机上挤出造粒，冷却后即得聚丙烯阻燃母料。
本方法的进一步进在于，分散剂的用量占溴系阻燃剂用量的0.5-5％，特殊聚合物与溴系阻燃剂和锑系协效物的配比在1∶4和5∶5之间。
无析出阻燃聚丙烯母料主要是针对某些溴系阻燃剂在阻燃聚丙烯应用中的析出现象而开发的。通过将溴系阻燃剂及其协效剂在其他分散剂，相容剂等辅助助剂作用下，用特殊的高分子聚合物材料进行包覆处理，从而得到所需要的阻燃母料。所采用的溴系阻燃剂主要是十溴二苯醚(DBDPO)，八溴醚(BDBPE)等，所用的特殊聚合物主要是改性共聚物(MCP)，改性弹性体(MTP)，改性尼龙(MPA)，改性聚碳酸酯(MPC)等聚合物。
无析出阻燃聚丙烯母料的制备原理方法主要是将溴系阻燃剂和锑系协效剂作为囊材，在双螺杆挤出机中用特殊聚合物进行包覆，由于此特殊聚合物的物性不同于聚丙烯的物性，从而经包覆后的溴系阻燃剂母料在阻燃聚丙烯时，在正常的聚丙烯使用范围内，不会出现阻燃剂的析出现象。
本发明所能达到的有益效果是，选用了特殊聚合物作为包覆载体，利用这种聚合物不同于聚丙烯的物性，包覆后的阻燃母料用于聚丙烯时，在聚丙烯的正常使用温度内，由于包覆材料的耐温性等高于聚丙烯的使用温度，从而溴系阻燃剂能被这些特殊的聚合物紧紧的包住，不能迁移到聚丙烯熔体中，更不能迁移到制件的外表面，由此起到防析出的效果。因此，通过本发明的方法制备的聚丙烯母料的阻燃剂不容易从制品表面析出，不会在制件表面起霜，因此制件的外观漂亮精致；同时，其材料的阻燃性也有很大的提高。
【具体实施方式】
以下通过实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例：
1、将450g阻燃剂十溴二苯醚(DBDPO)，150g的锑系阻燃协效剂Sb2O3和10g的分散剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟，然后加入400g的特殊聚合物A1(MTP)充分搅拌10分钟，在将所得的混合物在同向双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机的料筒加工温度依次为165℃、170℃、170℃、165℃、175℃，螺杆转速为150转/分。将所得到的阻燃聚丙烯母料和聚丙烯树脂按1∶2混合后再造粒，可得到阻燃级别为UL94-0的阻燃聚丙烯材料。用此阻燃聚丙烯在注塑机中生产成样件，将样件按测试阻燃剂析出的方法进行定性和定量分析，样件表面没有任何阻燃剂析出现象，质量也无变化。而在同样的配方中，未经特殊聚合物包覆处理的阻燃剂和聚丙烯直接共混造粒所得的阻燃聚丙烯，其生产出的制件在同样的测试条件下，发现其制件表面有一层白色的粉末，表明有大量的低分子阻燃剂析出；将样件清洗后发现质量有一定的损失。
2、将450g阻燃剂八溴醚(BDBPE)，150g的锑系协效剂Sb2O3和10g的分散剂聚乙烯醇加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟，然后加入400g的特殊聚合物A2(MCP)充分搅拌10分钟，在将所得的混合物在同向双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机的料筒加工温度依次为180℃、185℃、185℃、180℃、185℃，螺杆转速为120转/分。将所得到的阻燃聚丙烯母料和聚丙烯树脂按1∶2混合后再造粒，可得到阻燃级别为UL94-0的阻燃聚丙烯材料。用此阻燃聚丙烯在注塑机中生产成样件，将样件按测试阻燃剂析出的方法进行定性和定量分析，样件表面没有任何阻燃剂析出现象，质量也无变化。而在同样的配方中，未经特殊聚合物包覆处理的阻燃剂和聚丙烯直接共混造粒所得的阻燃聚丙烯，其生产出的制件在同样的测试条件下，发现其制件表面有一层白色的粉末，表明有大量的低分子阻燃剂析出；将样件清洗后发现质量有一定的损失。
3、将600g阻燃剂十溴二苯醚(DBDPO)，200g的锑系协效剂Sb2O3和10g的分散剂十二烷基苯黄酸钠加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟，然后加入200g的特殊聚合物A3(MPA)充分搅拌10分钟，在将所得的混合物在同向双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机的料筒加工温度依次为230℃、230℃、225℃、225℃、230℃，螺杆转速为200转/分。将所得到的阻燃聚丙烯母料和聚丙烯树脂按1∶3混合后再造粒，可得到阻燃级别为UL94-0的阻燃聚丙烯材料。用此阻燃聚丙烯在注塑机中生产成样件，将样件按测试阻燃剂析出的方法进行定性和定量分析，样件表面没有任何阻燃剂析出现象，质量也无变化。而在同样的配方中，未经特殊聚合物包覆处理的阻燃剂和聚丙烯直接共混造粒所得的阻燃聚丙烯，其生产出的制件在同样的测试条件下，发现其制件表面有一层白色的粉末，表明有大量的低分子阻燃剂析出；将样件清洗后发现质量有一定的损失。
4、将600g阻燃剂十溴二苯醚(DBDPO)，200g的锑系协效剂Sb2O3和10g的分散剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟，然后加入200g的特殊聚合物A4(MPC)充分搅拌10分钟，在将所得的混合物在同向双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机的料筒加工温度依次为230℃、235℃、240℃、235℃、230℃，螺杆转速为150转/分。将所得到的阻燃聚丙烯母料和聚丙烯树脂按1∶3混合后再造粒，可得到阻燃级别为UL94-0的阻燃聚丙烯材料。用此阻燃聚丙烯在注塑机中生产成样件，将样件按测试阻燃剂析出的方法进行定性和定量分析，样件表面没有任何阻燃剂析出现象，质量也无变化。而在同样的配方中，未经特殊聚合物包覆处理的阻燃剂和聚丙烯直接共混造粒所得的阻燃聚丙烯，其生产出的制件在同样的测试条件下，发现其制件表面有一层白色的粉末，表明有大量的低分子阻燃剂析出；将样件清洗后发现质量有一定的损失。
5、将600g阻燃剂八溴醚(BDBPE)，200g的锑系协效剂Sb2O3和10g的分散剂聚乙烯醇加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟，然后加入200g的特殊聚合物A1(MTP)充分搅拌10分钟，在将所得的混合物在同向双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机的料筒加工温度依次为185℃、1855℃、190℃、190℃、185℃，螺杆转速为150转/分。将所得到的阻燃聚丙烯母料和聚丙烯树脂按1∶3混合后再造粒，可得到阻燃级别为UL94-0的阻燃聚丙烯材料。用此阻燃聚丙烯在注塑机中生产成样件，将样件按测试阻燃剂析出的方法进行定性和定量分析，样件表面没有任何阻燃剂析出现象，质量也无变化。而在同样的配方中，未经特殊聚合物包覆处理的阻燃剂和聚丙烯直接共混造粒所得的阻燃聚丙烯，其生产出的制件在同样的测试条件下，发现其制件表面有一层白色的粉末，表明有大量的低分子阻燃剂析出；将样件清洗后发现质量有一定的损失。
6、将600g阻燃剂十溴二苯醚(DBDPO)，200g的锑系协效剂Sb2O3和10g的分散剂十二烷基苯黄酸钠加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟，然后加入200g的特殊聚合物A2(MCP)充分搅拌10分钟，在将所得的混合物在同向双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机的料筒加工温度依次为180℃、185℃、185℃、180℃、185℃，螺杆转速为150转/分。将所得到的阻燃聚丙烯母料和聚丙烯树脂按1∶3混合后再造粒，可得到阻燃级别为UL94-0的阻燃聚丙烯材料。用此阻燃聚丙烯在注塑机中生产成样件，将样件按测试阻燃剂析出的方法进行定性和定量分析，样件表面没有任何阻燃剂析出现象，质量也无变化。而在同样的配方中，未经特殊聚合物包覆处理的阻燃剂和聚丙烯直接共混造粒所得的阻燃聚丙烯，其生产出的制件在同样的测试条件下，发现其制件表面有一层白色的粉末，表明有大量的低分子阻燃剂析出；将样件清洗后发现质量有一定的损失。
本发明所采取的测试方法主要是定性分析和定量分析，将包覆后的聚丙烯阻燃母料和未包覆的阻燃剂按同样的配比来阻燃聚丙烯，观察其阻燃性和析出情况。定性分析主要是目测法，具体方法是将制件放在常温下观察1000小时和在高低温箱中反复在常温和100℃之间变换三次，连续烘72小时，目测在这两种条件下其制件表面是否有白色的粉末即阻燃剂的存在，如果有则表明有析出现象。
定量分析则是具体分析阻燃剂的析出量的大小，方法是同样的和定性分析的条件一样。先测量制件的质量，然后将其表面析出的阻燃剂水洗掉，当然，也可以采用酒精清洗，再测量洗掉析出物后制件的质量，分析两者的质量变化，从而得出阻燃剂的析出量的大小。
经过检测，用本发明的方法生产出来的制件，清洗前后质量没有变化，说明聚丙烯阻燃母料无析出。
Claims (8)
1、一种无析出聚丙烯阻燃母料，其特征在于：所述母料组分包括特殊聚合物A，溴系阻燃剂B，阻燃协效剂C以及分散剂D，各组分配比按重量比为：
A 15-50
B 40-85
C∶B 10-25∶100
D∶A 0.5-5∶100。
2、如权利要求1所述的无析出聚丙烯阻燃母料，其特征在于：所述的特殊聚合物A是改性共聚物(MCP)，改性弹性体(MTP)，改性尼龙(MPA)，改性聚碳酸酯(MPC)。
3、如权利要求1所述的无析出聚丙烯阻燃母料，其特征在于：所述的溴系阻燃剂B是多溴联苯醚系列。
4、如权利要求3所述的无析出聚丙烯阻燃母料，其特征在于：所述的多溴联苯醚系列是十溴二苯醚或八溴醚。
5、如权利要求1所述的无析出聚丙烯阻燃母料，其特征在于：所述的阻燃协效剂C是三氧化二锑或五氧化二锑或锑酸盐或含锑的各种络合物。
6、如权利要求1所述的无析出聚丙烯阻燃母料，其特征在于：所述的分散剂是十二烷基苯黄酸钠或十二烷基苯硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚或聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯或聚乙烯醇或乙撑双硬脂酰胺。
7、一种用于制备权利要求1所述的阻燃母料的方法，其具体步骤如下：
(1)将一定比例的溴系有机阻燃剂和其协效阻燃剂(含锑化合物)以及分散剂共混加入到高搅机中，在50℃的温度下高速搅拌15分钟；
(2)然后加入特殊聚合物再充分搅拌10分钟；
(3)最后将共混物在料筒温度为220-250℃之间，螺杆转速为150转/分的双螺杆挤出机上挤出造粒，冷却后即得聚丙烯阻燃母料。
8、按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于：分散剂的用量占溴系阻燃剂用量的0.5-5％，特殊聚合物与溴系阻燃剂和锑系协效物的配比在1∶4和5∶5之间。
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