CN101475717B - 一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法，该阻燃聚丙烯组合物足按照重量百分比，由聚丙烯80～90％、有机溴系阻燃剂5～10％、阻燃协效剂3～5％、抗氧剂0.1～0.5％、光稳定剂0.15～0.35％、酸吸收助剂0.3～1％和润滑剂0.3～0.5％组成，各组分在高速混合机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机中挤出造粒即得。本发明的阻燃聚丙烯组合物耐热氧老化性能优界、熔体强度高、易挤出成型、对模具腐蚀性小、性价比高，能满足汽车用波纹管对阻燃聚丙烯材料在挤出加工及使用过程中热氧稳定性和加工性的要求。

Description

一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
汽车用波纹管要求材料具有良好的阻燃性、耐热性、绝缘性、材料韧性，长期使用不会开裂。一般阻燃聚丙烯材料耐热性差，热环境下易开裂，难以满足长期热环境使用要求。
专利CN1346844介绍了硬聚氯乙烯双壁波纹管的制备物料，发明通过提高物料的润滑性，杜绝生产过程中的“分解”现象。该物料具有优良的低温塑化性能、脱模性，产品的冲击强度、环刚度、维卡软化温度显著改善。但很难避免由于加工过程中的硬聚氯乙烯分解产生的氯化氢造成对模具的腐蚀，并未对热老化性能予以考虑。但硬氯乙烯在加工过程中会分解产生氯化氢而腐蚀模具，且未考虑材料的耐热氧老化性能。
专利CN1817958涉及一种将硬石膏填充到聚氯乙烯中，用于制备双壁波纹管材的复合材料，该发明以表面进行化学改性的硬石膏作为填充料，增强硬石膏与载体树脂的相容性，使材料性能提高。由该方法值得的管材适用于工农业排水、排污、邮电通信、农业灌溉等行业。这种波纹管由于聚氯乙烯的热分解温度低，不能满足汽车波纹管长期高温使用要求。
专利CN2795602介绍一种煤矿用双壁波纹管材，所述双壁波纹管材由含有阻燃剂和抗静电母粒的聚乙烯内壁，与梯形或弧形波纹状的含有阻燃剂和抗静电母粒的聚乙烯外壁压合构成；管材具有很强的阻燃性能，无毒、耐腐蚀、质量轻、易安装、抗高压，适用于煤矿等高危险环境中；但由于聚乙烯的软化温度较低，使得材料很难使用在汽车的高温环境。
现有技术中提出的阻燃聚丙烯组合物虽然具有良好的阻燃性、绝缘性、材料韧性等特点，但是存在易腐蚀模具，耐热性能低等问题，不能满足汽车用波纹管对阻燃聚丙烯材料在挤出加工及使用过程中热氧稳定性和加工性的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种阻燃性好、耐热性优、材料韧性良好、具有较高的熔体强度、易于挤出成形、成本低廉的阻燃聚丙烯组合物。
本发明的另一个目的是提供上述阻燃聚丙烯组合物的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的阻燃聚丙烯组合物，是按重量百分比由80～90％聚丙烯、5～10％有机溴系阻燃剂、1～5％阻燃协效剂、0.1～0.5％抗氧剂、0.15～0.35％光稳定剂、0.3～1％酸吸收助剂和0.3～0.5％润滑剂组成。
上述聚丙烯是共聚聚丙烯，第二单体可以是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯1-庚烯，第二单体的含量为聚丙烯重量的3～5％；聚丙烯也可以是共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合物，其熔体流动速率为0.3～3g/10min。
上述有机溴系阻燃剂为四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚、四溴双酚S双(2，3-二溴丙基)醚、十溴联苯醚或十溴二苯乙烷。
上述阻燃协效剂可以为三氧化二锑、硼酸锌、五氧化二锑或它们的混合物。
上述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与硫代酯的复配物。受阻酚类抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(商品名1010)或β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(商品名1076)等等；硫代酯为硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTDP)、硫代二丙酸双十八酯(商品名DSTDP)等等，抗氧剂的加入起到改善材料耐热老化性能的作用。
上述光稳定剂分子量大于2000，如聚-{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5，-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6，-四甲基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-次氨基]}(商品名UV-944)、聚(1-羟乙基-2，2，6，6，-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯(商品名UV-622)等，光稳定剂的加入起到改善材料抗紫外性能的作用。
上述酸吸收剂为水滑石、高活性氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、氢氧化镁中的一种，酸吸收剂的加入起到减小阻燃剂对成型设备腐蚀的作用。
上述润滑剂为乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸、酰胺蜡等，润滑剂的加入起到改善加工性能的作用。
本发明的阻燃聚丙烯组合物，可按以下方法制备：
(1)按重量百分比称取原材料；
(2)将所有原材料放入高速混合机中混合1～2分钟；
(3)将混合的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的速度为50～100转/分，温度为180～200℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.本发明使用共聚聚丙烯，也可以是共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合物，因而材料具有良好的柔韧性；2.本发明以有机溴系阻燃剂为主阻燃剂、以三氧化二锑为辅助阻燃剂，提高阻燃效果，阻燃剂用量少，对材料的韧性影响小；3.本发明使用受阻酚类抗氧剂与硫代酯作为复配抗氧体系，使材料具有良好的高温热氧老化性能，保证材料在高温下的使用热性能稳定；4.本发明使用水滑石、高活性氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、氢氧化镁中的一种或它们的复合物作为酸吸收助剂，可以大大减小材料对模具的腐蚀。
具体实施方式
实施例1
将1755g聚丙烯B8101(燕山石化)、八溴醚阻燃剂(连云港传奇阻燃科技有限公司)160g，三氧化二锑协效阻燃剂60g、活性氢氧化镁(日本进口)6g、光稳定剂(UV-944)4g、抗氧剂(1010)3g、辅助抗氧剂(DLTDP)6g、硬脂酸锌6g，在高速混合机混合均匀，然后，在转速为50～100转/分钟的双螺杆挤出机于190℃挤出、冷却、切粒制得阻燃组合物。成型加工的样条性能如下：
拉伸强度25MPa       燃烧性UL94V-2
弯曲强度28MPa       相对密度0.94g/cm3
弯曲强度1100MPa     熔融指数0.7g/10min
冲击强度75KJ/m2     外观白色
测试条件：150℃，换气次数5～20次/小时烘箱，样条厚度为0.8mm：400小时内试样无开裂粉化现象。
实施例2
将900g聚丙烯B8101(燕山石化)、885g聚丙烯AS164(新加波TPC)、八溴醚阻燃剂(连云港传奇阻燃科技有限公司)140g，三氧化二锑协效阻燃剂45g、活性氢氧化镁(日本进口)6g、光稳定剂(UV-944)4g、抗氧剂(1010)4g、辅助抗氧剂(DSTDP)8g、硬脂酸锌8g，在高速混合机混合均匀，然后，在转速为50～100转/分钟的双螺杆挤出机于190℃挤出、冷却、切粒制得阻燃组合物。成型加工的样条性能如下：
拉伸强度26MPa      燃烧性UL94V-2
弯曲强度29MPa      相对密度0.94g/cm3
弯曲强度1050MPa    熔融指数0.8g/10min
冲击强度70KJ/m2    外观白色
测试条件150℃，换气次数5～20次/小时烘箱，样条厚度0.8mm：500小时内无开裂粉化现象。
实施例3
将1200g聚丙烯B8101(燕山石化)、600g聚丙烯AS164(新加波TPC)、八溴S醚阻燃剂(寿光海洋化工有限公司)120g，三氧化二锑协效阻燃剂40g、活性氢氧化镁(日本进口)6g、光稳定剂(UV-944)4g、抗氧剂(1010)6g、辅助抗氧剂(DSTDP)12g、硬脂酸锌7g，在高速混合机混合均匀，然后，在转速为50～100转/分钟的双螺杆挤出机于190℃挤出、冷却、切粒制得阻聚组合物。成型加工的样条性能如下：
拉伸强度24MPa      燃烧性UL94V-2
弯曲强度27MPa      相对密度0.94g/cm3
弯曲强度1050MPa    熔融指数0.6g/10min
冲击强度80KJ/m2    外观白色
测试条件150℃，换气次数5～20次/小时烘箱，样条厚度0.8mm：800小时内无开裂粉化现象。

Claims (6)

1.一种阻燃聚丙烯组合物，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：
聚丙烯         80～90％
有机溴系阻燃剂 5～10％
阻燃协效剂     1～5％
抗氧剂         0.1～0.5％
光稳定剂       0.15～0.35％
酸吸收助剂     0.3～1％
润滑剂         0.3～0.5％
上述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与硫代酯的复配物；
所述聚丙烯是共聚聚丙烯，第二单体是：1-丁烯、1-戊烯、1-己烯或1-庚烯，第二单体的含量为聚丙烯重量的3～5％；或是共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的混合物；所述聚丙烯的熔体流动速率为0.3～3g/10min；
所述阻燃协效剂为三氧化二锑；
所述酸吸收剂为硬脂酸锌、氢氧化镁。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于所述有机溴系阻燃剂为四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚、四溴双酚S双(2，3-二溴丙基)醚、十溴联苯醚或十溴二苯乙烷。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于所述受阻酚类抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯；所述硫代酯为硫代二丙酸二月桂酸酯、硫代二丙酸双十八酯。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于所述光稳定剂为聚-{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5，-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6，-四甲基哌啶基)-次氨基]-六亚甲基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-次氨基]}、聚(1-羟乙基-2，2，6，6，-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于所述润滑剂为乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸或酰胺蜡。
6.权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按重量百分比称取原材料；
(2)将所有原材料放入高速混合机中混合1～2分钟；
(3)将混合的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的速度为50～100转/分，温度为180～200℃。
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