CN101550249A - 一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，该材料由以下成分按重量份组成：聚丙烯35－85份，玻璃纤维5－30份，包覆聚磷酸铵5－25份，多羟基化合物1－15份，三聚氰胺及其衍生物2－18份，大分子三嗪衍生1－15份，偶联剂0.1－8份，抗氧剂0.01－5份；该制备方法包括预混合、气流粉碎、混炼等工艺步骤。与现有技术相比，本发明赋予增强聚丙烯材料良好的阻燃性，大大拓宽了聚丙烯材料的使用范围，可以取代其他材料在电器、电子、建材等方面的使用，尤其是可以用之取代ABS和改性ABS等材料在无卤阻燃方面的应用，解决了使用ABS和改性ABS等材料方面无卤阻燃难题。

Description

一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂是一种新型通用的热塑性工程塑料，ABS树脂以其卓越的综合性能广泛用于汽车工业、电子电器工业、轻工家电、纺织和建筑等行业。由于ABS树脂是易燃材料，且燃烧时释放出大量的有毒气体和黑烟，这不仅会造成严重的财产损失，还会给人们的生命安全和生存环境带来极大威胁。如何解决ABS树脂易燃的问题已经成为大家研究的课题。
尤其现在随着《报废电子电气设备指令》(WEEE-200296EC)和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(RoHS-200295EC)、《电子信息产品污染控制管理办法》(中国的RoHS)指令的实施，全球无卤阻燃剂市场发展迅速。US 3,998,91、US 5,218,017、US 6,204,313等专利也介绍了ABS树脂的阻燃方法，但真正用无卤阻燃剂解决纯ABS树脂的阻燃剂迄今都没有走向市场。
随着ABS专用料的需求扩大，其无卤的需求也随着不断增加。而玻璃纤维增强PP的改性料，当玻璃纤维的用量达到目一个值时，其力学性能可以与ABS材料相媲美，这样研究玻璃纤维增强PP的无卤阻燃剂就成为目前研究的热点。现在关于PP的无卤阻燃剂的研究却有很多，尤其是PP膨胀型阻燃剂，最近发展起来的一个新型的无卤阻燃剂，它的阻燃机理是形成有效的膨胀炭层从而阻止易燃材料的燃烧。环保、新型、独特的燃烧机理成为大家研究的重点。US4,166,743、JP2002-60385、EP627,462、WO92 08758、WO 98/08898等介绍了用APP为主的聚丙烯膨胀型阻燃剂。但玻璃纤维增强PP的无卤膨胀型阻燃剂，当玻璃纤维用量达到5％使时，增强PP的燃烧级数就达不到UL-94 V-0级，远远不能满足阻燃要求高的领域的需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃烧性能达到UL-94 V-0级、综合性能高、成本低的无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，该材料由以下成分按重量份组成：聚丙烯35-85份，玻璃纤维5-30份，包覆聚磷酸铵5-25份，多羟基化合物1-15份，三聚氰胺及其衍生物2-18份，大分子三嗪衍生1-15份，偶联剂0.1-8份，抗氧剂0.01-5份。
所述的聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的聚丙烯。
所述的玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。
所述的包覆聚磷酸铵选自密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵中的任意一种。
所述的多羟基化合物选自季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、甘露醇、木糖醇、淀粉、β-环糊精、纤维素、三羟乙基异氰尿酸酯、PEPA、氰脲酸基低聚物、聚(1-亚甲基-2-咪唑酮)等中的任意一种。
所述的三聚氰胺及其衍生物选自三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐、磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐、双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐中的任意一种。
所述的大分子三嗪衍生物是羟烷氨基二胺三嗪齐聚物。
所述的偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。所述的硅烷偶联剂选自四乙烯基四甲基环四硅氧烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(二乙义三氨基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷等中的一种；所述的钛酸酯偶联剂选自三硬脂酰基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯、二(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、二(二辛氧基磷酰氧基)钛酸羟乙酸酯、二(二辛氧基亚磷酰氧)钛酸四乙丙酯、四辛氧基钛二{二(十三烷基亚磷酸酯)}、复合型单烷氧基钛酸酯等中的一种。
所述的抗氧剂选自1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚、4’4-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚、4’4-(二羟基-3，3’，5，5’-四叔丁基联苯)中的任意一种。
一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，按重量份将包覆聚磷酸铵5-25份、多羟基化合物1-15份、三聚氰胺及其衍生物2-18份，大分子三嗪衍生1-15份先在高速混合机中预混合，然后经过气流粉碎机粉碎得到无卤膨胀阻燃剂，再加入聚丙烯35-85份、偶联剂0.1-8份、抗氧剂0.01-5份、玻璃纤维5-30份经挤出机挤出混炼，得到无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料。
所述的混炼的温度为165-220℃，在挤出混炼时玻璃纤维、偶联剂和抗氧剂由挤出机的侧向加料口加入，其余料从挤出机的喂料器送入。
与现有技术相比，本发明采用一种膨胀型阻燃剂阻燃玻璃纤维增强的聚丙烯，赋予增强聚丙烯材料良好的阻燃性，达到UL-94V-0级。本发明的复合阻燃材料通过控制阻燃剂和玻璃纤维在聚丙烯中的含量，可以获得阻燃性好、成型收缩率大、低温不易开裂、冲击性能强、力学性能优良的复合材料。本发明大大拓宽了聚丙烯材料的使用范围，可以取代其他材料在电器、电子、建材等方面的使用，尤其是可以用之取代ABS和改性ABS等材料在无卤阻燃方面的应用，解决了使用ABS和改性ABS等材料方面无卤阻燃难题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，有必要指出的是以下实施例只是对本发明的进一步说明，而不是对本发明保护范围的限制。
实施例1～14和比较例1～2：
参见表1，按表1所列数据，将包覆聚磷酸铵、多羟基化合物、三聚氰胺及其衍生物，大分子三嗪衍生物先在高速混合机中预混合，然后经过气流粉碎机粉碎得到无卤膨胀阻燃剂，再将聚丙烯、上述得到的无卤阻燃剂、玻璃纤维、偶联剂，抗氧剂经挤出机挤出混炼，混炼温度为165-220℃，当混炼挤出时玻璃纤维、偶联剂和抗氧剂由挤出机的侧向加料口加入，其余料从挤出机的喂料器送入造粒，然后注塑制样，测试性能，所得结果也示于表1中，与比较例1和比较例2比较，可以看出本发明在阻燃性方面能达到UL-94 V-0级，且力学性能也与改性ABS的性能相差不大。
Figure A20081003551400081

Claims (11)

1.一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，该材料由以下成分按重量份组成：聚丙烯35-85份，玻璃纤维5-30份，包覆聚磷酸铵5-25份，多羟基化合物1-15份，三聚氰胺及其衍生物2-18份，大分子三嗪衍生1-15份，偶联剂0.1-8份，抗氧剂0.01-5份。
2.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的包覆聚磷酸铵选自密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的多羟基化合物选自季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、甘露醇、木糖醇、淀粉、β-环糊精、纤维素、三羟乙基异氰尿酸酯、PEPA、氰脲酸基低聚物、聚(1-亚甲基-2-咪唑酮)等中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的三聚氰胺及其衍生物选自三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐、磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐、双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的大分子三嗪衍生物是羟烷氨基二胺三嗪齐聚物。
8.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚、4’4-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚、4’4-(二羟基-3，3’，5，5’-四叔丁基联苯)中的任意一种。
10.一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，按重量份将包覆聚磷酸铵5-25份、多羟基化合物1-15份、三聚氰胺及其衍生物2-18份，大分子三嗪衍生1-15份先在高速混合机中预混合，然后经过气流粉碎机粉碎得到无卤膨胀阻燃剂，再加入聚丙烯35-85份、偶联剂0.1-8份、抗氧剂0.01-5份、玻璃纤维5-30份经挤出机挤出混炼，得到无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料。
11.根据权利要求10所述的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述的混炼的温度为165-220℃，在挤出混炼时玻璃纤维、偶联剂和抗氧剂由挤出机的侧向加料口加入，其余料从挤出机的喂料器送入。
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