CN101701096A - 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents
一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101701096A CN101701096A CN200910310698A CN200910310698A CN101701096A CN 101701096 A CN101701096 A CN 101701096A CN 200910310698 A CN200910310698 A CN 200910310698A CN 200910310698 A CN200910310698 A CN 200910310698A CN 101701096 A CN101701096 A CN 101701096A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polypropylene material
- flame retardant
- preparation
- parts
- vermiculite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明公开了一种阻燃聚丙烯材料的制备方法。这种阻燃聚丙烯材料是先将未膨胀蛭石粉用钛酸酯偶联剂进行表面处理，然后与膨胀型阻燃剂、聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐进行熔融共混而得到。这种新型阻燃材料具有比单独使用同量的膨胀型阻燃剂更高的阻燃性能，氧指数最高可达37(v％)，力学性能变化不大，成本更加低廉。与PP基体材料相比，这种阻燃材料的拉伸强度保持率＞75％，冲击强度保持率＞67％，适合用于有阻燃要求的运输工具、建筑材料等。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料的制备方法，特别是一种阻燃聚丙烯材料的制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)具有良好的力学性能、耐化学腐蚀及耐热性能，已成为牌号众多，用量最为广泛的通用塑料之一。PP化学结构决定其极易燃烧，氧指数仅为18，在许多场合如运输工具、建筑材料方面使用时需要进行阻燃改性。由于燃烧时释放出有毒气体，含卤素类阻燃剂用量正在逐渐减少。清洁、无卤、高效阻燃剂是阻燃剂的发展方向。膨胀型阻燃剂(IFR)由于具有无毒、低烟、与聚合物相容性较好、低密度等优点受到广泛关注。IFR一般由酸源、气源和炭源三部分组成。聚磷酸铵是最常用的酸源和气源，季戊四醇类多羟基化合物是最常用的炭源。IFR的阻燃机理是当被加热到200℃以上时，酸源分解产生酸性物质与多羟基化合物成酯最后脱磷成炭，同时催化聚合物脱氢与IFR相互作用而成炭。气源分解后产生的气体使产生的炭层发泡，提高炭层的隔热隔氧作用和抑制聚合物分解后产生的可燃性液气体通过，从而起到抑制火焰传播的阻燃作用。郝建薇在文献(新型阻燃技术在聚丙烯中的应用，中国塑料，1998，12(5)：75-81)中报道了仅采用传统的聚磷酸铵与季戊四醇复配成IFR对聚丙烯进行阻燃改性，当IFR含量为30％时，体系的氧指数仅为27.5，垂直燃烧等级为V-2级。IFR的阻燃效率仍然不够高，同时价格相对昂贵，采用各种协效剂与其协同提高其阻燃效率意义重大。
作为具有一定阻燃作用的价廉天然矿物，层状硅酸盐已被广泛用作塑料的填料。据文献(Bartholmai M，Schartel.Layered silicate polymer nanocomposites：new approachor illusion for fire residency？Investigations of the potentials and the tasksusing a model system，Polym.Adv.Technol.2004；15：355-364)报道，目前研究较多的蒙脱土类层状硅酸盐对于提高阻燃体系的氧指数几乎没有帮助，只是可以在一定程度上降低阻燃体系的热释放速率峰值和抗滴落。中国专利CN10045437C公开了以0.5％～5％的有机蒙脱土与化学降解改性聚丙烯树脂进行熔融共混制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料用于生产阻燃聚丙烯纤维，但并未报道复合材料的氧指数等阻燃性能。中国专利CN101376727A公开了采用膨胀型阻燃剂，有机改性蒙脱土，稀土氧化物共同阻燃PP的方法，当总的阻燃剂用量为28％，有机蒙脱土含量为2％，稀土氧化物含量为1％时，氧指数只能达到32.5，有机蒙脱土和稀土氧化物的引入对于提高体系的氧指数效果并不明显。目前已见报道的常规层状硅酸盐协同膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的氧指数未达到35以上。
蛭石(Vermiculite)是一种可膨胀的、层间含有水分子和可交换性阳离子的二八面体和三八面体层状硅酸盐矿物。蛭石被突然加热到300℃左右时，其间水分子受到高温灼烧，会使蛭石沿其晶体的c轴产生虫似的剥落，同时体积增大6-15倍。膨胀剥分后的蛭石密度小、隔热隔音性能突出、吸附性能强，使其在轻质材料、防火、隔热隔音和吸附剂等方面得以广泛的应用。目前蛭石用于防火材料时主要是经膨胀处理后与其它无机材料如水泥等一起复合制备防火砖，防火板，防火墙等。中国专利CN1216007C公开了将蛭石与无机复合凝胶材料、空心漂珠、粉煤灰等复合制作非承重墙，耐火极限达3小时。中国专利CN101200380A公开了膨胀蛭石与无机防火纤维，硅酸盐水泥等复合制成隧道轻质无机防火复合材料，耐火时间可达3小时。
蛭石热膨胀时会失水，具有一定的降温作用。同时其膨胀温度区间与IFR的膨胀温度区间是一致的，膨胀后的无机硅酸盐膨胀结构比IFR膨胀炭层强度更高，更耐热，可以起到提高IFR膨胀炭层质量的作用，提高其阻燃效果。利用蛭石的热膨胀过程和膨胀后的产物与IFR协同阻燃聚丙烯尚未见有专利报道。同时，蛭石是天燃矿物，开采后直接粉碎就可使用，成本低廉。我国部分地区蛭石纯度高且储量丰富，将蛭石作为塑料阻燃协效剂，开拓其高附加值应用领域意义重大。
发明内容
本发明的目的在于利用蛭石高温受热失水而膨胀的特性与膨胀型阻燃剂协同来提高聚丙烯的阻燃性能，提供一种阻燃性能良好，力学性能可满足使用要求，成本较低的无卤阻燃聚丙烯材料。
本发明一种阻燃聚丙烯材料的制备方法如下，以下均以重量份表示：
(1)将100份钛酸酯偶联剂溶解在100～150份有机溶剂中配成钛酸酯偶联剂溶液，将1～3份钛酸酯偶联剂溶液加入到100份蛭石粉中在高速混合机中90～140℃下混合10～30分钟，得到表面偶联处理过的蛭石粉；
(2)将100份聚丙烯，42～49份膨胀型阻燃剂，10～20份聚丙烯接枝马来酸酐，1～8份表面偶联处理过的蛭石粉混合均匀后在密炼机中180～210℃下，50～200转/分转速下熔融共混5～10分钟后取出得到阻燃聚丙烯材料或在平行同向双螺杆挤出机中共混挤出造粒得到阻燃聚丙烯材料，其挤出工艺为一区170～180℃，二区180～200℃，三区190～210℃，四区190～200℃，螺杆转速200～300r/min，喂料频率18～25Hz，得到一种阻燃聚丙烯材料。
本发明所使用的聚丙烯是均聚聚丙烯或加入1-3wt％乙烯进行共聚的共聚聚丙烯，熔融指数为1.5～10g/10min。
本发明所使用的膨胀型阻燃剂是由聚磷酸铵与一种成炭剂按重量比3∶1组成的，成炭剂为季戊四醇、二季戊四醇或三季戊四醇。
本发明所使用的蛭石为未经过膨胀处理的天然蛭石粉，目数为200～500目。
本发明所使用的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯或异丙基烷基苯磺酰钛酸酯。
本发明所使用的有机溶剂为70#溶剂油、90#溶剂油、120#溶剂油、乙醇或丙酮。
本发明一种阻燃聚丙烯材料的制备方法中，在100份聚丙烯中加入42份膨胀型阻燃剂，8份异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯偶联剂处理过的蛭石粉在密炼机中经190℃，100转/分，熔融共混6分钟制得阻燃聚丙烯材料可以使聚丙烯的氧指数从18提高到37，同时拉伸强度达26.5MPa，冲击强度达25.9J/m。而使用50份膨胀型阻燃剂，聚丙烯的氧指数仅为30，拉伸强度为28.3MPa，冲击强度为25J/m。蛭石热膨胀时会失水，具有一定的降温作用。同时其膨胀温度区间与IFR的膨胀温度区间是一致的，膨胀后的无机硅酸盐膨胀结构比IFR膨胀炭层强度更高，更耐热，可以起到提高IFR膨胀炭层质量的作用，提高其阻燃效果。与单纯使用常规膨胀型阻燃剂相比，本发明具有阻燃性能更好，成本更加低廉的优势，阻燃材料力学性能变化不大。与PP基体材料相比，这种阻燃材料的拉伸强度保持率＞75％，冲击强度保持率＞67％，适合用于有阻燃要求的运输工具、建筑材料等。
具体实施方式：
下面的实施实例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
以下实施例所采用的聚丙烯为镇海炼化的T30S，熔融指数3.8g/10min，聚丙烯接枝马来酸酐为上海日之升的CMG9801，接枝率为1％，膨胀型阻燃剂由聚磷酸铵与季戊四醇按3∶1重量比复配而成，聚磷酸铵为德国克莱恩的AP422，季戊四醇为上海国药试剂集团的化学纯试剂，蛭石为灵寿县中科矿业公司的325目未膨胀蛭石粉，钛酸酯偶联剂为常州吉耐助剂厂的异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯，溶剂油为市售的120#溶剂油，所用的密炼机为哈克Rheomix密炼机，所使用的双螺杆挤出机为南京广达橡塑机械厂的SHJ-35同向平行双螺杆挤出机，长径比40/1。
实施例1-4：
(1)将100份钛酸酯偶联剂溶解在100份溶剂油中配成钛酸酯偶联剂溶液，将3份钛酸酯偶联剂溶液加入到100份蛭石粉中在高速混合机中110℃下高速混合15分钟，得到表面偶联处理的蛭石粉。
(2)按照表1的配方将各组分混合均匀后在密炼机中190℃下，100转/分，熔融共混6分钟，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料性能测试结果见表2。
实施例5：
蛭石的表面处理过程同实施例1-4。
按照表1的配方将各组分混合均匀后将混合物料加入平行同向双螺杆挤出机中共混挤出造粒得到阻燃聚丙烯材料，其挤出工艺为一区180℃，二区190℃，三区200℃，四区195℃，螺杆转速260r/min，喂料频率20Hz。所得材料的性能测试结果见表2所示。
对比例1：
仅采用膨胀型阻燃剂制备阻燃聚丙烯材料。
按照表1的配方将各组分混合均匀后，在密炼机中于190℃，100转/分，熔融共混6分钟后出料，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料的性能测试结果见表2所示。
对比例2：
仅采用蛭石制备阻燃聚丙烯材料。
蛭石的表面处理过程同实施例1-4。
按照表1的配方将各组分混合均匀后，在密炼机中于190℃，100转/分，熔融共混6分钟后出料，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料的性能测试结果见表2所示。
从表2中的数据可以看出，随着阻燃剂中蛭石含量的提高，阻燃材料的氧指数升高，当蛭石含量达到5份时，氧指数不再提高。阻燃材料的力学性能变化不大。通过同样配方不同加工方法的实施例4和实施例5对比可见，采用双螺杆挤出机得到的阻燃材料的力学性能更好。
表1阻燃聚丙烯材料配方
表2阻燃聚丙烯材料性能
| 项目 | 测试标准 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 |
| 氧指数(v％) | GB/T2406 | 32 | 35 | 37 | 37 | 36 | 30 | 20 |
| 垂直燃烧等级 | GB/T2408 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | 无级别 |
| 拉伸强度(MPa) | ASTM D638 | 27.1 | 26.4 | 26.2 | 26.5 | 32 | 28.3 | 26 |
| 断裂伸长率(％) | ASTM D638 | 86 | 60 | 85 | 74 | 90 | 83 | 55 |
| 冲击强度(J/m) | ASTM D256 | 22.0 | 23.5 | 27.7 | 25.9 | 29.3 | 25 | 21.5 |
注：纯PP力学性能测试结果为拉伸强度34.3MPa，冲击强度32.8J/m，断裂伸长率580％。
Claims (6)
1.一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于制备方法如下，以下均以重量份表示：
(1)将100份钛酸酯偶联剂溶解在100～150份有机溶剂中配成钛酸酯偶联剂溶液，将1～3份钛酸酯偶联剂溶液加入到100份蛭石粉中在高速混合机中90～140℃下混合10～30分钟，得到表面偶联处理过的蛭石粉；
(2)将100份聚丙烯，42～49份膨胀型阻燃剂，10～20份聚丙烯接枝马来酸酐，1～8份表面偶联处理过的蛭石粉混合均匀后在密炼机中180～210℃下，50～200转/分转速下熔融共混5～10分钟后取出得到阻燃聚丙烯材料或在平行同向双螺杆挤出机中共混挤出造粒得到阻燃聚丙烯材料，其挤出工艺为一区170～180℃，二区180～200℃，三区190～210℃，四区190～200℃，螺杆转速200～300r/min，喂料频率18～25Hz，得到一种阻燃聚丙烯材料。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征是聚丙烯为均聚聚丙烯或加入1-3wt％乙烯进行共聚的共聚聚丙烯，熔融指数为1.5～10g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征是膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵与一种成炭剂按重量比3∶1组成的。成炭剂为季戊四醇、二季戊四醇或三季戊四醇。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征是蛭石为未经过膨胀处理的天然蛭石粉，目数在200～500目。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征是所采用的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基烷基苯磺酰钛酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征是有机溶剂为70#溶剂油、90#溶剂油、120#溶剂油、乙醇或丙酮。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910310698A CN101701096A (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910310698A CN101701096A (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101701096A true CN101701096A (zh) | 2010-05-05 |
Family
ID=42156026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910310698A Pending CN101701096A (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101701096A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102226027A (zh) * | 2011-06-17 | 2011-10-26 | 江苏瑞阳化工股份有限公司 | 一种基于三季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂及其制备方法 |
| CN102911435A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-02-06 | 常州大学 | 一种阻燃型聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN103087553A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-08 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 一种顺丁烯二酸酐接枝改性埃洛石纳米管及其制备方法 |
| CN103483878A (zh) * | 2013-09-09 | 2014-01-01 | 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 | 一种白云石质凹凸棒石复合增强阻燃剂及其制备方法 |
| CN105839418A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-10 | 安徽皖翎羽绒制品有限公司 | 一种长效阻燃羽绒的处理方法 |
| CN109721838A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-07 | 会通新材料股份有限公司 | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116180256A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-30 | 湖北博韬合纤有限公司 | 一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法 |
-
2009
- 2009-11-30 CN CN200910310698A patent/CN101701096A/zh active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102226027A (zh) * | 2011-06-17 | 2011-10-26 | 江苏瑞阳化工股份有限公司 | 一种基于三季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂及其制备方法 |
| CN102226027B (zh) * | 2011-06-17 | 2013-03-20 | 江苏瑞阳化工股份有限公司 | 一种基于三季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂及其制备方法 |
| CN102911435A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-02-06 | 常州大学 | 一种阻燃型聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN103087553A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-08 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 一种顺丁烯二酸酐接枝改性埃洛石纳米管及其制备方法 |
| CN103483878A (zh) * | 2013-09-09 | 2014-01-01 | 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 | 一种白云石质凹凸棒石复合增强阻燃剂及其制备方法 |
| CN103483878B (zh) * | 2013-09-09 | 2015-04-01 | 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 | 一种白云石质凹凸棒石复合增强阻燃剂及其制备方法 |
| CN105839418A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-10 | 安徽皖翎羽绒制品有限公司 | 一种长效阻燃羽绒的处理方法 |
| CN109721838A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-07 | 会通新材料股份有限公司 | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116180256A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-30 | 湖北博韬合纤有限公司 | 一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法 |
| CN116180256B (zh) * | 2023-03-06 | 2023-09-19 | 湖北博韬合纤有限公司 | 一种阻燃型丙纶短纤维及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101701096A (zh) | 一种阻燃聚丙烯材料的制备方法 | |
| CN100419018C (zh) | 膨胀型阻燃玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN102174223B (zh) | 一种阻燃发泡聚乙烯材料及其制备方法 | |
| CN103554595B (zh) | 无卤阻燃剂、无卤阻燃聚烯烃组合物及其应用 | |
| CN102492232B (zh) | 一种膨胀石墨聚苯板的制备方法 | |
| CN107641220A (zh) | 一种氧化石墨烯改性的氢氧化物阻燃剂及其制备方法 | |
| CN102020801B (zh) | 一种无卤阻燃聚乙烯发泡塑料及制备方法 | |
| CN111138716B (zh) | 阻燃剂及木塑复合材料 | |
| CN102477184B (zh) | 一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN107936410A (zh) | 一种无卤阻燃木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN101148527A (zh) | 纳米无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN102634256A (zh) | 一种水性膨胀型隧道防火防霉涂料 | |
| CN101928448A (zh) | 一种纳米复合阻燃增强聚酯工程塑料及其制备方法 | |
| CN104592674A (zh) | 一种聚氯乙烯a级防火阻燃室内装饰材料 | |
| CN103073775B (zh) | 一种环保阻燃抗静电聚乙烯管道的制备方法 | |
| CN107641221A (zh) | 一种氢氧化物改性的可膨胀石墨阻燃剂及其制备方法 | |
| CN101899219A (zh) | 一种阻燃木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN105566811A (zh) | 一种pvc木塑复合材料的复合无卤阻燃抑烟剂及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | Improving the fire performance of structural insulated panel core materials with intumescent flame-retardant epoxy resin adhesive | |
| CN102911435A (zh) | 一种阻燃型聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN101838402A (zh) | 一种纳米改性复合阻燃剂的制备方法 | |
| CN106519421A (zh) | 一种阻燃型复合片材及其制备方法 | |
| CN101704982A (zh) | 一种阻燃高抗冲聚苯乙烯复合物及其制备方法 | |
| CN103923405A (zh) | 一种用于可发性聚苯乙烯材料的阻燃添加剂 | |
| Wei et al. | Halogen-free flame retardants for wire and cable applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100505 |