CN101735514A - 阻燃聚丙烯材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃聚丙烯材料及制备方法，其目的是在保持和提高PP的机械性能的前提下，改善它的阻燃体系，提高它的阻燃性。技术方案是，一种阻燃聚丙烯材料，所述材料包括下述组分，以质量份数计，聚丙烯60-70份，抗氧剂0.3-0.5份，无卤膨胀型阻燃剂22-28份，接枝聚丙烯2-6份，润滑剂0.5-0.7份，填料12-17份。经实验表明，本发明阻燃聚丙烯材料的机械性能得以提高，阻燃性优良。

Description

阻燃聚丙烯材料及制备方法
技术领域
本发明涉及塑料材料，具体地说，涉及一种阻燃聚丙烯材料及制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种热塑性塑料，比重轻，成品表面硬度大，弹性高，耐热性、化学稳定性、绝缘性良好，被广泛用于生产、生活的诸多领域，是最有希望实现通用塑料工程化的塑料品种之一。但是PP极易燃烧，极限氧指数(LOI)仅为17.4～18.5，且燃烧时融滴严重，容易传播火焰引起火灾，使其应用存在不安全因素。这就使得PP在电子电气、通讯器材、家用电器、汽车电器、建筑材料等行业应用受到限制，为符合阻燃特性要求，必须对PP进行改性。通过添加阻燃剂提高PP的阻燃性能是扩大其应用范围的有效途径。
目前，应用范围最广的是卤系阻燃剂，但是卤系阻燃剂由于发烟量大且释放出来的HX气体具有高腐蚀性，往往发生二次灾害。为此，非卤化已成为阻燃剂开发应用的主要趋势。聚丙烯用无卤阻燃剂主要分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂有金属氢氧化物，如氢氧化铝、氢氧化镁等。但其存在添加量大、极大地降低PP的力学性能等缺点。而有机类磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂(IFR)以其添加量较少且对PP的力学性能和电性能影响较小、综合性能较好等优点正逐渐受到人们的关注，尤其在解决聚烯烃阻燃化的熔滴这一难题上具有与其它阻燃剂不可比拟的优势，加之人们对阻燃剂“无卤化”呼声日高以及相关法规的完善，给IFR的发展提供了机遇。
在现有技术中，虽然提高了PP材料的阻燃性，但是并没有对阻燃材料的力学性能加以提高。虽然，有些技术方案阻燃性能达到UL94-V0级，但是PP材料的力学性能尚不理想，不能达到一些特定产品的规定要求。
发明内容
本发明提供了一种阻燃聚丙烯材料及制备方法，其目的是在保持和提高PP的机械性能的前提下，改善它的阻燃体系，提高它的阻燃性。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述材料包括下述组分，以质量份数计，聚丙烯60-70份，抗氧剂0.3-0.5份，无卤膨胀型阻燃剂22-28份，接枝聚丙烯2-6份，润滑剂0.5-0.7份，填料12-17份。
所述无卤膨胀型阻燃剂按聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺按6∶1∶3比例混合均匀后，并经80℃-90℃烘3.5-4.5h得到。
所述抗氧剂为抗氧剂1010，或抗氧剂168中的至少一种。
所述润滑剂为硬脂酸钙、或硬脂酸锌中的至少一种。
所述填料为滑石粉，所述滑石粉的目数范围为800-1250目。
一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，所述方法按下述步骤进行：
(1)将聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺按6∶1∶3比例加入到混合机中，混合均匀后，80℃-90℃烘3.5-4.5h得到无卤膨胀型阻燃剂；
(2)将聚丙烯，接枝聚丙烯，填料按规定比例配料，78℃-82℃干燥4～8h，然后按规定配比加入无卤膨胀型阻燃剂、润滑剂和抗氧剂，在高速混合机中充分混合后，加入到挤出机混炼、出条冷却至室温，吹风干燥，造粒。
所述挤出机为双螺杆挤出机，所述挤出机各温区温度设置如下：145℃，150℃，170℃，185℃，190℃，190℃，185℃。
膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要成分的无卤阻燃剂，本发明的无卤膨胀型阻燃剂的阻燃机理为：当聚磷酸铵(APP)受热分解时，生成具有脱水作用的磷酸和焦磷酸，使多元醇酯化，脱水炭化，反应产生的水蒸气和氨气形成一层多孔膨胀炭层。正是由于IFR膨胀成炭，减少了可燃性气体和烟雾的释放、限制氧气扩散到聚合物表面，有效地阻止了聚合物燃烧产生的熔融滴落行为，阻止了火焰的传播，达到阻燃目的。
根据膨胀型阻燃剂的阻燃机理，要形成阻燃性能优异的膨胀炭层，成炭、发泡以及聚合物热变化的温度必须匹配。同时膨胀型阻燃剂各成分间的配比对阻燃性能有很大的影响。本发明中的无卤膨胀型阻燃剂采用聚磷酸铵为碳源，季戊四醇为酸源，三聚氰胺为气源，采用合适的物料配比，使阻燃剂的阻燃效率得以提高，从而使PP复合材料在阻燃剂含量较低的情况下，具有较高的阻燃性，而且对它的物理机械性能影响甚小。
附图说明
图1是本发明阻燃聚丙烯材料的制备方法流程图。
具体实施方式
实施1，单位：kg。
聚丙烯粒子65份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧剂168 0.2份，无卤膨胀型阻燃剂25份，接枝聚丙烯4份，硬脂酸钙0.6份，滑石粉15份。
实施2，单位：kg。
聚丙烯粒子：63份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧剂168 0.2份，无卤膨胀型阻燃剂27份，接枝聚丙烯4份，硬脂酸锌0.6份，滑石粉15份。
实施3，单位：kg。
聚丙烯粒子61份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧剂168 0.2份，无卤膨胀型阻燃剂27份，接枝聚丙烯6份，硬脂酸钙0.6份，滑石粉15份。
实施4，单位：kg。
聚丙烯粒子60份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧剂168 0.2份，无卤膨胀型阻燃剂30份，接枝聚丙烯6份，硬脂酸钙0.3份，硬脂酸锌0.3份，滑石粉15份。
实施5，单位：kg。
聚丙烯粒子70份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧剂168 0.2份，无卤膨胀型阻燃剂27份，接枝聚丙烯6份，硬脂酸钙0.7份，滑石粉17份。
实施6，单位：kg。
聚丙烯粒子60份，抗氧剂1010 0.15份，抗氧剂168 0.15份，无卤膨胀型阻燃剂27份，接枝聚丙烯2份，硬脂酸钙0.5份，滑石粉12份。
上述实施例中，所述无卤膨胀型阻燃剂按聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺按6∶1∶3比例混合均匀后，并经85℃烘4h得到。
上述实施例中，所述滑石粉的目数范围为800-1250目。
参见图1，上述实施例1-6的制备方法步骤如下：
(1)将聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺按6∶1∶3比例加入到混合机中，混合均匀后，80℃-90℃烘3.5-4.5h得到无卤膨胀型阻燃剂；
(2)将聚丙烯，接枝聚丙烯，填料按规定比例配料，80℃干燥6h，然后按规定配比加入无卤膨胀型阻燃剂、润滑剂和抗氧剂，在高速混合机中充分混合后，加入到挤出机混炼、出条冷却至室温，吹风干燥，造粒。
所述挤出机为双螺杆挤出机，所述挤出机各温区温度设置如下：145℃，150℃，170℃，185℃，190℃，190℃，185℃。
实施例1-5的性能指标如下：
Figure G2009102653196D00041
相关测试方法和标准：
1、GB/T1040-1992：拉伸强度测试国家标准，《塑料拉伸性能试验方法》。
2、GB/T9341-2000：弯曲强度测试国家标准，《塑料弯曲性能试验方法》。
3、GB/T1043-1993：冲击性能测试国家标准，《硬质塑料冲击试验方法》。
4、采用UL-94试验标准对材料的阻燃性进行测试。
通过上表可知，本发明阻燃聚丙烯材料的机械性能得以提高，阻燃性优良。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述材料包括下述组分，以质量份数计，聚丙烯60-70份，抗氧剂0.3-0.5份，无卤膨胀型阻燃剂22-28份，接枝聚丙烯2-6份，润滑剂0.5-0.7份，填料12-17份。
2.根据权利要求1所述一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述无卤膨胀型阻燃剂按聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺按6∶1∶3比例混合均匀后，并经80℃-90℃烘3.5-4.5h得到。
3.根据权利要求1所述一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010，或抗氧剂168中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙、或硬脂酸锌中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述填料为滑石粉，所述滑石粉的目数范围为800-1250目。
6.一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述方法按下述步骤进行：
(1)将聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺按6∶1∶3比例加入到混合机中，混合均匀后，80℃-90℃烘3.5-4.5h得到无卤膨胀型阻燃剂；
(2)将聚丙烯，接枝聚丙烯，填料按规定比例配料，78℃-82℃干燥4～8h，然后按规定配比加入无卤膨胀型阻燃剂、润滑剂和抗氧剂，在高速混合机中充分混合后，加入到挤出机混炼、出条冷却至室温，吹风干燥，造粒。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述挤出机为双螺杆挤出机，所述挤出机各温区温度设置如下：145℃，150℃，170℃，185℃，190℃，190℃，185℃。
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