CN101805480A - 阻燃聚丙烯材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法，阻燃聚丙烯材料按重量百分比由下述原料制成：聚丙烯75.5～83.7％、热塑性弹性体6～10％、相容剂3～7％、白油0.2％、阻燃剂4～6％、润滑剂0.6～1％、抗氧剂0.3％。按上述重量百分比称取各原料后，混合均匀，经双螺杆机熔融挤出，造粒。本发明的方法工艺简单，成本低廉，得到的阻燃聚丙烯材料具有高流动、高抗冲、低密度、高光泽的特点，可用于空调、洗衣机、冰箱、电视机等家电领域。

Description

阻燃聚丙烯材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，更具体地说，涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是五大工程塑料之一，其作为一种通用塑料，具有质量轻、易于加工成型、耐热、耐腐蚀、机械性能好等优点，应用十分广泛，然而聚丙烯遇火极易燃烧，而且发热量高、燃烧速度快，并有发烟等现象，因而应用领域到了限制。
在家电行业中，对使用材料的阻燃性要求很高，因此对在家电中使用的聚丙烯材料进行阻燃改性是十分必要的。
目前，改性的阻燃聚丙烯材料在家电领域应用虽广泛，但现有技术中的阻燃聚丙烯材料，阻燃剂添加量大，而且密度大，外观光泽度低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低密度、高光泽、阻燃性好的阻燃聚丙烯材料。
本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种阻燃聚丙烯材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阻燃聚丙烯材料，按重量百分比由下述组分组成：
聚丙烯                        75.5～83.7％
热塑性弹性体                  6～10％
相容剂                        3～7％
白油                          0.2％
阻燃剂                        4～6％
润滑剂                        0.6～1％
抗氧剂                        0.3％。
在本发明所述的阻燃聚丙烯材料中，所述聚丙烯为熔体流动速率大于9g/10min和悬臂粱缺口冲击强度大于100J/M的高流动、高抗冲的聚丙烯。其中熔体流动速率按照ASTM D-1238标准测试，悬臂粱缺口冲击强度(IZOD缺口冲强度)按照ASTM D-256标准测试。
在本发明所述的阻燃聚丙烯材料中，所述热塑性弹性体为聚烯烃弹性体(POE)。
在本发明所述的阻燃聚丙烯材料中，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(马来酸酐接枝PP)。
在本发明所述的阻燃聚丙烯材料中，所述阻燃剂为自制溴氮复配型高效阻燃剂，按重量百分比包含异氰尿酸蜜胺盐66％、八溴醚33％、乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.8％和硅烷偶联剂0.2％。
在本发明所述的阻燃聚丙烯材料中，所述润滑剂为聚乙烯蜡(PE蜡)或氧化聚乙烯蜡(OP蜡)。
在本发明所述的阻燃聚丙烯材料中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按重量比1∶1～3复配得到，优选使用四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，如抗氧剂1010，和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，如抗氧剂168，按重量比1∶1～3复配得到。
一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
①按前述的重量百分比称取聚丙烯、热塑性弹性体、相容剂、白油、阻燃剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧剂；
②将步骤①中所有原料混合均匀；
③将步骤②中得到的混合原料加入双螺杆机，经熔融挤出，造粒，工艺条件为：一区温度为175～210℃，二区温度为175～210℃，三区温度为175～210℃，四区温度为175～210℃，机头温度210～230℃，停留时间2～3min，压力为12～18MPa。
实施本发明的阻燃聚丙烯材料，具有以下有益效果：采用自制复配阻燃剂，聚丙烯材料不仅具有高流动性、高抗冲击强度等优异的物理力学性能，而且获得了低密度、高光泽的特点，可用于空调、风扇、洗衣机、冰箱、电视机等家电的制造。
本发明的阻燃聚丙烯材料的制备方法，制备工艺简单，成本低廉。
具体实施方式
为了便于对本发明的进一步理解，现结合实施例对本发明进行详细描述：
在下列实施例中，PP选自新加坡聚烯烃私营公司(产品型号为AW564)或中国茂名石化(产品型号为EPC30R-H)；POE选自美国杜邦公司，产品牌号为8150或8180；马来酸酐接枝聚丙烯选自沈阳四维高聚物塑胶有限公司(产品型号为SWJ-1B)或佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司(产品型号为PC-1)；白油为韩国双龙基础油，型号为70SN或60SN；阻燃剂为自制复配阻燃剂，其中异氰尿酸密胺盐选自南通意特化工有限公司，八溴醚选自莱州迪龙化工有限公司，乙撑双硬脂酰胺选自产地印尼，硅烷偶联剂选自杭州沸点化工有限公司；润滑剂选用泰国产PE蜡或科莱恩化工有限公司OP蜡；抗氧剂选用台湾双键化工集团抗氧剂1010和抗氧剂168。
本发明中，阻燃剂的制备如下：按重量百分比称取异氰尿酸密胺盐66％、八溴醚33％、乙撑双硬脂酰胺0.8％和硅烷偶联剂0.2％，加入高速混合机中初混，温度由常温升至75℃，然后放料冷却至常温备用。其中，所用硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
制备聚丙烯材料时，按重量比称取各原料加入低速混合器中混合3～5min，混合充分，然后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒。
实施例1：
按下述重量百分比称取各原料进行混合：PP 81.9％、POE 10％、相容剂3％、白油0.2％、阻燃剂4％、润滑剂0.6％、抗氧剂0.3％，其中，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1∶2自制复配得到。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆机各加温区温度设置分别为：一区温度：175℃；二区：175℃；三区：195℃；四区：195℃；机头：210℃；停留时间2min。压力为15MPa。
实施例2：
按下述重量百分比称取各原料进行混合：PP 83.7％、POE 7％、相容剂4％、白油0.2％、阻燃剂4％、润滑剂0.8％、抗氧剂0.3％，其中，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1∶2自制复配得到。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆机各加温区温度设置分别为：一区温度：210℃；二区：195℃；三区：175℃；四区：210℃；机头：230℃；停留时间3min。压力为12MPa。
实施例3：
按下述重量百分比称取各原料进行混合：PP 82.8％、POE 6％、相容剂5％、白油0.2％、阻燃剂5％、润滑剂0.7％、抗氧剂0.3％，其中，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1∶2自制复配得到。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆机各加温区温度设置分别为：一区温度：195℃；二区：210℃；三区：210℃；四区：175℃；机头：220℃；停留时间2.5min。压力为18MPa。
实施例4：
按下述重量百分比称取各原料进行混合：PP 80.6％、POE 7％、相容剂6％、白油0.2％、阻燃剂5％、润滑剂0.9％、抗氧剂0.3％，其中，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1∶1自制复配得到。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆机各加温区温度设置分别为：一区温度：175℃；二区：175℃；三区：195℃；四区：195℃；机头：210℃；停留时间2min。压力为15MPa。
实施例5：
按下述重量百分比称取各原料进行混合：PP 75.5％、POE 10％、相容剂7％、白油0.2％、阻燃剂6％、润滑剂1％、抗氧剂0.3％，其中，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1∶3自制复配得到。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆机各加温区温度设置分别为：一区温度：175℃；二区：175℃；三区：195℃；四区：195℃；机头：210℃；停留时间3min。压力为15MPa。
性能测试：拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；
其他测试：阻燃按照UL94标准测试，密度按照ASTM D-792标准测试，熔融指数按照ASTM D-1238标准测试。
实施例1～5的性能测试结果如下：
  组成   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  密度(g/cm3)   0.929   0.930   0.931   0.931   0.932
  组成   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  缺口冲击强度(J/m)   300   260   275   320   220
  拉伸强度(MPa)   20   21.3   19.6   22   20
  断裂伸长率(％)   650   600   670   710   660
  弯曲强度(MPa)   27   28   28.6   30   30
  弯曲模量(MPa)   1070   1100   1107   1114   1095
  熔融指数(g/10min)   7.6   8.0   8.6   9.3   7.4
  阻燃性(Class)   V2   V2   V2   V2   V2
由上表可以看出，热塑性弹性体和相容剂的含量在本发明的范围内，得到的阻燃聚丙烯材料的冲击强度较高。现有技术中阻燃剂含量大于8％，密度大于0.96，而本发明中阻燃剂的含量仅为4～6％，虽然降低了阻燃剂的含量，但是阻燃性能也达到了V2级，并且与现有技术相比，降低了聚丙烯材料的密度。综合成本和性能考虑，当聚丙烯含量80.6％，热塑性弹性体为7％，相容剂为6％，阻燃剂5％时，制得的聚丙烯材料密度低，而且冲击强度最大、流动性最高。本发明通过选择合适的树脂原材料以及各种助剂的添加配比，得到了低密度、高抗冲、高流动、高光泽的阻燃聚丙烯材料，可广泛应用于电视机、电风扇等家电领域。
以上对本发明的一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具有代表性的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，按重量百分比由下述原料制成：
聚丙烯            75.5～83.7％
热塑性弹性体      6～10％
相容剂            3～7％
白油              0.2％
阻燃剂            4～6％
润滑剂            0.6～1％
抗氧剂            0.3％。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为熔体流动速率大于9g/10min、悬臂粱缺口冲击强度大于100J/M的聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述热塑性弹性体为聚烯烃弹性体。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述阻燃剂按重量百分比包含异氰尿酸蜜胺盐66％、八溴醚33％、乙撑双硬脂酰胺0.8％和硅烷偶联剂0.2％。
6.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡。
7.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按重量比1∶1～3复配得到。
8.根据权利要求7所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按重量比1∶1～3复配得到。
9.一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①称取上述权利要求1～8任一项所述的聚丙烯、热塑性弹性体、相容剂、白油、阻燃剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧剂；
②将步骤①中所有原料混合均匀；
③将步骤②中得到的混合原料加入双螺杆机，经熔融挤出，造粒，工艺条件为：一区温度为175～210℃，二区温度为175～210℃，三区温度为175～210℃，四区温度为175～210℃，机头温度210～230℃，停留时间2～3min，压力为12～18MPa。
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