CN102212228A

CN102212228A - 一种无卤阻燃聚丙烯母料

Info

Publication number: CN102212228A
Application number: CN 201010255283
Authority: CN
Inventors: 朱爱萍; 张世联
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明涉及一种无卤阻烯聚丙烯母料。本发明各组份按重量百分比计，聚丙烯粒料20-40％，聚磷酸铵40-60％，阻燃协效剂0.5-3.0％，无卤成炭剂6-25％，增容剂5-15％。其制备方法是将原料按重量配比称取，干燥，同向或异相双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速为70-200rpm，温度为160-230℃。本发明解决了单独添加APP阻燃效率低，对基体力学性能影响太大，以及原料的干燥处理带来极大不便，且有粉尘污染等缺陷。本发明的优点在于该母料组份之间可以很好的实现阻燃协同作用，减化生产过程中原料配比和干燥过程，提高生产效率；减少生产过程中的粉尘，改善生产环境；用该母料制备的阻燃聚丙烯材料阻燃效果好，力学性能优异。

Description

一种无卤阻燃聚丙烯母料

技术领域

本发明涉及一种化工材料，特别涉及一种无卤阻烯聚丙烯母料。

背景技术

实现聚丙烯无卤阻燃，减少对环境和人身体健康的危害已经成为阻燃聚丙烯发展的一个趋势。目前，聚丙烯的无卤阻燃改性主要是通过添加无卤阻燃剂来实现的，如氢氧化铝、氢氧化镁、有机硅阻燃剂、P-N系阻燃剂等，其中P-N系阻燃剂是具有应用前景的聚丙烯阻燃剂。聚磷酸铵(APP)是P-N体系中最主要的一种阻燃剂，APP受热时分解，生成强脱水剂聚磷酸或聚偏磷酸，熔融覆盖于材料表面，可使聚合物表面脱水形成炭膜，起到隔热阻燃作用。而分解生成的不燃性气体NH₃，H₂O能在材料表面稀释氧气起到延缓和阻止燃烧的作用。但是，单独添加APP阻燃效率低，对基体力学性能影响太大，材料热稳定性差。为解决这一问题，提高膨胀阻燃效率，APP常与分子筛、金属氧化物、成炭剂共同使用，如4A分子筛、硅钨酸、氧化锌、二氧化硅、氧化铝、季戊四醇、纤维素、PA-6等，但对力学性能仍然有较大影响。同时，众多组份的复配为加工过程中的原料称取，原料的干燥处理带来极大不便，且有粉尘污染。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述缺陷，研制使用方便，具有较好阻燃效果，对材料力学性能影响较小的一种无卤阻燃聚丙烯母料的配方。

本发明的技术方案是：

一种无卤阻燃聚丙烯母料，其主要技术特征在于各组份按重量百分比计分别为：

聚丙烯粒料 20-40％

聚磷酸铵 40-60％

阻燃协效剂 0.5-3.0％

无卤成炭剂 6-25％

增容剂 5-15％。

本发明的另一技术方案是：

根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料的制备方法，其特征在于：(1)将原料按重量配比称取，干燥；(2)同向或异相双螺杆挤出机挤出造粒；(3)螺杆转速为70-200rpm，温度为160-230℃。

本发明所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯；

所述的聚磷酸铵为结晶II型，粒径为16μm，聚合度大于1500，是一种高效的无卤阻燃剂；

所述的阻燃协效剂是一种可以提高聚磷酸铵阻燃效率的分子筛或金属氧化物，可以为SiO₂、ZnO、4A分子筛、5A分子筛、TiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Mn₂O₃、水滑石、α-ZrP、MMT中的一种或多种；

所述的无卤成炭剂可以增加体系残炭量，可以为季戊四醇、纤维素、淀粉、PA-6、PA-66中的一种或多种；

所述的增容剂是一种可以改善阻燃剂、阻燃协效剂、成炭剂与基体之间相容性的接枝聚合物，可以为PP-g-MAH、PP-g-GMA、SEBS-g-MAH、EPM-g-MAH、EPDM-g-MAH、POE-g-MAH、POE-g-GMA；

所述的无卤阻燃聚丙烯母料的制备工艺为：将聚丙烯粒料、聚磷酸铵、阻燃协效剂、无卤成炭剂、增容剂经一定配比混合均匀后于同向或异相双螺杆挤出机挤出造粒、干燥制得。螺杆转速为70-200rpm，温度为160-230℃。

本发明的优点在于该母料组份之间可以很好的实现阻燃协同作用：聚磷酸铵受热时分解生成的聚磷酸或聚偏磷酸可使聚合物表面脱水成炭，生成的NH₃和H₂O起到稀释氧气和延缓燃烧的作用；阻燃协效剂可以提高聚磷酸铵的阻燃效率，提高炭层质量，且对体系机械力学性能具有积极作用；成炭剂直接为体系提供碳源，使炭层更为致密，有助于隔热隔氧；而增容剂不仅可以提高阻燃剂、阻燃协效剂、成炭剂与基体之间的相容性，还可以改善阻燃助剂在基体中的分散性，对高质量炭层的形成和力学性能的提高具有积极作用。该无卤阻燃聚丙烯母料可与聚丙烯直接注塑成品，减少能源浪费；减化生产过程中原料配比和干燥过程，提高生产效率；减少生产过程中的粉尘，改善生产环境；用该母料制备的阻燃聚丙烯材料阻燃效果好，力学性能优异。

将无卤阻燃剂、阻燃协效剂、无卤成炭剂以及界面增容剂等原料制备成PP的阻燃母料，应用于PP阻燃材料领域，可提高生产效率，降低成本。由于PP的阻燃母料的使用，在获得PP阻燃性能的同时，保持良好的机械力学性能，因此，应用前景广泛。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述。

实施例1：

首先按下述原料进行重量配比：

共聚聚丙烯粒料 21％

聚磷酸铵 49％

氧化锌 2％

PA-6 17％

SEBS-g-MAH 11％

然后按上述配比混合均匀后，80℃环境干燥数小时，用同向双螺杆挤出机挤出造粒，干燥即得阻燃聚丙烯母料，加工温度为165-225℃，螺杆转速为90rpm。

应用实例1：

将实施例1中的阻燃母料以30％添加量与共聚聚丙烯混合均匀后，经熔融挤出造粒得聚丙烯阻燃粒料，其LOI值为26.4％，拉伸屈服强度为30.7MPa，缺口冲击强度为7.8kJ/m²。

应用实例2：

将实施例1中的阻燃母料以40％添加量与共聚聚丙烯混合均匀后，经熔融挤出造粒得聚丙烯阻燃粒料，其LOI值为31.6％，阻燃等级为UL94-V1，拉伸屈服强度为28.9MPa，缺口冲击强度为8.5kJ/m²。

应用实例3：

将实施例1中的阻燃母料以50％添加量与共聚聚丙烯混合均匀后，经熔融挤出造粒得聚丙烯阻燃粒料，其LOI值为33.8％，阻燃等级为UL94-V0，拉伸屈服强度为26.4MPa，缺口冲击强度为8.1kJ/m²。

应用实例4：

将实施例1中的阻燃母料以60％添加量与共聚聚丙烯混合均匀后，经熔融挤出造粒得聚丙烯阻燃粒料，其LOI值为39.0％，阻燃等级为UL94-V0，拉伸屈服强度为25.3MPa，缺口冲击强度为5.6kJ/m²。

实施例2：

均聚聚丙烯 31％

聚磷酸铵 52％

氧化锌 1％

PA-6 8％

SEBS-g-MAH 8％

实施例3：

均聚聚丙烯 20％

聚磷酸铵 60％

氧化锌 0.5％

PA-6 6％

SEBS-g-MAH 13.5％

实施例4：

均聚聚丙烯 35％

聚磷酸铵 40％

氧化锌 3％

PA-6 15％

SEBS-g-MAH 7％

Claims

1.一种无卤阻燃聚丙烯母料，其特征在于各组份按重量百分比计分别为：

聚丙烯粒料 20-40％

聚磷酸铵 40-60％

阻燃协效剂 0.5-3.0％

无卤成炭剂 6-25％

增容剂 5-15％。

2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料，其特征在于所述聚的丙烯粒料为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯粒料。

3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料，其特征在于所述的聚磷酸铵为结晶II型，粒径为16μm，聚合度大于1500。

4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料，其特征在于所述的阻燃协效剂为SiO₂、ZnO、4A分子筛、5A分子筛、TiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Mn₂O₃、水滑石、α-ZrP、MMT中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料，其特征在于所述的无卤成炭剂为季戊四醇、纤维素、淀粉、PA-6、PA-66中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料，其特征在于，所述增容剂为PP-g-MAH、PP-g-GMA、SEBS-g-MAH、EPM-g-MAH、EPDM-g-MAH、POE-g-MAH、POE-g-GMA中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯母料的制备方法，其特征在于：(1)将原料按重量配比称取，干燥；(2)同向或异相双螺杆挤出机挤出造粒；(3)螺杆转速为70-200rpm，加工温度为160-230℃。