CN102477184B - 一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量份数的组分：聚丙烯45-95；阻燃剂5-15；协效阻燃剂0-40；相容剂5-10；成核剂0.5-3.0；润滑剂0.2-1.0；偶联剂0.2-0.4；抗氧剂0.1-0.5。本发明采用氢氧化镁和三聚氰胺溴酸盐所组成阻燃体系与聚丙烯复合，赋予聚丙烯复合材料优异的阻燃性能；同时加入聚丙烯接枝化合物来提高阻燃剂与聚丙烯的相容性，而进一步提高阻燃性能。该材料属于低卤阻燃聚丙烯，仅含有少量卤素阻燃成分，生烟量小，毒性小，具有高光泽、无析出、灼热丝高、烟密度低、高刚性、高表面硬度、高耐热等特点，适合广泛应用于开关面板、卫生洁具、家用电器外壳等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，尤其涉及一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)作为三大合成高分子材料之一，具有质量轻、易于加工成型等优点，并且耐热性、耐化学腐蚀性、机械力学性能优良，因此被广泛应用于汽车、建筑、电子电器等行业，发展速度极快，产品品种繁多，部分改性产品已逐渐取代价格较高的工程塑料。但由于自身结构的原因(氧指数仅为17.4左右)，聚丙烯遇火易燃烧，发热量高、燃烧速度快，并伴有发烟、滴落等现象，容易发生火灾，对人们的生命、财产安全造成极大的危害，导致其应用领域受到极大的限制。因此需要对聚丙烯进行阻燃改性，以进一步扩大其适用领域。
目前对聚丙烯进行阻燃改性主要是通过加入添加型阻燃剂，通过材料在燃烧过程中发生的一系列物理化学反应达到阻燃目的。用于聚丙烯的阻燃剂主要有卤系(溴类)阻燃剂和无卤阻燃剂两大类。
卤系阻燃剂是传统的PP阻燃体系，主要包括十溴二苯乙烷、十溴二苯醚(DBDPO)、八溴醚(TBAB)等，通常在这个体系里还会加入氧化锑(Sb2O3)作为阻燃协效剂，在提高卤系阻燃剂的阻燃效率的同时降低其用量。燃烧时，阻燃材料首先释放出卤化氢HX和SbOX，SbOX在吸收大量热量之后分解生成的SbX3在火焰温度下能够中止PP燃烧时的自由基反应，同时SbOX、SbX3的蒸气密度较大，能够沉附在材料表面隔绝氧气，减缓燃烧速度。但是卤系/氧化锑复合阻燃体系在燃烧的时候会产生大量有毒的烟雾，造成二次污染。而无卤阻燃技术普遍存在阻燃效率低、添加量大、加工困难等问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种既具有良好的阻燃性能，又同时具有高光泽度、低烟密度、无析出、高耐热、高表面硬度的高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量份数的组分：
所述阻燃剂为三聚氰胺溴酸盐。三聚氰胺溴酸盐的分子结构中含有碳、氮原子，与PP树脂相容性好，不易析出，而且在燃烧过程中没有黑烟，克服了传统溴类阻燃剂的缺点，通过产生熔滴带走热量，达到阻燃目的；在仅加入少量阻燃剂，无需加入协效阻燃剂的情况下，即能达到V2级阻燃标准。
所述协效阻燃剂为氢氧化镁。该氢氧化镁通过化学合成法制备得到，粒径在0.5-3微米，纯度高于98％，具有消烟效果。
所述聚丙烯为熔融指数在10-60g/10min的均聚聚丙烯或高结晶聚丙烯或其混合物。
所述相容剂为接枝率在0.5-6％的聚丙烯接枝马来酸酐化合物。
所述成核剂为专用于聚丙烯的有机类成核剂，选自有机羧酸和羧酸盐类、山梨糖醇衍生物类、二芳基膦金属盐类、松香酸及其盐类中的一种或几种。加入成核剂能够改变聚丙烯的结晶形态，得到更加细致均匀的球晶，提高结晶度和结晶速率，从而有效提高材料的刚性、表面硬度和耐热性，并且有利于提高冷却速度，提高产品的尺寸稳定性，缩短成型周期。
优选的，所述成核剂为二芳基膦金属盐类。
所述润滑剂为固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、芥酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)中的一种或几种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
优选的，所述偶联剂为硅烷类偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A172)。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或其混合物，由两者按常规比例复合配制而成。
一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
首先将聚丙烯、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、成核剂、润滑剂、偶联剂及抗氧剂各组分按配比称重后混合均匀；然后将上述混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即可得到高光泽阻燃聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的长径比为32-40∶1，加工温度为170-220℃，螺杆转速为350-450转/分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，采用氢氧化镁和三聚氰胺溴酸盐所组成阻燃体系与聚丙烯复合，赋予聚丙烯复合材料优异的阻燃性能；同时加入聚丙烯接枝化合物来提高阻燃剂与聚丙烯的相容性，而进一步提高阻燃性能。该材料属于低卤阻燃聚丙烯，仅含有少量卤素阻燃成分，生烟量小，毒性小，通过控制阻燃剂在复合材料中的含量，阻燃可以达到V-2，灼热丝高达960℃，并具有高光泽、无析出、烟密度低、力学性能良好等优点。适合广泛应用于开关面板、卫生洁具、家用电器外壳等领域，对于扩展聚丙烯的应用范围具有十分重要的意义。
具体实施方式
下面结合各实施例详细描述本发明。
实施例1、2、3、4的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其组分及重量份数如表1所示。
表1
制备过程如下：
首先将上述各组分按配比称重后混合均匀；然后将混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即可得到高光泽阻燃聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的长径比为32-40∶1，加工温度为170-220℃，螺杆转速为350-450转/分钟。
对实施例1-4制备得到的复合材料进行性能测试，结果如表2所示。
表2
实施例5
一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量份数的组分：熔融指数为10g/10min的均聚聚丙烯45；阻燃剂为三聚氰胺溴酸盐15；协效阻燃剂为粒径在0.5微米的氢氧化镁40；相容剂为接枝率在6％的聚丙烯接枝马来酸酐10；山梨糖醇衍生物类成核剂3.0；润滑剂为固体石蜡1.0；硅烷偶联剂0.4；抗氧剂1010 0.5。
将上述各组分按配比称重后混合均匀；然后将混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即可得到高光泽阻燃聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的长径比为32∶1，加工温度为220℃，螺杆转速为350转/分钟。
实施例6
一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量份数的组分：熔融指数为60g/10min的高结晶聚丙烯95；阻燃剂为三聚氰胺溴酸盐5；相容剂为接枝率在0.5％的聚丙烯接枝马来酸酐5；松香酸类成核剂0.5；润滑剂为低分子聚乙烯蜡0.2；钛酸酯偶联剂0.2；抗氧剂1680.1。
将上述各组分按配比称重后混合均匀；然后将混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即可得到高光泽阻燃聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的长径比为40∶1，加工温度为170℃，螺杆转速为450转/分钟。
实施例7
一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量份数的组分：熔融指数为35g/10min的均聚聚丙烯50、熔融指数为45g/10min的高结晶聚丙烯30；阻燃剂为三聚氰胺溴酸盐12；协效阻燃剂为粒径在1-2微米的氢氧化镁30；相容剂为接枝率在3.5％的聚丙烯接枝马来酸酐8；有机羧酸和羧酸盐类成核剂1.5；润滑剂为硬脂酸钙0.2、硬脂酸锌0.2、EBS 0.1；钛酸酯偶联剂0.2、铝酸酯偶联剂0.1；抗氧剂1010 0.2、抗氧剂168 0.1。
将上述各组分按配比称重后混合均匀；然后将混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即可得到高光泽阻燃聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的长径比为35∶1，加工温度为200-220℃，螺杆转速为400转/分钟。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
其中，
所述阻燃剂为三聚氰胺溴酸盐；
所述协效阻燃剂为粒径在0.5-3微米、纯度高于98％、通过化学合成法制备得到的氢氧化镁；
所述聚丙烯为熔融指数在10-60g/10min的均聚聚丙烯或高结晶聚丙烯或其混合物。
2.如权利要求1所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为接枝率在0.5-6％的聚丙烯接枝马来酸酐化合物。
3.如权利要求1所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为专用于聚丙烯的有机类成核剂，选自有机羧酸和羧酸盐类、山梨糖醇衍生物类、二芳基膦金属盐类、松香酸及其盐类中的一种或几种。
4.如权利要求1或3所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为二芳基膦金属盐类。
5.如权利要求1所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、芥酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
7.如权利要求1或6所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷类偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
8.如权利要求1所述的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或其混合物。
9.一种如权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先将聚丙烯、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、成核剂、润滑剂、偶联剂及抗氧剂各组分按配比称重后混合均匀；然后将上述混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即可得到高光泽阻燃聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的长径比为32-40:1，加工温度为170-220℃，螺杆转速为350-450转/分钟。
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Denomination of invention: High-gloss flame-retardant polypropylene composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20150810 Granted publication date: 20141029 Pledgee: Hefei Xingtai financing Company limited by guarantee Pledgor: Hefei Genius New Materials Co., Ltd. Registration number: 2015340000013 |
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