CN102690464A - 一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：聚丙烯60%～89.2%；线型低密度聚乙烯2%～10%；相容剂2%～10%；光亮剂2%～10%；抗氧剂0.2%～0.6%；润滑剂0.4%～0.8%；阻燃剂4%～9%；其中，所述阻燃剂包括0.2%～0.6%的双酚A双（磷酸二苯酯）。本发明还提供该高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法。该高光泽阻燃聚丙烯复合材料兼具高光泽和阻燃性能，且其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。

Description

一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体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

聚丙烯无毒、无味、密度小，具有良好的电性能和高频绝缘性能，受湿度影响小，常见的酸、碱有机溶剂对其基本不起作用，具有良好的环境适应性和持久性。聚丙烯改性材料种类较多，如玻纤增强、矿物增强，阻燃，透明，高光泽等，市场需求极大，用量极大。

目前，高光泽聚丙烯、阻燃聚丙烯均有成熟产品在市面流通，但是二者优点明显，同时缺点也突出，一般是阻燃与高光泽难以兼顾，这也制约了聚丙烯改性技术的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明提供一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：

聚丙烯                   60%～89.2%；

线型低密度聚乙烯         2%～10%；

相容剂                   2%～10%；

光亮剂                   2%～10%；

抗氧剂                   0.2%～0.6%；

润滑剂                    0.4%～0.8%；

阻燃剂                    4%～9%；

其中，所述阻燃剂包括0.2%～0.6%的双酚A双（磷酸二苯酯）。

以及，一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

按上述高光泽阻燃聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

混合所述各组分，得混合物料；

将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

本发明提供的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，通过聚丙烯、线型低密度聚乙烯、相容剂、阻燃剂、光亮剂、抗氧剂和润滑剂的合理复配，制得聚丙烯复合材料不但具有高光泽效果，同时兼顾阻燃性，进一步，该高光泽阻燃聚丙烯复合材料又具有良好的成型性及力学性能，非常适合在小家电行业推广，尤其满足在暖风机、微波炉等部品上使用。

附图说明

图1是本发明实施例的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：

聚丙烯                   60%～89.2%；

线型低密度聚乙烯         2%～10%；

相容剂                   2%～10%；

光亮剂                   2%～10%；

抗氧剂                    0.2%～0.6%；

润滑剂                    0.4%～0.8%；

阻燃剂                    4%～9%。

其中，所述阻燃剂包括0.2%～0.6%的双酚A双（磷酸二苯酯）。

具体地，所述聚丙烯优选为均聚聚丙烯，均聚聚丙烯较之于其它类型的聚丙烯具有较高的光泽度。更优选地，为商品牌号V30G、HP500N和1100NK中的至少一种。

所述线性低密度聚乙烯（LLDPE）为高流动聚合物，其加工性能好,具有一定的刚性和良好的低温冲击性能，是PP改性的良好材料。目前，PP增韧的主要方式是与弹性体共混，增韧效果显著，但弹性体的模量与PP相差约3个数量级，即使加入少量，也会使共混体系的模量陡降，从而损害了PP的刚性；此外，弹性体的粘度通常很大，使得PP/弹性体共混体系的加工性能变差，给成型带来不便，且价格相对昂贵。低密度聚乙烯具有成本低廉、加工性能好，具有一定的刚性和良好的低温冲击性能，而且LLDPE与PP的溶解度指数相同，两者具有很好的相容性。另外，LLDPE的加入，其结晶作用与PP的结晶作用相互制约，从而破坏PP的大球晶结构，使PP表层结晶被细化，可在一定程度上降低PP复合材料表面的摩擦系数以及刮痕深度，改善了材料的耐刮擦性，从而光泽度更为持久。进一步，采用熔融指数（MI）来表征，LLDPE的MI要求优选大于10g/10min，更优选地，为DNDA-7144和DNDA-7147中的任意一种或其组合。

所述相容剂优选为PP接枝马来酸酐和/或POE接枝马来酸酐。如深圳市科聚新材料有限公司的PP接枝马来酸酐8010-MAH或POE接枝马来酸酐。所述相容剂带有的反应性强极性官能团与光亮剂产生很强的亲和力，并能发生一定程度的化学反应而生成化学键，而带有大分子链的一端与PP具有良好的相容性，与PP大分子相互缠结，从而有效地增加了两相间的结合能力，促进了光亮剂的分散以及表面与PP基体的吸附和黏结。另外，相容剂在两相界面间形成一弹性界面层，可以传递应力，诱发基体屈服，阻止裂纹的进一步的扩展。从而使PP复合材料的拉伸、弯曲、冲击性能也相应提高。此外，相容剂还减轻了聚合物表面刮伤时会出现银纹、裂缝及剥离等破坏行为，保持PP复合材料的光泽度。各种添加剂之间相互作用，从整体上提高聚丙烯的性能。

所述光亮剂优选为硫酸钡母粒，其以聚烯类聚合物为载体，经由表面处理活化的高浓度，高白度的超微硫酸钡经过加工而成。能够改善制品的耐酸碱性，增强重量及触感，具有无可比拟的热稳定性、优良的分散性，显着减低生产成本。更优选地，硫酸钡母粒中硫酸钡含量介于75～90%，白度大于90%。硫酸钡母粒的添加量要求比较严格，在高光泽阻燃聚丙烯复合材料的强度和光泽的选择上需要一个平衡点。

所述抗氧剂优选为四[甲基-（3，5－二叔丁基－4－羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧化剂1010）、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯（抗氧化剂168）的复配物。所述高光泽阻燃聚丙烯复合材料在恶劣的条件下，如果选用酚类抗氧化剂会发生偶合反应产生具有共轭双键结构的醌类物质，这类物质受光照后的分解的产物可吸收可见光中的长波部分而显黄色，因此该高光泽阻燃聚丙烯复合材料选用抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物，以保持良好的光泽度。进一步，由于抗氧剂168耐高温，而且可防止聚合物在加工过程中氧化降解所导致的分子量变化（如断链/交联）、防止颜色变化。更优选地，抗氧剂1010与抗氧剂168的质量比为1:（3～3.5）。

所述润滑剂具体为乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸钙的复配物，优选按照3：（1～1.5）的重量比复配。乙撑双硬脂酰胺不但具有很好的外部润滑作用，而且具有很好的内部润滑作用，加工中能够提高物料的流动性和脱模性。硬质酸钙不仅具有润滑的性能而且具有提高热稳定性的作用。乙撑双硬酯酰胺与硬酯酸钙复配，分散性好，能够使所述高光泽聚丙烯复合材料阻燃性能更加突出，表面性能更优。

所述阻燃剂具体包括0.2%～0.6%的双酚A双（磷酸二苯酯）（BDP）和磷溴复配型阻燃剂，其中，所述磷溴复配型阻燃剂中溴含量大于30%（质量比），如M9105，75R352C任意一种或复配使用均可。BDP具有阻燃性好，阻燃效果持久的特点，但是与聚合物基材相容性差，用量大，因此与磷溴复配型阻燃剂混合使用，获得综合性能。优选地，BDP中磷含量为8.5～8.9%。

所述磷溴复配型阻燃剂不容易析出，有利于保持聚丙烯复合材料的光泽度。

本发明实施例提供的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，通过合理选择添加助剂，获得综合性能优异的材料，其不仅具有高光泽度、优异的阻燃性能，而且机械力学性能良好。所用添加剂均为市售，生产成本低。

请参阅图1，显示本发明实施例的一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

S01：按上述高光泽阻燃聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

S02：混合所述各组分，得混合物料；

S03：将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

具体地，步骤S01中，所有物料称量准确，精确至0.001千克。所述高光泽阻燃聚丙烯复合材料以及配方中的各组分优选含量和种类如上所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

步骤S02具体为，将聚丙烯、线性低密度聚乙烯、相容剂、阻燃剂、光亮剂、抗氧剂和润滑剂一起加入到混合器中混合，直到均匀，得混合物料。

步骤S03具体为，将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；其中，挤出温度为120℃～190℃。

本发明实施例提供的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，生产工艺简单，容易控制。

以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述高光泽阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

实施例1：

本实施例的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的组分及其重量百分含量为：

聚丙烯                       89.2%；

线型低密度聚乙烯             2%；

相容剂                       2%；

阻燃剂                       4.2%；

光亮剂                       2%；

抗氧剂                       0.2%；

润滑剂                       0.4%。

其中，所述阻燃剂双酚A双（磷酸二苯酯）的含量为0.2%。

将上述各组分混合均匀，得混合物料，然后将混合物料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，挤出工艺为：一区120℃、二区180℃、三区180℃、四区160℃，机头190℃，获得高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

实施例2：

本实施例的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的组分及其重量百分含量为：

聚丙烯                       81.9%；

线型低密度聚乙烯             4%；

相容剂                       4%；

阻燃剂                       5.3%；

光亮剂                       4%；

抗氧剂                       0.3%；

润滑剂                       0.5%。

其中，所述阻燃剂双酚A双（磷酸二苯酯）的含量为0.3%。

将上述各组分混合均匀，得混合物料，然后将混合物料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，挤出工艺为：一区130℃、二区185℃、三区185℃、四区170℃，机头185℃，获得高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

实施例3：

本实施例的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的组分及其重量百分含量为：

聚丙烯                       74.6%；

线型低密度聚乙烯             6%；

相容剂                       6%；

阻燃剂                       6.4%；

光亮剂                       6%；

抗氧剂                       0.4%；

润滑剂                       0.6%。

其中，所述阻燃剂双酚A 双（磷酸二苯酯）的含量为0.4%。

将上述各组分混合均匀，得混合物料，然后将混合物料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，挤出工艺为：一区140℃、二区185℃、三区185℃、四区170℃，机头180℃，获得高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

实施例4：

本实施例的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的组分及其重量百分含量为：

聚丙烯                       67.3%；

线型低密度聚乙烯             8%；

相容剂                       8%；

阻燃剂                       7.5%；

光亮剂                       8%；

抗氧剂                       0.5%；

润滑剂                       0.7%。

其中，所述阻燃剂双酚A双（磷酸二苯酯）的含量为0.5%。

将上述各组分混合均匀，得混合物料，然后将混合物料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，挤出工艺为：一区150℃、二区185℃、三区185℃、四区170℃，机头175℃，获得高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

实施例5：

本实施例的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的组分及其重量百分含量为：

聚丙烯                      60%；

线型低密度聚乙烯            10%；

相容剂                      10%；

阻燃剂                      8.6%；

光亮剂                      10%；

抗氧剂                      0.6%；

润滑剂                      0.8%。

其中，所述阻燃剂双酚A双（磷酸二苯酯）的含量为0.6%。

将上述各组分混合均匀，得混合物料，然后将混合物料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，挤出工艺为：一区125℃、二区165℃、三区185℃、四区170℃，机头190℃，获得高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

对比例1：

本实施例的聚丙烯复合材料的组分及其重量百分含量为：

PP树脂                   78.7%；

LLDPE                    6%；

相容剂                   6%；

八溴醚                   6%；

三氧化二锑               2%；

白油                  0.3%；

抗氧剂                0.4%；

润滑剂                0.6%；

将上述各组分混合均匀，得混合物料，然后将混合物料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区125℃、二区165℃、三区185℃、四区170℃，机头190℃。

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。

上述实施例1～4和对比例1和2制备的聚丙烯复合材料的性能分别如表1所示。

表1

从表1中的实施例1～4可以发现随着LLDPE、相容剂含量的增加，复合材料的冲击强度明显提高，而拉伸、弯曲强度均有降低；在保持阻燃剂含量规律性增加的前提下，材料兼顾了阻燃性和力学性能，并一直保持高光无麻点的特点。考虑综合性能，当阻燃剂含量为7.5%、LLDPE含量为8%，相容剂含量为8%时，材料性能最佳。

对比例1为目前较流行的阻燃聚丙烯配方，其中八溴醚和三氧化二锑共同起到阻燃剂的作用，但我们可以明显的看出无论是外观还是力学性能均无法达到实施例的效果，而且阻燃剂添加分量较之于实施例明显增加，这样成本会有较大压力；对比2为均聚PP原材料，其虽然力学性能和外观较好，但不具有阻燃性。由此可见，本发明材料具有非常明显的实际意义，解决了阻燃聚丙烯外观和性能的平衡，提供了一种先进的配方和方法来制备该高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，包括按照重量百分比的如下组分：

其中，所述阻燃剂包括0.2%～0.6%的双酚A双（磷酸二苯酯）。

2.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯。

3.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数大于10g/10min。

4.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为PP接枝马来酸酐和/或POE接枝马来酸酐。

5.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光亮剂为硫酸钡母粒。

6.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[甲基-（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）酯的复配物。

7.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述 润滑剂为乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸钙的复配物。

8.根据权利要求1所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂还包括磷溴复配型阻燃剂。

9.一种高光泽阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

按权利要求1～8任一所述的高光泽阻燃聚丙烯复合材料的配方称取各组分；

混合所述各组分，得混合物料；

将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述高光泽阻燃聚丙烯复合材料。

10.根据权利要求9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，所述熔融挤出的温度为120℃～190℃。