CN102775676B - 一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，座椅通过将原料置于注塑模具中，控制注塑的料温为180-230℃、注塑压力为40-70MPa、注塑速度为40-60％，进行注塑成型得到；原料包括以下组分及重量份含量：聚丙烯100、阻燃母粒2-8、抗氧剂0.3-1.0、光稳定剂0-1.0。与现有技术相比，本发明不仅没有阻燃剂与光稳定剂之间的对抗作用，采用通用的光稳定剂即可达到优良的耐候效果，而且无析出、价格低、易注塑成型，容易实现工业化。

Description

一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料

技术领域

本发明涉及一种塑料座椅的材料，尤其是涉及一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料。

背景技术

随着强制性国家标准GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》该标准于2007年3月1日正式实施，人们对公共场所的消防安全的关注度日益增加，该标准中公安部对公共场所的界定非常广泛，其中包括了体育场(馆)等公众聚集场所。体育场主要由运动场区和座椅区组成，而座椅区是人群集中的地方，如果座椅由普通的非阻燃材料制成，由于体育场处于室外，氧气丰富，火灾发生使得火势会迅速蔓延到邻近区域，极不利于人群疏散和消防救援，因此座椅的阻燃安全问题尤为突出。

早在2003年，国家标准QB/T 2601-2003《体育场馆公共座椅》就已发布，标准不仅对座椅的阻燃性作了明确规定，同时还规定了塑料件的耐气候老化的要求。这是因为塑料常用的阻燃剂为卤素类阻燃剂，当塑料放置在室外接受阳光照射后，不仅阻燃性会下降，而且相对的老化性能变差，机械性能下降，容易褪色。就聚丙烯来说，最常用的阻燃剂为八溴醚、十溴联苯醚等含溴类阻燃剂，溴系阻燃剂光照后阻燃效率下降是由于阻燃剂发生了光分解反应，溴从阻燃剂基体中分离，形成自由基，降低了阻燃剂中的溴含量。同时由于光分解反应也使得机械性能下降。不仅如此，八溴醚易于迁移到聚丙烯的表面使得阻燃剂的丢失而降低了聚丙烯的阻燃性能。对此，一般人们会通过添加光稳定剂来抑制光分解反应，达到耐候的效果。如200480002250.3和201010022551.X专利中通过添加受阻胺光稳定剂(HALS)和紫外线吸收剂起到耐候的作用，但是一方面由于酸性的溴系阻燃剂与碱性的HALS会发生对抗反应，降低效率；另一方面，配方中常用的阻燃协效剂三氧化二锑及其不纯物(多数是重金属)对HALS有重金属催化分解作用，同样会降低效率，因此为了能让聚丙燃保持良好的阻燃与耐候性，常常配方中会添加过量的HALS，这无疑是一种成本上的增加，而且通过过量添加也无法达到高耐候性的阻燃聚丙烯。另外，人们也有用光稳定性较好、耐析出的八溴双酚S双醚(也称之为八溴S醚)来代替八溴醚、十溴联苯醚，如专利200610029852.9、200810025636.6中用八溴双酚S双醚作为聚丙烯的阻燃剂，即使如此，八溴双酚S双醚仍然不能克服与HALS的对抗反应，因此其耐候性无法满足实际使用需求。而且八溴S醚的价格高，且不易工业化生产，即可获得性差，因此不具有经济性。此外，无卤素的阻燃剂虽然光稳定性好，但因添加量大、价格高而不适用于体育场馆公共座椅。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效阻燃、优良耐候的、容易实现工业化的用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，该座椅通过将原料置于注塑模具中，控制注塑的料温为180-230℃、注塑压力为40-70MPa、注塑速度为40-60％，进行注塑成型得到；

使用的原料包括以下组分及重量份含量：

聚丙烯    100，

阻燃母粒  2-8，

抗氧剂    0.3-1.0，

光稳定剂  0-1.0。

所述的阻燃母粒为复配组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量份含量备料：

聚丙烯          100、

次磷酸盐        120-350、

三聚氰胺类化合物60-280、

纳米无机物      3-30、

辅助剂    15-50、

聚乙烯蜡  6-40、

抗氧剂    0.3-7；

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为32-44，挤出温度为170-220℃进行挤出造粒，然后控制冷却水的温度为10-50℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒。

所述的聚丙烯为均聚丙烯或共聚丙烯中的一种或两种。

所述的次磷酸盐包括次磷酸钠、次磷酸钙、次磷酸镁、次磷酸锌或次磷酸铝。

所述的次磷酸盐优选次磷酸钙或次磷酸铝。

所述的三聚氰胺类化合物选自三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐或三聚氰胺氢溴酸盐中的一种或两种。

所述的纳米无机物为粒径10nm-100nm的碳酸钙、硫酸钡、玻璃微珠、高岭土、硅灰石、滑石粉、云母、蒙脱土、氢氧化铝、氢氧化镁、硅藻土或二氧化硅。

所述的辅助剂为二甲基二苯己烷、二甲基二苯丁烷或聚二异丙基苯。

所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种。

所述的光稳定剂包括受阻胺类、苯并三唑类、二苯甲酮类三嗪类、水杨酸脂类、取代丙烯晴类、草酰胺类或有机镍化合物类的光稳定剂。

所述的光稳定剂优选受阻胺类的光稳定剂。

与现有技术相比，本发明不仅没有阻燃剂与光稳定剂之间的对抗作用，采用通用的光稳定剂即可达到耐候效果，而且无析出、价格低、易注塑成型，容易实现工业化，现已应用于广州2010年亚运会的各体育场馆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

比较例1

采用目前市面上比较通用的一种配比的原料，其重量(kg)为：共聚丙烯(7926，上海赛科)：100，八溴醚：3，三氧化二锑：1.5，抗氧剂1010：0.15，抗氧剂168：0.4，受阻胺类光稳定剂Tinuvin 770(Ciba)：0.5、受阻胺类光稳定剂Chimassorb 944(Ciba)：0.1。

将上述原料混合造粒后，通过注塑机加工成型塑料椅。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-210℃-220℃-220℃-220℃、注塑压力60MPa、注塑速度50％。

这种塑料椅的耐候性的判定方法：依据GB/T 16422.2-1999标准，使用氙弧灯对塑料进行加速老化测试，并依据GB250-1995对老化后的变色情况进行评定。由于国家标准QB/T 2601-2003《体育场馆公共座椅》中对座椅的耐气候老化性的要求为经过500小时的氙弧灯老化后，变色评级不小于3级，为了区分比较例、实施例之间的差别，以通过变色评级不小3级的最长时间氙弧灯老化为测试条件，并进行比较。

另外，以一种更直观的、也是更接近实际的数据记录方法来区分各比较例、实施例之间的差别。一个国家或城市一年的光照平均太阳光能量以KLy来表示，KLy＝Kcal/cm2/year。依据标准GB/T 16422.2-1999和A.Schulman母料技术宝典Application Bulletins UV1，测试通过1000小时，则相当于80Kly。事实上，在中国哈尔滨一年的光照为80KLy，海南一年的光照为160KLy，香港的一年的光照为120KLy。这说明一种材料如可以通过1000小时氙弧灯测试，大体上相当于可以在中国哈尔滨使用1年，而保证材料变色不小于3级；而在海南，只能使用半年。

比较例2

采用目前市面上比较通用的一种配比的原料，其重量(kg)为：共聚丙烯(7926，上海赛科)：100，八溴醚：2.5，三氧化二锑：1.3，抗氧剂1010：0.15，抗氧剂168：0.4。

将上述原料混合造粒后，通过注塑机成型加工。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-210℃-220℃-220℃-220℃、注塑压力60MPa、注塑速度50％。

耐候性的判定方法参见比较例1。

实施例1

采用以下重量(kg)的原料配比：共聚丙烯(7926，上海赛科)：100，阻燃母粒：4.5，抗氧剂1010：0.15，抗氧剂168：0.4，受阻胺类光稳定剂Tinuvin770(Ciba)：0.5，受阻胺类光稳定剂Chimassorb 944(Ciba)：0.1。该原料配比经过混合后，注塑加工可以制得塑料椅。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-210℃-220℃-220℃-220℃、注塑压力60MPa、注塑速度50％。

其中阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量(kg)备料：聚丙烯100，次磷酸钙350，三聚氰胺氢溴酸盐170，纳米二氧化硅(10nm)30，二甲基二苯己烷40，聚乙烯蜡20，抗氧剂1010为0.3；

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中挤出造粒，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为44，双螺杆挤出机温度设定各区分别为180℃-190℃-200℃-200℃-200℃-210℃-210℃-200℃，然后控制冷却水的温度为40℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒。

耐候性的判定方法参见比较例1。

实施例2

采用以下重量(kg)的原料配比：共聚丙烯(7926，上海赛科)：100，阻燃母粒：3，抗氧剂1010：0.1，抗氧剂168：0.3，受阻胺类光稳定剂Tinuvin770(Ciba)：0.3。该原料配比经过混合后，注塑加工可以制得塑料椅。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-220℃-230℃-230℃-220℃、注塑压力70MPa、注塑速度40％。

其中阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量(kg)备料：共聚丙烯100，次磷酸铝300，三聚氰胺氰脲酸盐280，纳米高岭土(30nm)10，二甲基二苯丁烷15，聚乙烯蜡6，抗氧剂1010为4，抗氧剂168为2；

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中挤出造粒，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为32，双螺杆挤出机温度设定各区分别为170℃-190℃-200℃-200℃-220℃-220℃-230℃-220℃，然后控制冷却水的温度为10℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒。

耐候性的判定方法参见比较例1。

实施例3

采用以下重量(kg)的原料配比：共聚丙烯(7926，上海赛科)：100，阻燃母粒：3.8，抗氧剂1010：0.1，抗氧剂168：0.3。该原料配比经过混合后，注塑加工可以制得塑料椅。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-210℃-220℃-220℃-220℃、注塑压力60MPa、注塑速度50％。

其中阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量(kg)备料：共聚丙烯100，次磷酸钙300，三聚氰胺280，纳米蒙脱土(100nm)10，聚二异丙基苯15，聚乙烯蜡6，抗氧剂1010为4；

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中挤出造粒，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为32，双螺杆挤出机温度设定各区分别为180℃-190℃-200℃-200℃-210℃-210℃-220℃-210℃，然后控制冷却水的温度为10℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒。

耐候性的判定方法参见比较例1。

比较例1-例2及实施例1-例3的测试数据见表1。

表1比较例与实施例的测试性能

由表1可见，在物理性能、机械性能变化不大、阻燃性能相同的前提下，实施例的耐气候老化性能明显优于比较例。特别是比较例1与实施例1，在同样的原料配方及同样的注塑加工条件下，仅阻燃剂的种类不同，实施例1的耐气候老化的能力较比较例1提高了近4倍。实施例1现已经成功地应用于广州2010年亚运会的各体育场馆，在未增加材料成本的提前下，预计体育场座椅的使用寿命(以从地域上接近广州的香港来计，香港一年的光照为120KLy)，可从原先的11个月提高到3年零10个月，仅此一项即为国家节省了十分可观的材料费与人工费。

另外由表1还可分析出，即使是在不添加任何光稳定剂的原料配方中，仅阻燃剂的种类不同的比较例2(其中抗氧剂的量还稍多)与实施例3，实施例3的耐气候老化的能力也较比较例2提高了40％。这也说明了本发明的阻燃体系自身具有较高的耐候性。

实施例4

采用以下重量(kg)的原料配比：共聚丙烯(7926，上海赛科)：100，阻燃母粒：8，抗氧剂1010：0.1，抗氧剂168：0.2，受阻胺类光稳定剂Tinuvin770(Ciba)：0.8，受阻胺类光稳定剂Chimassorb 944(Ciba)：0.2。该原料配比经过混合后，注塑加工可以制得塑料椅。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-220℃-230℃-230℃-220℃、注塑压力40MPa、注塑速度60％。

其中阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量(kg)备料：聚丙烯100，次磷酸钙120，三聚氰胺聚磷酸盐60，纳米硫酸钡(50nm)3，聚二异丙基苯30，聚乙烯蜡40，抗氧剂1010为7，其中聚丙烯为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯的混合物；

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中挤出造粒，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，双螺杆挤出机温度设定各区分别为180℃-190℃-200℃-200℃-210℃-210℃-220℃-210℃，然后控制冷却水的温度为50℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒。

实施例5

采用以下重量(kg)的原料配比：均聚丙烯(T30S，大庆石化)：100，阻燃母粒：2，抗氧剂1010：0.1，抗氧剂168：0.2，受阻胺类光稳定剂Tinuvin770(Ciba)：0.5，受阻胺类光稳定剂Chimassorb 944(Ciba)：0.1。该原料配比经过混合后，注塑加工可以制得塑料椅。注塑采用工艺为：料温180℃-200℃-220℃-230℃-230℃-220℃、注塑压力40MPa、注塑速度60％。

其中阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量(kg)备料：均聚丙烯100，次磷酸钙350，三聚氰胺聚磷酸盐280，纳米玻璃微珠(70nm)15，二甲基二苯丁烷30，聚乙烯蜡20，抗氧剂1010为2；

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中挤出造粒，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，双螺杆挤出机温度设定各区分别为180℃-190℃-200℃-200℃-210℃-210℃-220℃-210℃，然后控制冷却水的温度为50℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒。

Claims (9)

1.一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，该座椅通过将材料置于注塑模具中，控制注塑的料温为180-230℃、注塑压力为40-70MPa、注塑速度为40-60％，进行注塑成型得到，其特征在于，使用的材料包括以下组分及重量份含量：

所述的阻燃母粒为复配组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量份含量备料：

(2)将上述各成分混合后，加入到同向双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的螺杆长径比为32-44，挤出温度为170-220℃进行挤出造粒，然后控制冷却水的温度为10-50℃，对其进行水冷后牵引切粒或模面切粒，即得到阻燃母粒，

所述的辅助剂为二甲基二苯已烷或二甲基二苯丁烷。

2.根据权利要求1所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚丙烯或共聚丙烯中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的次磷酸盐包括次磷酸钠、次磷酸钙、次磷酸镁、次磷酸锌或次磷酸铝。

4.根据权利要求3所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的次磷酸盐为次磷酸钙或次磷酸铝。

5.根据权利要求1所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的三聚氰胺类化合物选自三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐或三聚氰胺氢溴酸盐中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的纳米无机物为粒径10nm-100nm的碳酸钙、硫酸钡、玻璃微珠、高岭土、硅灰石、滑石粉、云母、蒙脱土、氢氧化铝、氢氧化镁、硅藻土或二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的光稳定剂包括受阻胺类、苯并三唑类、水杨酸脂类、取代丙烯晴类、草酰胺类或有机镍化合物类的光稳定剂。

9.根据权利要求8所述的一种用于注塑有优良耐候性的体育场阻燃塑料座椅的材料，其特征在于，所述的光稳定剂为受阻胺类的光稳定剂。