CN103044762A

CN103044762A - 一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103044762A
Application number: CN2012105210401A
Authority: CN
Inventors: 黄晓明; 娄小安; 沈叶龙; 张强
Original assignee: Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明涉及一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，所述复合材料包括以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯40～70％、矿物0～25％、相容剂1～8％、无卤阻燃剂5～25％、协效阻燃剂0～5％、偶联剂0～1.5％、抗氧剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％；所述复合材料的制备方法包括如下步骤：按1％偶联剂处理矿物和无卤阻燃剂；将所述各组分按重量配比放入高混机中混合出料，双螺杆挤出机挤出造粒。本发明的具有优异的阻燃特性，1.6mm阻燃可达到V0级，力学性能良好，该材料可制作较高强度高模量、外观良好，阻燃性高的环保制品件，在电子、家电、建材等领域具有极为广阔的应用前景。

Description

一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯材料及其制备方法，具体涉及一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

矿物增强聚丙烯复合材料因其良好的强度、模量和外观，应用极为广泛。矿物改性可以提高填充PP塑料的热变形温度，增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性；而且，随着社会的发展和人们对材料特性要求的不断增加，矿物增强聚丙烯材料中赋予其阻燃性，以扩大符合材料的应用范围。

目前，国内外已经出现多种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，且应用范围逐渐的扩大，一般为纯聚丙烯无卤阻燃产品，但具有良好力学性能和外观的矿物增强矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料很少。目前多用卤系以满足复合材料的上述要求，但不符合环保要求。一般的无卤阻燃剂容易出现水华现象和阻燃剂析出问题，影响复合材料的加工和制品表观。一般的聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)相容剂对无卤阻燃剂的阻燃性具有反作用，改善矿物增强聚丙烯的同时，却降低了复合材料的阻燃性能，严重影响材料要求的功能多样化特点的目标。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明的聚丙烯材料可制作较高强度和模量，拥有良好外观，又要求阻燃性高的环保制品件，在电子、家电、建材等领域具有极为广阔的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量百分比含量的各组分：

聚丙烯 40-70％；

矿物 0-25％；

相容剂 1-8％；

无卤阻燃剂 5-25％；

协效阻燃剂 0-5％；

偶联剂 0-1.5％；

抗氧剂 0.1-0.5％；

润滑剂 0.1-0.5％。

优选地，所述的聚丙烯为均聚/共聚聚丙烯，熔指为5-30g/10min，结晶度＞65％。

优选地，所述的矿物为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、玻璃微珠等其中的一种或两种以上共混物。

优选地，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1％。

优选地，所述的无卤阻燃剂为氮磷系无卤阻燃剂，成分为多聚磷酸铵、季戊四醇、氰尿酸三聚氰胺的共混物，其中多聚磷酸铵的聚合度n＞1000。

优选地，所述的协效阻燃剂为聚倍半硅氧烷。

优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等其中一种或多种混合使用。

优选地，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配。

优选地，所述的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复配。

优选地，所述的润滑剂为脂肪酸类。

本发明还涉及一种前述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，具体为：

(1)按1％偶联剂处理矿物和无卤阻燃剂；

(2)将所述各组分按重量配比放入高混机中混合，出料，双螺杆挤出机挤出造粒，即可。

优选地，所述混合的时间为5～10分钟。

优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为175～210℃，螺杆转数为180～400转/分，玻纤为侧喂料口添加。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明制备的聚丙烯复合材料材料可对吸水性和阻燃剂析出等缺陷进行很好的改善，自制聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)相容剂和矿物的加入，能进一步对力学性能得到明显的优化。该材料可制作较高强度和模量，拥有良好外观，又要求阻燃性高的环保制品件，在电子、家电、建材等领域具有极为广阔的应用前景。

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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

对比例

矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，制备方法具体为：

(1)按表1所示的重量百分比含量称取原料，放入高混机中混合5-10分钟，出料；

(2)将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机，玻纤为侧喂料口添加，挤出造粒，螺杆机的转速为180-400转/分，温度为175-210℃；

(3)将混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为250～300转/分，温度为180～190℃。

需要说明的是，本次试验使用的聚丙烯熔融指数为10g/10min。

实施例1～5

矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，制备方法具体为：

(1)按1％偶联剂处理矿物和无卤阻燃剂；

(2)按表1所示的重量百分比含量称取原料，放入高混机中混合5-10分钟，出料；

(3)将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机，玻纤为侧喂料口添加，挤出造粒，螺杆机的转速为180-400转/分，温度为175-210℃；

(4)将混合后的原料放入双螺杆机种挤出造粒，双螺杆机的转速为250～300转/分，温度为180～190℃。

需要说明的是，本次试验使用的聚丙烯熔融指数为10g/10min。

表1对比例及实施例1～5的原材料配方

原料名称	对比例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							聚丙烯	77	70	65	55	40	65
硫酸钡	0	0	10	18	25	20
							PP-g-MAH	0	8	1	3	3	7
无卤阻燃剂	22.3	18	22	20	25	5
							聚倍半硅氧烷	0	2	0	3.5	5	1.5

偶联剂	0	1	1.5	0	1.5	1.2
							抗氧剂	0.4	0.5	0.4	0.4	0.1	0.1
润滑剂	0.3	0.5	0.1	0.1	0.4	0.2

实施例6、性能测试

对对比例及实施例1～5中制得的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料进行性能测试对比，力学性能以ASTM测试。结果如表2所示：

表2

测试项目	对比例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							拉伸强度MPa	25	27	30	31	25	25
弯曲模量MPa	1700	1850	2250	2450	1780	2200
							缺口冲击强度J/m	30	35	30	25	25	30
熔融指数g/10min	10	8	14	15	12	15
							阻燃级别(3.2mm)	V0	V0	V0	V2	V2	V0
阻燃级别(1.6mm)	V2	V0	V0	V0	V0	V0

根据测试结果，聚倍半硅氧烷和相容剂可以改善材料的阻燃效果，特别是硫酸钡的添加保证了材料的阻燃性能，提高了复合阻燃材料的力学性能的同时，改善了材料表面光泽度和流动性，有益于材料的注塑加工成型，在较低温度下注塑较大的制件方面成为又一很好的亮点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，该材料包括以下重量百分比含量的各组分：

聚丙烯 40-70％；

矿物 0-25％；

相容剂 1-8％；

无卤阻燃剂 5-25％；

协效阻燃剂 0-5％；

偶联剂 0-1.5％；

抗氧剂 0.1-0.5％；

润滑剂 0.1-0.5％。

2.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚/共聚聚丙烯，熔指为5-30g/10min，结晶度＞65％。

3.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的矿物为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、玻璃微珠等其中的一种或两种以上共混物。

4.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1％。

5.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂为氮磷系无卤阻燃剂，成分为多聚磷酸铵、季戊四醇、氰尿酸三聚氰胺的共混物，其中多聚磷酸铵的聚合度n＞1000。

6.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的协效阻燃剂为聚倍半硅氧烷。

7.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等其中一种或多种混合使用。

8.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配。

9.根据权利要求8所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复配。

10.根据权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为脂肪酸类。

11.一种如权利要求1所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：

(1)按1％偶联剂处理矿物和无卤阻燃剂；

(2)将所述各组分按重量配比放入高混机中混合，出料，双螺杆挤出机挤出造粒。

12.根据权利要求11所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为5～10分钟。

13.根据权利要求11所述的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的挤出温度为175～210℃，螺杆转数为180～400转/分，玻纤为侧喂料口添加。