CN103122101B - 一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料，该材料的组分和各组分的重量份为聚丙烯100份、复配阻燃剂5~10份，其中复配阻燃剂组分和组分的重量份为自由基引发剂5~10份、粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维100份、微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂35~70份、硅酮聚合物10~30份、硬脂酸镁2~8份。本方法制备的高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料具有优异的阻燃性能，达到UL？94？阻燃V-2（1.5/3.0mm）级、通过GWIT、GWFI灼热丝，同时还具有轻质、拉伸强度大、无卤、低烟、无析出的特性。

Description

一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料及其生产方法

技术领域

 本发明涉及塑料阻燃领域，尤其涉及一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料，本发明还涉及该高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料的生产方法。

背景技术

聚丙烯是五大通用塑料之一，广泛运用与家电、汽车、医疗器械领域。但是与其他塑胶一样，具有易燃的特性，在人民群众愈发重视生命安全的环境下，防火、环保是聚丙烯发展的主要方向。

灼热丝阻燃试验是比较好的检验方法。灼热丝阻燃试验主要用于模拟热元件过过载电阻等热源在短时间内所造成的热力点，评定引起着火并起燃的可能性。

现在阻燃改性的聚丙烯材料已广泛地应用于电子电工产品与家用电器中，国内外采用的阻燃体系大部分为溴锑、无机氢氧化物填充型阻燃、以及普通氮磷膨胀型阻燃剂，防火测试依然集中在明火燃烧垂直水平燃烧上。这些阻燃体系虽然能做到UL 94 V-0，但是这些阻燃聚丙烯材料中，有些是无卤体系的，具有阻燃效率低、耐候性差和阻燃剂添加量大导致拉伸强度大幅度下降等缺点；有些是含卤体系的，在燃烧时产生有害浓烟。

发明内容

本发明提出一种具有轻质、拉伸强度大、无卤、低烟、无析出等特点的高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料；同时，本发明还提供该高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料的生产方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料，组分和组分数量份为聚丙烯100份、复配阻燃剂5~10份，其中复配阻燃剂由下列重量份的组分构成：自由基引发剂5~10份、粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维100份、微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂35~70份、硅酮聚合物10~30份、硬脂酸镁2~8份。其中，所述微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺盐MCA包裹的氢溴酸盐阻燃剂，所述径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维由原丝直径为6μm的连续玻璃纤维制成。

所述自由基引发剂为市购，而氢溴酸盐阻燃剂包括：所述的二苯胍氢溴酸盐、叔丁胺基氢溴酸盐、氰基三聚氰胺氢溴酸盐、聚乙烯胺基氢溴酸盐、乙基三聚氰胺氢溴酸盐、异丁基三聚氰胺氢溴酸盐、三聚氰胺氢溴酸盐、苯代三聚氰胺氢溴酸盐、乙氧基三聚氰胺氰溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺氢溴酸盐、吡啶氢溴酸盐、2-溴乙胺氢溴酸盐、甲醛聚三聚氰胺氢溴酸盐、2-氨基噻唑啉氢溴酸盐、[3-(二甲基氨基)丙基]三苯基磷溴化物氢溴酸盐、3-羟基酪胺氢溴酸盐、甲氧基三聚氰胺氢溴酸盐、二甲基次磷酸基三聚氰胺氢溴酸盐、二乙基次磷酸基三聚氰胺氢溴酸盐、甲基三聚氰胺氢溴酸盐、环己基三聚氰胺氢溴酸盐、硅烷基三聚氰胺氢溴酸盐中的一种或两种以上。

高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料的生成方法是：首先按配方比例称取聚丙烯、磨碎玻璃纤维、氢溴酸盐阻燃剂、硅酮聚合物、硬脂酸镁，将原料混合均匀，将上述混合物加入双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，即可得到轻质高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料。

所述双螺杆挤出机长径比为28-32：1，加工温度为180-200℃，螺杆主机转速480-500转/分钟。所有材料经高混机混合均匀后，经过双螺杆挤出机挤出造粒。螺杆组合中避免高剪切集中出现，避免剪切升温，使自由基引发剂提前反应，降低材料物性；混炼可适当增多，使各组分在基体树脂中分散均匀，使材料表面光泽发亮。冷却水路、电磁阀工作正常，以保证整体温度控制稳定在180-200℃，避免局部温度升高。

本发明中的氢溴酸盐阻燃剂、硅酮聚合物提高阻燃成分与聚丙烯基体的互渗性，促进碳层的生成，形成有效的固相阻隔。玻璃纤维粉的主要成分为二氧化硅，抵御长期停留于灼热丝施加点。一旦固相碳层被击穿，自由基引发剂在高温下起作用，使聚丙烯分子链断裂，无法及时成碳的熔液迅速沿试样滴落，带走热量，隔绝本体与灼热丝的接触，中断其燃烧，且经过微胶囊包裹的氢溴酸盐阻燃剂基本无水溶剂，杜绝了析出的问题。所有阻燃剂、协效剂添加量占混合物的10%以下，基本对材料本身不会有性能方面的影响，其中阻燃聚丙烯满足Br≤900ppm,Cl≤900ppm,Br+Cl≤1500ppm的无卤要求；制备的材料达到塑料阻燃性能垂直燃烧试验UL 94 V-2（1.5/3.0mm）、灼热丝测试通过GWIT：775/3.0、GWFI:960/3.0，接近通用级的聚丙烯机械性能的特征。该阻燃聚丙烯复合材料不仅具有阻燃性能好、密度低、塑性保持率高、保持聚丙烯材料光泽的特点，还具有轻质、拉伸强度大、低烟、无卤、无析出等特点。相关组分都是成熟的常规物料，便于大规模推广使用。

具体实施方式

本发明的基本实施方案为，一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料，组分和组分数量份为聚丙烯100份、复配阻燃剂5～10份，其中复配阻燃剂由下列重量份的组分构成：自由基引发剂5～10份、粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维100份、微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂35～70份、硅酮聚合物10～30份、硬脂酸镁2～8份。其中，所述微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺盐MCA（以下简称MCA）包裹的氢溴酸盐阻燃剂，所述粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维由原丝直径为6μm的连续玻璃纤维制成。下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。

实施例1

配料重量组成为：

聚丙烯100kg、自由基引发剂0.5kg、磨碎玻璃纤维10kg、MCA包裹的三苯基膦氢溴酸盐3.5kg、硅酮共聚物1kg、硬脂酸镁0.2kg；

聚丙烯和复配阻燃剂按重量称量后，放进高混机混合30s后加入长径比为28~32:1的双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃~190℃，制得样品1。

实施例2

配料重量组成为：

聚丙烯100kg、自由基引发剂0.5kg、磨碎玻璃纤维10kg、MCA包裹的聚乙烯胺基氢溴酸盐3.5kg、硅酮共聚物1kg、硬脂酸镁0.2kg；

聚丙烯和复配阻燃剂按重量称量后，放进高混机混合30s后加入长径比为28~32:1的双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃~185℃，制得样品2。

实施例3

配料重量组成为：

聚丙烯100kg、自由基引发剂0.6kg、磨碎玻璃纤维10kg、MCA包裹的三聚氰胺氢溴酸盐5kg、硅酮共聚物1.5kg、硬脂酸镁0.4kg；

聚丙烯和复配阻燃剂按重量称量后，放进高混机混合30s后加入长径比为28~32:1的双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃~185℃，制得样品3。

实施例4

配料重量组成为：

聚丙烯100kg、自由基引发剂0.85kg、磨碎玻璃纤维10kg、MCA包裹的苯代三聚氰胺氢溴酸盐6kg、硅酮共聚物2.4kg、硬脂酸镁0.6kg；

聚丙烯和复配阻燃剂按重量称量后，放进高混机混合30s后加入长径比为28~32:1的双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃~185℃，制得样品4。

实施例5

配料重量组成为：

聚丙烯100kg、自由基引发剂1kg、磨碎玻璃纤维10kg、MCA包裹的乙氧基三聚氰胺氰溴酸盐7kg、硅酮共聚物3kg、硬脂酸镁0.8kg；

聚丙烯和复配阻燃剂按重量称量后，放进高混机混合30s后加入长径比为28~32:1的双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃~185℃，制得样品5。

所述的二苯胍氢溴酸盐、聚乙烯胺基氢溴酸盐、三聚氰胺氢溴酸盐、苯代三聚氰胺氢溴酸盐、乙氧基三聚氰胺氰溴酸盐还可以是环己胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺氢溴酸盐、吡啶氢溴酸盐、2-溴乙胺氢溴酸盐、甲醛聚三聚氰胺氢溴酸盐、2-氨基噻唑啉氢溴酸盐、[3-(二甲基氨基)丙基]三苯基磷溴化物氢溴酸盐、3-羟基酪胺氢溴酸盐、叔丁胺基氢溴酸盐、氰基三聚氰胺氢溴酸盐、甲氧基三聚氰胺氢溴酸盐、二甲基次磷酸基三聚氰胺氢溴酸盐、二乙基次磷酸基三聚氰胺氢溴酸盐、甲基三聚氰胺氢溴酸盐、乙基三聚氰胺氢溴酸盐、异丁基三聚氰胺氢溴酸盐、环己基三聚氰胺氢溴酸盐、硅烷基三聚氰胺氢溴酸盐中的一种或两种以上。

上述的5组样品烘干、制样、静置后进行性能检测，结果见表1：

表1  检测数据汇总表

由表1结果可见，本发明所制的阻燃聚丙烯材料各方面性能稳定，其中拉伸强度、弯曲强度和悬臂梁缺口冲击强度大；所制得的材料具有轻质、阻燃性好、不析出等特性。所用原料成熟稳定，工艺简单易控，便于大规模推广应用。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，在不脱离本发明构思的前提下，只是对本发明作出直接的置换或等同的替换，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料，组分和各组分的重量份为聚丙烯100份、复配阻燃剂5~10份，其特征在于：

复配阻燃剂组分和组分的重量份为自由基引发剂5~10份、粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维100份、微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂35~70份、硅酮聚合物10~30份、硬脂酸镁2~8份；

所述微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺盐MCA包裹的氢溴酸盐阻燃剂；

所述粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维由原丝直径为6μm的连续玻璃纤维制成；

所述的氢溴酸盐为2-氨基噻唑啉氢溴酸盐、[3-(二甲基氨基)丙基]三苯基磷溴化物氢溴酸盐、三苯基膦氢溴酸盐、3-羟基酪胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、二苯胍氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺氢溴酸盐、吡啶氢溴酸盐、2-溴乙胺氢溴酸盐、甲醛聚三聚氰胺氢溴酸盐、叔丁胺基氢溴酸盐、三聚氰胺氢溴酸盐、聚乙烯胺基氢溴酸盐、氰基三聚氰胺氢溴酸盐、甲氧基三聚氰胺氢溴酸盐、乙氧基三聚氰胺氢溴酸盐、二甲基次磷酸基三聚氰胺氢溴酸盐、二乙基次磷酸基三聚氰胺氢溴酸盐、甲基三聚氰胺氢溴酸盐、乙基三聚氰胺氢溴酸盐、苯代三聚氰胺氢溴酸盐、异丁基三聚氰胺氢溴酸盐、环己基三聚氰胺氢溴酸盐、硅烷基三聚氰胺氢溴酸盐中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料的生产方法，该生产方法步骤如下：按所需比例称取聚丙烯、磨碎玻璃纤维、氢溴酸盐阻燃剂、硅酮聚合物、硬脂酸镁，将原料混合均匀后加入长径比为28~32:1的双螺杆挤出机进行物理熔融共混挤出、抽粒、冷却、切粒、干燥、批混，得到高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料。

 3. 根据权利要求2所述的高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料的生产方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机螺杆主机转速为480~500转/分钟。