CN103131114B - 一种复配膨胀型阻燃热塑性弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃型热塑性弹性体组合物及其制备方法，特别是一种复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物及其制备方法。本发明方法制备的热塑性弹性体组合物，使用膨胀石墨与化学膨胀阻燃体系复配阻燃，制备得到的材料具有良好的力学性能和优异的阻燃性能，阻燃级别可达到V-1级，其中具有优选配方的组合物阻燃级别可达到V-0级。

Description

一种复配膨胀型阻燃热塑性弹性体组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阻燃型热塑性弹性体组合物及其制备方法，尤其涉及一种复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体由于兼具了橡胶和热塑性塑料的特性，自问世以来得到了快速的发展，并被广泛应用于管材、薄膜、泡沫、汽车零部件和鞋类等领域。聚烯烃类热塑性弹性体是产量仅次于聚苯乙烯类热塑性弹性体的第二大类热塑性弹性体。然而它的极限氧指数很低，极易燃烧，这限制了它的应用。因此对阻燃型聚烯烃类热塑性弹性体的研究具有重大意义。

在聚合物材料中应用较多的含卤阻燃剂面临严重的环境问题，在很多场合被禁止使用。在已公开的专利和文献中，将无机金属化合物作为热塑性弹性体的阻燃剂比较常见，如申请公开号为CN102219948A、CN101747551A的中国专利，以及授权公告号为CN1102611C、CN100556947C、CN101001909B、CN101117425B、CN100560646C的中国专利分别公开了以传统的氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、红磷等中的一种或多种混合物作为无机阻燃剂的聚烯烃弹性体或弹性体复合物。这些专利单纯使用阻燃效率较低的无机金属化合物作为阻燃剂，阻燃剂添加量占材料质量百分比高达40～80%，虽然保证了材料的阻燃性能，但其较高的添加量使得材料力学性能大大降低。

近年来膨胀阻燃剂（IFR）因为具有无卤、低毒、生烟量少等特点而受到重视。膨胀阻燃剂主要通过受热分解生成膨胀炭层，对材料起到隔热隔氧的作用来达到阻燃的目的。授权公开号为CN1235965C的中国专利将多磷酸三聚氰胺和成炭剂季戊四醇膨胀型阻燃体系应用到聚丙烯塑料的阻燃中。但上述膨胀型阻燃体系目前都只应用于聚丙烯体系，未见应用于聚烯烃热塑性弹性体中的报道。

申请公开号为CN101796127A的中国专利公开了一种阻燃型热塑性苯乙烯弹性体组合物，它使用多磷酸胺阻燃剂，并可配合膨胀石墨增强材料的防火性能。

综上所述，目前已有的技术中，还没有报道将膨胀石墨与化学膨胀阻燃体系复配使用阻燃聚烯烃类热塑性弹性体。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种使用膨胀石墨与化学膨胀阻燃体系复配阻燃的聚烯烃热塑性弹性体组合物及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物及其制备方法。本发明方法制备的热塑性弹性体组合物是一种不含卤素的环保材料，具有良好的阻燃性能和力学性能。

一方面，本发明公开了一种复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物，该热塑性弹性体组合物的组分及质量百分比为：

(a)聚烯烃类热塑性弹性体60～80wt%；

(b)三聚氰胺磷酸盐5～18wt%；

(c)季戊四醇3～12wt%；

(d)膨胀石墨3～22wt%。

在本发明的具体实施方式中，所述聚烯烃类热塑性弹性体优选为乙烯-辛烯嵌段共聚物。

另一方面，本发明还涉及一种制备上述复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体的方法，具体包括以下步骤：

第一步，将聚烯烃类热塑性弹性体、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨进行干燥处理，放置室温待用；然后将干燥后的聚烯烃类热塑性弹性体、三聚氰胺磷酸盐、膨胀石墨在室温下混合并使用机械搅拌1-10分钟，得到组分A；

第二步，将组分A进行混合处理，得到复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物。

在本发明的较佳实施方式中，所述的干燥处理是指：将聚烯烃类热塑性弹性体、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨在40℃下真空干燥4～24小时；

在本发明的另一较佳实施方式中，所述的混合处理是指：使用密炼机在150～200℃下，以80～120转/分的转速混合5～20分钟后，取出样品并冷却至室温。

本发明方法制备的热塑性弹性体组合物使用膨胀石墨与化学膨胀阻燃体系复配阻燃，制备得到的材料具有良好的力学性能和优异的阻燃性能，阻燃级别可达到V-1级，其中具有优选配方的组合物阻燃级别可达到V-0级。而在现有技术中，聚烯烃类热塑性弹性体较多采用阻燃效率较低的无机金属阻燃剂，添加量占材料质量百分比高达40～80%，虽然保证了材料的阻燃性能，但其较高的添加量使得材料力学性能大大降低。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的对比例4燃烧残留物的SEM照片；

图2为本发明的实施例1燃烧残留物的SEM照片；

图3为本发明的实施例2燃烧残留物的SEM照片；

图4为本发明的实施例3燃烧残留物的SEM照片；

图5为本发明的实施例4燃烧残留物的SEM照片；

图6为本发明的实施例5燃烧残留物的SEM照片；

图7为本发明的实施例6燃烧残留物的SEM照片；

图8为本发明的实施例7燃烧残留物的SEM照片。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于下述的实施例。

实施例1

第一步，将乙烯-辛烯共聚物、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨在40℃下真空干燥8小时，放置室温待用；按照表1所示实施例的配方，称乙烯-辛烯共聚物70wt%、三聚氰胺磷酸盐16.2wt%、季戊四醇10.8wt%、膨胀石墨3wt%，在室温下混合并使用机械搅拌5分钟，得到组分A。

第二步，使用密炼机在150～200℃下，以80～120转/分的转速将组分A混合5～20分钟后，取出样品并冷却至室温，得到复配型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物。本实施例制得的组合物的液氮脆断面表面SEM形貌如图2所示。

实施例2-9

实施例2-9及对比例1-5的实施步骤与上述实施例1的两个步骤相同，其中，乙烯辛烯共聚物、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨的使用量参照如下表1中的原料质量百分比。

表1：实施例1-9及对比例1-5的原料质量百分数配比。

	乙烯-辛烯共聚物	三聚氰胺磷酸盐	季戊四醇	膨胀石墨
					实施例1	70%	16.2%	10.8%	3%
实施例2	70%	14.4%	9.6%	6%
					实施例3	70%	12.6%	8.4%	9%
实施例4	70%	10.8%	7.2%	12%
					实施例5	70%	9%	6%	15%
实施例6	70%	7.2%	4.8%	18%
					实施例7	70%	5%	3%	22%

实施例8	60%	18%	12%	10%
					实施例9	80%	10%	6%	4%
对比例1	100	/	/	/
					对比例2	90	5	5	/
对比例3	80	10	10	/
					对比例4	70	15	15	/
对比例5	60	20	20	/

实施例1-9以及对比例1-5制备所得的热塑性弹性体组合物的性能评估表征如下：

拉伸性能：将热塑性弹性体组合物切割成哑铃形状，按GB/T528-2009标准进行测试。

燃烧性能：按GB/T10707-2008标准进行氧指数测试，按UL94-2009标准测试材料的易燃性。

实施例1-16以及对比例1-5的具体性能评估如下表2：

表2：实施例1-16及对比例1-5的性能评估表。

从燃烧残留物SEM图中可以看出，未添加膨胀石墨的对比例4燃烧生成的炭层疏松多孔，封闭性和强度较差，不能很好的将基质材料同火焰和氧气隔离。而实施例中加入了膨胀石墨之后，炭层结构的连续性和封闭性增强，厚度增加，材料的阻燃性能提高。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物，其特征在于，其组分及质量百分含量为：

所述复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物是通过各组分干燥后经密炼机混合而成的，其中密炼机的工作条件为：150～200℃，80～120转/分的转速共混5～20分钟；所述聚烯烃类热塑性弹性体为乙烯-辛烯嵌段共聚物。

2.一种制备如权利要求1所述的复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将聚烯烃类热塑性弹性体、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨进行干燥处理，放置室温待用；然后将干燥后的聚烯烃类热塑性弹性体、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨在室温下混合并使用机械搅拌1-10分钟，得到组分A；

第二步，将组分A进行混合处理，得到复配膨胀型阻燃聚烯烃热塑性弹性体组合物。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的干燥处理是指：将聚烯烃类热塑性弹性体、三聚氰胺磷酸盐、季戊四醇、膨胀石墨在40℃下真空干燥4～24小时。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的混合处理是指：使用密炼机在150～200℃下，以80～120转/分的转速共混5～20分钟后，取出样品并冷却至室温。