CN104031315A - 一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料。由以下质量成分组成：聚丙烯50-70份，磷-氮复配膨胀型阻燃剂10-25份，木质素20-30份，界面相容剂3-10份，润滑剂0.5-3.0份。本发明不仅降低了传统阻燃剂的添加量，而且无卤绿色环保；且本发明涉及的聚丙烯基木质素复合材料不仅使工业碱木质素素得到综合利用，而且兼具优异的阻燃性能和力学性能，故有望广泛应用于电子、电器及建筑领域。

Description

一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料
技术领域
本发明涉及一种阻燃剂复合材料，具体涉及聚丙烯复合材料技术领域的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料。
背景技术
作为全球产量最大的树脂之一，聚丙烯被广泛应用于包装、纺织品、建材、汽车、电子、电器及办公用品等诸多行业。尤其是近年来，聚丙烯因其优异的力学性能和电绝缘性而大量应用于电子和电器行业，然而，聚丙烯极其易燃，限制了其广泛应用。因而，赋予聚丙烯一定的阻燃性能迫在眉睫，具有重要的社会经济意义。专利200610050686.0采用磷氮复配膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯，制备优异阻燃性能和力学性能的阻燃聚丙烯，但是阻燃剂添加量高达30％才能使聚丙烯达到V-0级。专利200910213635.9报道的一种阻燃聚丙烯组合物，虽然阻燃聚丙烯具有良好的阻燃性能，力学性能和绝缘性能，但是阻燃剂是溴系阻燃剂和磷系阻燃剂的复合物，不够环保。专利201010292589.9公开一种阻燃聚丙烯母料，可惜的是其所使用阻燃剂仍采用十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物。专利201210410894.2中公开了一种由三甲硅甲基磷酸二甲酯，三聚氰胺氰尿酸盐，氢氧化镁和氢氧化铝四个组份复配而成的聚丙烯阻燃剂，虽然阻燃聚丙烯可通过V-0级测试，但该专利并没有相应的力学性能数据。
另一方面，世界上制浆造纸工业每年从植物中分理处1.4亿吨纤维素的同时，也产生了5000万吨左右的木质素副产品。但是迄今为止，超过95％的分离木质素浓缩后烧掉或者排入江河，这样不仅造成极大的资源浪费，而且污染了环境。因此，开发聚丙烯基木质素复合材料，有望取代目前的木塑(热塑性塑料/木粉)复合材料，因而具有重要的社会意义、经济价值以及环境效益。同理，既然聚丙烯和木质素都是易燃物，因此聚丙烯基木质素复合材料仍需被赋予一定的阻燃性能，然而迄今为止，未见聚丙烯基木质素复合材料的阻燃相关的论文和专利报道。
发明内容
为了减少目前阻燃剂添加量仍然较高的现状，本发明的目的在于提供一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料。
本发明采用的技术方案包括：
本发明由以下质量成分组成：聚丙烯50-70份，磷-氮复配膨胀型阻燃剂 10-25份，木质素20-30份，界面相容剂3-10份，润滑剂0.5-3.0份。
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯与乙烯丙烯共聚物的复配物，均聚聚丙烯与乙烯丙烯共聚物的重量比为8：2。
所述的磷-氮复配膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵或者三聚氰胺多聚磷酸盐其中任一种、双季戊四醇或三季戊四醇其中任一种和乙酰丙酮盐的三种组份构成的混合物。
所述的磷-氮复配膨胀型阻燃剂由重量分数为89％的聚磷酸铵或三聚氰胺多聚磷酸盐，重量分数为10％的双季戊四醇或三季戊四醇，以及重量分数为1.0％的乙酰丙酮盐组成。
所述的乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镧、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮锆中的任一种。
所述的木质素为工业木质素。
所述的工业木质素为碱木质素。
所述的界面相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酰胺中的任一种与聚乙烯蜡组成的复合润滑剂。
本发明的有益效果是：
本发明解决了传统阻燃聚丙烯材料阻燃剂添加量大或对环境有害的不足，降低了传统阻燃剂的添加量，而且无卤绿色环保；并且本发明涉及的聚丙烯基木质素复合材料不仅使工业碱木质素素得到综合利用，使阻燃聚丙烯材料兼顾优异的阻燃性能和力学性能，故有望广泛应用于电子、电器及建筑领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明由以下质量成分组成：聚丙烯50-70份，磷-氮复配膨胀型阻燃剂10-25份，木质素20-30份，界面相容剂3-10份，润滑剂0.5-3.0份。
聚丙烯为均聚聚丙烯与乙烯丙烯共聚物的复配物，均聚聚丙烯与乙烯丙烯共聚物的重量比为8：2。
磷-氮复配膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵或者三聚氰胺多聚磷酸盐其中任一种、双季戊四醇或三季戊四醇其中任一种和乙酰丙酮盐的三种组份构成的混合物。优选的磷-氮复配膨胀型阻燃剂由重量分数为89％的聚磷酸铵或三聚氰胺多聚磷酸盐，重量分数为10％的双季戊四醇或三季戊四醇，以及重量分数为1.0％的乙酰丙酮盐组成。
乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镧、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮锆中的任一种。
木质素为工业木质素，优选的工业木质素为碱木质素。
界面相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MA)或马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MA)。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酰胺中的任一种与聚乙烯蜡组成的复合润滑剂。
本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，是采用传统单螺杆或双螺杆挤出的方式将聚丙烯粒料、磷氮复配膨胀型阻燃剂、木质素以及润滑剂按照一定的配比，先在高速混合机中预混一段时间，再将预混物加入到单螺杆或双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒，制备本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料。本发明所述的几种典型环保阻燃聚丙烯基木质素复合材料的性能指标如下表所示。
本发明的实施例如下：
实施例1：
称取聚丙烯7.0kg，磷氮系膨胀型阻燃剂1.5kg，碱木质素2kg，马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MA)0.3kg，复合润滑剂0.05kg，在高速混合机中预混30分钟，然后将预混物加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，制得本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，命名为FRPP-1。
实施例2
称取聚丙烯6.0kg,磷氮系膨胀型阻燃剂2.5kg,碱木质素1.5kg,PP-g-MA0.8kg,复合润滑剂0.3kg，在高速混合机中预混30分钟，然后将预混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，制得本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，命名为FRPP-2。
实施例3
称取聚丙烯5.0kg,磷氮系膨胀型阻燃剂2.0kg,碱木质素3.0kg,PP-g-MA1.0kg,复合润滑剂0.3kg，在高速混合机中预混30分钟，然后将预混物加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，制得本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，命名为FRPP-3。
实施例4
称取聚丙烯5.5kg,磷氮系膨胀型阻燃剂2.0kg,碱木质素2.5kg,马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MA)1.0kg,复合润滑剂0.2kg，在高速混合机中预混30分钟，然后将预混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，制得本发明所述 的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，命名为FRPP-4。
实施例5
称取聚丙烯6.0kg,磷氮系膨胀型阻燃剂1.8kg,碱木质素2.2kg,马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MA)0.5kg,复合润滑剂0.05kg，在高速混合机中预混30分钟，然后将预混物加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，制得本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，命名为FRPP-5。
实施例6
称取聚丙烯7.0kg,磷氮系膨胀型阻燃剂1.0kg,碱木质素3.0kg,马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MA)0.3kg,复合润滑剂0.3kg，在高速混合机中预混30分钟，然后将预混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，制得本发明所述的环保膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，命名为FRPP-6。
根据以上实施例，本发明实施中再采用纯聚丙烯(纯pp)作为对照组与各个实施例进行比较，得到各个环保阻燃聚丙烯基木质素复合材料的性能指标如下表1所示。
表1
由此可见，且本发明的聚丙烯基木质素复合材料兼具优异的阻燃性能和力学性能，有望广泛应用于电子、电器及建筑领域。
上述具体实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于由以下质量成分组成：聚丙烯50-70份，磷-氮复配膨胀型阻燃剂10-25份，木质素20-30份，界面相容剂3-10份，润滑剂0.5-3.0份。
2. 根据权利要求1所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯与乙烯丙烯共聚物的复配物，均聚聚丙烯与乙烯丙烯共聚物的重量比为8：2。
3. 根据权利要求1所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的磷-氮复配膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵或者三聚氰胺多聚磷酸盐其中任一种、双季戊四醇或三季戊四醇其中任一种和乙酰丙酮盐的三种组份构成的混合物。
4. 根据权利要求3所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的磷-氮复配膨胀型阻燃剂由重量分数为89%的聚磷酸铵或三聚氰胺多聚磷酸盐，重量分数为10 %的双季戊四醇或三季戊四醇，以及重量分数为1.0 %的乙酰丙酮盐组成。
5. 根据权利要求3或者4所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镧、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮锆中的任一种。
6. 根据权利要求1所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的木质素为工业木质素。
7. 根据权利要求1所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的工业木质素为碱木质素。
8. 根据权利要求1所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的界面相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
9. 根据权利要求1所述的一种环保无卤膨胀阻燃聚丙烯基木质素复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酰胺中的任一种与聚乙烯蜡组成的复合润滑剂。
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