CN104130505A - 一种无卤阻燃交联聚丙烯及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种无卤阻燃交联聚丙烯及其制备方法与应用。所述无卤阻燃交联聚丙烯是由37.5～50质量份聚丙烯、25质量份三聚氰胺、0.1～0.6质量份交联剂、0.03～0.2质量份纳米有机硅、0.4～0.8质量份润滑剂和0.2-～0.4质量份抗氧剂经混合均匀，然后加入到双螺杆机，熔融挤出，造粒得到。本发明通过加入纳米有机硅，明显提高了材料的阻燃性和强度，通过加入交联剂形成交联网格，所得材料具有低烟性能。

Description

一种无卤阻燃交联聚丙烯及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃交联聚丙烯及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯具有生产成本低，综合力学性能好，无毒、质轻、耐腐蚀、易于加工和回收等特点，因此得到了广泛的应用，但其属于易燃材料，因此赋予其阻燃性能就十分重要和必要。目前，大多数以卤系阻燃为主，如在专利201210158873.6中公开了一种阻燃聚丙烯-V0的配方，其主要是通过加入十溴二苯乙烷、三氧化二锑以及硼酸锌来达到阻燃的效果。含卤阻燃在阻燃过程中产生的烟雾大而且有毒，随着人们环保意识的增强，所以无卤低烟阻燃成为聚丙烯发展的一个趋势。
无卤阻燃聚丙烯是在聚丙烯材料中加入无卤阻燃性能的材料，如在专利200910031388.0中，通过两种共聚聚丙烯加入磷酸酯类阻燃剂，达到阻燃的目的，但该材料需要通过添加热稳定剂来提高材料的耐热强度，并且并未对才俩的低烟性能加以改进。专利201010292604.X中公开了一种阻燃抗菌聚丙烯材料及其制备方法，该专利中主要是通过添加大量的氢氧化镁来提高材料的阻燃性及耐热性。专利201210070456.6中公开了一种环保型高阻燃高耐候聚丙烯，其通过添加氮磷系阻燃剂和无机阻燃剂来达到良好的阻燃效果。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无卤阻燃交联聚丙烯。
本发明的另一目的在于提供上述无卤阻燃交联聚丙烯的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述无卤阻燃交联聚丙烯的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种无卤阻燃交联聚丙烯，由以下质量份的组分制备而成：
聚丙烯 37.5～50份；
三聚氰胺 25份；
交联剂 0.1～0.6份；
纳米有机硅 0.03～0.2份；
润滑剂 0.4～0.8份；
抗氧剂 0.2-～0.4份。
所述的聚丙烯为熔体流动速率大于15g/10min的均聚聚丙烯。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
所述的纳米有机硅为全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅。
所述的润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种或两种。
上述无卤阻燃交联聚丙烯的制备方法，包括以下操作步骤：
按质量份取聚丙烯37.5～50份、三聚氰胺25份、交联剂0.1～0.6份、纳米有机硅0.03～0.2份、润滑剂0.4～0.8份和抗氧剂0.2～0.4份混合均匀，然后加入到双螺杆机，经熔融挤出，造粒得到无卤阻燃交联聚丙烯。
所述熔融挤出的条件为在双螺杆机控温段中，一区温度为180～200℃，二区温度为190～210℃，三区温度为200～220℃，四区温度为190～210℃，双螺杆机的机头温度210～230℃，停留时间3～4min，压力为12～18MPa。
上述无卤阻燃交联聚丙烯在家用电器材料中的应用。
通过本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明材料中的聚丙烯的熔体流动速率流动性好，能与其他材料更好地融合，避免了原料分散不均；聚丙烯采用均聚聚丙烯，耐热性能好；
(2)以纳米有机硅作为阻燃协效剂，由于粒径细、分子量高，结合作为阻燃剂的三聚氰胺，使材料的整体阻燃性显著提高；而且采用全氟磺酸钾接枝的有机硅，其阻燃耐热性能更好；通过添加微量的纳米有机硅即可达到良好的阻燃协同效果，具有节约成本的优势。
(3)以N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)作为润滑剂，能显著改善各组分的分散性，显著提高材料的耐热性能；
(4)交联剂采用过氧化二异丙苯，在聚丙烯中起交联作用后形成网状结构，通过交联剂的量控制网状结构的网格大小，材料在燃烧时会在表面形成网状多孔碳层，能吸附本来就不多的烟雾，起到显著的消烟作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
按质量份取均聚聚丙烯50份(熔体流动速率为17g/10min)、三聚氰胺25份、交联剂过氧化二异丙苯0.5份、全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅(购于东莞市盛化塑胶科技有限公司)0.2份、润滑剂N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.4份和抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份混合均匀，然后加入到双螺杆机，经熔融挤出，造粒得到无卤阻燃交联聚丙烯。
所述熔融挤出的条件为：在双螺杆机控温段中，一区温度为180～200℃，二区温度为190～210℃，三区温度为200～220℃，四区温度为190～210℃，双螺杆机的机头温度210～230℃，停留时间3min，压力为15MPa。
实施例2
按质量份取均聚聚丙烯37.5份(熔体流动速率为16g/10min)、三聚氰胺25份、交联剂过氧化二异丙苯0.1份、全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅(购于东莞市盛化塑胶科技有限公司)0.03份、润滑剂N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.8份和抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.4份混合均匀，然后加入到双螺杆机，经熔融挤出，造粒得到无卤阻燃交联聚丙烯。
所述熔融挤出的条件为：在双螺杆机控温段中，一区温度为180～200℃，二区温度为190～210℃，三区温度为200～220℃，四区温度为190～210℃，双螺杆机的机头温度210～230℃，停留时间4min，压力为12MPa。
实施例3
按质量份取均聚聚丙烯45份(熔体流动速率为15g/10min)、三聚氰胺25份、交联剂过氧化二异丙苯0.6份、全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅(购于东莞市盛化塑胶科技有限公司)0.1份、润滑剂N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.6份和抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯0.3份混合均匀，然后加入到双螺杆机，经熔融挤出，造粒得到无卤阻燃交联聚丙烯。
所述熔融挤出的条件为：在双螺杆机控温段中，一区温度为180～200℃，二区温度为190～210℃，三区温度为200～220℃，四区温度为190～210℃，双螺杆机的机头温度210～230℃，停留时间3min，压力为18MPa。
对比实施例1
与实施例1相比，不同之处在于未添加全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅，其余部分完全相同。
对比实施例2
与实施例1相比，不同之处在于未添加全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅和交联剂过氧化二异丙苯，其余部分完全相同。
性能测试：
拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；
其他测试：熔融指数按照ASTM D1238测试。
实施例1～3及对比实施例1、对比实施例2的性能测试结果如表1所示：
表1 性能结果对比
由表中结果可以看出，通过添加微量的纳米有机硅，材料的阻燃等级和断裂伸长率得到了明显的提升；通过添加交联剂过氧化二异丙苯，材料燃烧过程几乎无烟雾产生，达到了良好的消烟作用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无卤阻燃交联聚丙烯，其特征在于：所述无卤阻燃交联聚丙烯由以下质量份的组分制备而成：
聚丙烯 37.5～50份；
三聚氰胺 25份；
交联剂 0.1～0.6份；
纳米有机硅 0.03～0.2份；
润滑剂 0.4～0.8份；
抗氧剂 0.2-～0.4份。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃交联聚丙烯，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率大于15g/10min的均聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃交联聚丙烯，其特征在于：所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃交联聚丙烯，其特征在于：所述的纳米有机硅为全氟磺酸钾接枝的高分子纳米有机硅。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃交联聚丙烯，其特征在于：所述的润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃交联聚丙烯，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种或两种。
7.权利要求1～6任一项所述的无卤阻燃交联聚丙烯的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：
按质量份取聚丙烯37.5～50份、三聚氰胺25份、交联剂0.1～0.6份、纳米有机硅0.03～0.2份、润滑剂0.4～0.8份和抗氧剂0.2-～0.4份混合均匀，然后加入到双螺杆机，经熔融挤出，造粒得到无卤阻燃交联聚丙烯；
所述熔融挤出的条件为：在双螺杆机控温段中，一区温度为180～200℃，二区温度为190～210℃，三区温度为200～220℃，四区温度为190～210℃，双螺杆机的机头温度210～230℃，停留时间3～4min，压力为12～18MPa。
8.权利要求1～6任一项所述的无卤阻燃交联聚丙烯在家用电器材料中的应用。
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