CN104231431A - 一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物及其制备方法，所述组合物由以下重量份的组分组成：聚丙烯91～95份、MCA1～2份、阻燃协效剂0.5～1、相容剂2～3份、硅酮母粒1～1.5份、抗氧剂0.2～0.6、其他助剂0.2～0.4。本发明利用含氮的无卤环保型阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）与环保型含溴协效阻燃剂八溴醚或十溴联苯醚以合理的比例实现了材料的V-1级阻燃性能，加入适当量的硅酮母粒提高材料耐刮擦性能，较少量的阻燃剂及硅酮母粒添加量实现了材料的V-1级阻燃的同时实现了材料的耐刮擦性能，同时减小了其对材料光泽度的影响，制得高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯材料。

Description

一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚烯烃技术领域，具体地说，是一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯PP作为五大通用塑料之一，具备密度小、生产成本低、综合力学性能好、无毒、耐腐蚀、易于加工和回收等优点，被广泛应用于各种场所，如家用电器、汽车内外饰件、健身器材、办公用品、日用品、玩具和卫生洁具等领域，在塑料中占有重要地位，但在制作家电零部件时，其强度、阻燃、耐刮擦性常达不到要求，这严重限制了聚丙烯的应用。目前比较常用的是氯系、溴系和无卤阻燃剂等对聚丙烯进行改性，以达到聚丙烯阻燃的目的。

目前，关于高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯的研制和应用主要是将大量阻燃剂与聚丙烯物理共混在一起制备的。中国专利文献CN 103724794 A，公开了一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯及其制备方法。用八溴S醚及耐刮擦剂与聚丙烯表面进行改性制得的高光泽耐刮擦聚丙烯材料，但该材料虽然阻燃力学性能有了较大提高，但由于共聚聚丙烯光泽度较低且阻燃烧剂添加量较大且三氧化二锑本身具有消光作用，实际制备过程中达不到较高的光泽度。

中国专利201410006586.2公开了一种低线性膨胀、耐刮擦、高光泽聚丙烯复合材料的制备方法，使用聚丙烯、酚醛树脂及固化剂和相容剂等制得的具有高光泽、低线性膨胀系数和耐刮擦的特性的复合材料，使用无机填料增强聚丙烯提高了材料的弯曲模量和拉伸强度，但没有涉及复合材料的阻燃性能。

中国专利201210142168.8公开了一种高光泽耐刮擦聚丙烯树脂及其制备方法，保留了PP类树脂原有的优良性能，还具有高光泽、耐刮擦、耐候等一系列优点，但未涉及阻燃性能。

中国专利201010558233.5公开了一种高光泽耐刮擦填充PP类树脂的制备方法。通过在PP树指中添加超细氢氧化镁，由于所有的矿物添加到聚丙烯里面都会不同程度的降低PP光泽度，添加20~60度，光泽度降低更加严重，同时大量的矿物填充使得材料抗冲击性能大幅下降，出现发脆现象，应用范围受到限制。

以上技术通过大量阻燃剂提高材料阻燃性能或矿物提高PP表面硬度；其缺点在于加入的大量填充物使得材料光泽度下降幅度较大，并且抗冲击性能下降而表现为发脆，且加工性能较差，导致制件外观不好。通过加少量高效阻燃剂达到阻燃UL-94 V-2等级的耐刮擦聚丙烯，目前在聚丙烯中的应用尚未涉及。

因此研发一种含有少量高效阻燃剂的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯材料是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物。

本发明的再一的目的是，提供所述的组合物的用途。

本发明的另一的目的是，提供一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物，所述的组合物由以下重量份的组分组成：

聚丙烯                    91~95

MCA                      1~2

阻燃协效剂                0.5~1

相容剂                    2~3

硅酮母粒                  1~1.5

抗氧剂                    0.2~0.6

其他助剂                  0.2~0.4

所述的阻燃协效剂为八溴醚或十溴联苯醚中的一种或几种。

所述的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐或聚乙烯接枝马来酸酐中的一种或几种。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种。

所述的其他助剂包括热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。

所述的聚丙烯选自无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯的一种或几种；所述聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度≥30Mpa。

所述的MCA粒径≤2μm。

所述的硅酮母粒为超高分子量硅酮母粒，分子量为100万到150万。

所述的MCA与八溴醚的重量比为2:1。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

所述的组合物在制备高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料中的应用。

为实现上述第三个目的，本发明采取的技术方案是：

一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法，按照如上所述的组分及重量份配料后，置于高混机中混合5-10min，出料，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，得到所述的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料。

所述双螺旋挤出成型内的螺旋杆转速为200-500r/min，挤出机从加料到挤出机头的温度设置为：185℃、190℃、205℃、210℃、210℃、210℃、200℃、185℃、180℃，真空度≥0.06MPa。

本发明优点在于：

1、本发明利用本身特有高光泽特性的无规共聚PP和均聚PP作为基料制备了高光泽聚丙烯复合材料。

2、高效阻燃剂MCA与八溴醚或十溴联苯醚作为高效阻燃剂，有很好的阻燃协效作用，本发明利用MCA与八溴醚的协效阻燃作用，得到了UL-94 V-1阻燃级的聚丙烯复合材料，适合于注塑成型各类车用、家电用工程塑料件。

3、本发明利用超高分子量的含硅烷聚合物的硅酮母粒作为耐刮擦剂，其不会迁移到聚丙烯表面而降低耐刮擦性，同时减小了对聚丙烯表面光泽度的影响，制得了高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯材料。

4、本发明通过控制加工工艺，在挤出成型过程中，通过真空抽滤，将聚丙烯组合物中受热分解的小分子抽提出来，降低了小分子对组合物表面光泽度的影响。

具体实施方式

下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。 

实施例1-3

表1：重量配比

（1）按表1重量份配比称取原料：聚丙烯、MCA、八溴醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂、其他助剂；

（2）将聚丙烯、MCA、八溴醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂和其他助剂一起置于高混机中混合10分钟；

（3）将物料加入双螺杆挤出机中，控制喂料速度，挤出造粒，双螺杆机的转速为300转/min；真空度≥0.06MPa，双螺杆挤出加工工艺列于表2中。

表2：双螺杆挤出加工工艺

 需要说明的是：

实施例1-3、对比例1中硅酮母粒分子量为100万到150万；所用的聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度均大于或等于30Mpa，所用的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010），所用的其他助剂为热稳定剂亚磷酸二苯酯。

实施例1、对比例1中所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；实施例2、实施例3中所用的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐。

根据上述工艺和配方开发的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯，由均聚和无规共聚聚丙烯制备的光泽度明显优于普通共聚聚丙烯的光泽度。制备高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯可选用无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯作为基料。

实施例4~6

表4：重量配比

 （1）按表4重量份配比称取原料：聚丙烯、MCA、十溴联苯醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂、其他助剂；

（2）将聚丙烯、MCA、十溴联苯醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂和其他助剂一起置于高混机中混合10分钟；

（3）将物料加入双螺杆挤出机中，控制喂料速度，挤出造粒，双螺杆机的转速为300转/min；真空度≥0.06MPa，双螺杆挤出加工工艺列于表2中。

表5：性能对比

 需要说明的是：

实施例4-6，对比例2、3中硅酮母粒分子量为100万到150万；所用的聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度均大于或等于30Mpa，所用的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010），所用的其他助剂为润滑剂聚乙烯蜡。

实施例4、对比例2、对比例3中所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；实施例5、实施例6中所用的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐。

根据上述工艺和配方开发的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯，MCA与八溴醚添加量增加，阻燃性能提高，当MCA添加量为1.5，十溴联苯醚为0.5份时制备的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯可达到阻燃UL-94 V2等级。随着阻燃剂添加量的提高，其光泽度降低。制备高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯添加MCA1.8份，十溴联苯醚0.6份，制备的阻燃聚丙烯既保持了良好的光泽度又具备了良好的阻燃性能。

实施例7~8

表6：重量配比

 （1）按表6重量份配比称取原料：聚丙烯、MCA、八溴醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂、其他助剂；

（2）将聚丙烯、MCA、八溴醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂和其他助剂一起置于高混机中混合10分钟；

（3）将物料加入双螺杆挤出机中，控制喂料速度，挤出造粒，双螺杆机的转速为300转/min；真空度≥0.06MPa，双螺杆挤出加工工艺列于表2中。对比例6，取消真空，双螺杆挤出。

对制得的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物进行光泽度、阻燃、耐刮擦性能对比，结果如表7示。

表7：性能对比

 

 实施例7、8，对比例4-6中硅酮母粒分子量为100万到150万；所用的聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度均大于或等于30Mpa，所用的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）所用的其他助剂为受阻胺类光稳定剂（944）。

实施例7，对比例4、5中所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；实施例8、对比例6中所用的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐。

根据上述工艺和配方开发的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯，随着耐刮擦剂添加量的提高，组合耐刮性能提高。与开真空工艺做出来的材料相比，不开真空制备的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯光泽度较小。

实施例9~10

表8：重量配比

 （1）按表8中的组分及含量进行备料；

（2）将聚丙烯、MCA、八溴醚、相容剂、耐刮擦剂、抗氧剂和其他助剂一起置于高混机中混合5分钟；

（3）将物料加入双螺杆挤出机中，控制喂料速度，挤出造粒，双螺杆机的转速为300转/min；真空度≥0.06MPa，双螺杆挤出加工工艺列于表2中。

表9：性能对比

 需要说明的是：

实施例9、10，对比例7-10中硅酮母粒分子量为100万到150万；所用的聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度均大于或等于30Mpa，所用的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010），所用的其他助剂为钛白粉颜料，所用的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。

通过性能对比可知：在MCA和八溴醚总添加量相同的情况下，当MCA与八溴醚重量比为2:1时复合材料的阻燃性能最好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯组合物，其特征在于，所述的组合物由以下重量份的组分组成：

聚丙烯                    91~95

MCA                      1~2

阻燃协效剂            0.5~1

相容剂                    2~3

硅酮母粒                1~1.5

抗氧剂                    0.2~0.6

其他助剂                 0.2~0.4

所述的阻燃协效剂为八溴醚或十溴联苯醚中的一种或几种；

所述的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐或聚乙烯接枝马来酸酐中的一种或几种；

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种；

所述的其他助剂选自热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂和/或颜料。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的聚丙烯选自无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯的一种或几种；所述聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度≥30Mpa。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的MCA粒径≤2μm。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的硅酮母粒为超高分子量硅酮母粒，分子量为100万到150万。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的MCA与八溴醚的重量比为2:1。

6.权利要求1-5任一所述的组合物在制备高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料中的应用。

7.一种高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，按照权利要求1所述的组分及重量份配料后，置于高混机中混合5-10min，出料，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，得到所述的高光泽阻燃耐刮擦聚丙烯复合材料。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述双螺旋挤出机内的螺旋杆转速为200-500r/min，挤出机从加料到挤出机头的温度设置为：185℃、190℃、205℃、210℃、210℃、210℃、200℃、185℃、180℃，真空度≥0.06MPa。