CN104448540A - 一种多性能的聚丙烯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，原料组成按照重量百分比为：聚丙烯：75-90%；纤维棒石族粘土：海泡石粉5-10%；主阻燃剂：TTBNP1-2%；协效阻燃剂：三氧化二锑0.2-0.5%；炭黑：1.5-2.5%；滑石粉：5-6%；断链剂：3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷0.2-0.5%；发泡剂：5-苯基四唑0.2-0.5%；静电剂：环氧乙烷2-3%；抗氧剂：亚磷酸钠0.2-0.3%；热稳定剂DSTP：0.2-0.3%；渗透剂：α-烯基磺酸钠0.2-0.3%；分散剂：木质素磺酸钠0.2-0.3%。本发明生产的聚丙烯材料具有优异的耐候性能、阻燃性能、抗电性能、温抗冲性能及机械性能，且材料价廉、简单易加工，适合工业化生产。

Description

一种多性能的聚丙烯材料
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种多性能的聚丙烯材料。 
背景技术
聚丙烯机械性能优良、耐热性佳、化学稳定性高、电绝缘性优异，而且具有良好的可加工性，是一种综合性能优异的通用塑料。但由于其饱和碳氢结构及叔碳原子的存在，聚丙烯极易燃烧且耐候性不佳。 
卤系阻燃剂添加量少、阻燃效率高、对聚合物性能影响最小，为聚烯烃材料最有效的阻燃添加剂，常用的品种主要有十溴、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、八溴醚、八溴S醚、三（2,3-二溴丙基）异氰酸酯（TBC）、三（2,2-二溴甲基-3-溴丙基）膦酸脂（TTBNP）等。而炭黑则是聚烯烃材料的一种高效光稳定剂，耐高温、不挥发、持久性强。但由于炭黑与卤系阻燃剂存在一定的对抗效应，当炭黑含量较高时（>1wt%），会明显削弱卤系阻燃剂的阻燃功能。因而，对于卤系阻燃聚丙烯，目前主要是在不添加或添加极少量炭黑（<0.5 wt %）的基础上，通过添加适量紫外线吸收剂、紫外线淬灭剂、受阻胺光稳定剂的方法来提高其耐候性。 
目前公开的卤系阻燃耐候技术，其耐候技术均采用了紫外线吸收剂和/或受阻胺光稳定剂，尚未解决仅使用碳黑作为耐候改性剂时，即高碳黑含量（>1wt%）的情况下，如何制备阻燃耐候聚丙烯的问题；且存在下述共同不足，影响了其在各个领域的使用： 
① 紫外线吸收剂及受阻胺光稳定剂均为有机极性小分子，与非极性聚丙烯树脂存在饱和、挥发问题，且在长期紫外线作用下，还存在降解等副反应乃至日渐失效问题。
② 常用受阻胺光稳定剂由于碱性比较高会与溴系阻燃剂发生反应，存在耐候剂与阻燃剂的对抗问题。 
③ 与炭黑相比，紫外线吸收剂及受阻胺光稳定剂昂贵得多。 
另外还存在阻燃剂用量大，对材料机械性能影响明显，从而限制了阻燃耐候聚丙烯的应用范围。在某些化工企业，聚丙烯薄膜成为普遍使用的包装材料。在一些化工企业，存放的物品也需要防静电，以免发生火灾。经检索发现虽有…些耐高温、防滑的聚丙烯材料，但是缺乏抗静电的功能，不能满足实际安全使用，造成潜在的事故隐患。 
如何生产一种优异耐候性能、阻燃性能、抗电性能、温抗冲性能及机械性能的聚丙烯材料成为本发明要解决的技术问题。 
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，原料组成按照重量百分比为： 
聚丙烯75-90%；
纤维棒石族粘土：海泡石粉5-10%；
主阻燃剂： TTBNP 1-2%；
协效阻燃剂：三氧化二锑0.2-0.5%；
炭黑：1.5-2.5 %；
滑石粉：5-6%；
断链剂：3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷0.2-0.5%；
发泡剂：5-苯基四唑0.2-0.5 %；
静电剂：环氧乙烷2-3%；
抗氧剂：亚磷酸钠0.2-0.3%；
热稳定剂DSTP0.2-0.3%；
渗透剂：α- 烯基磺酸钠0.2-0.3%；
分散剂：木质素磺酸钠0.2-0.3%。
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚丙烯，乙烯含量低于1%，熔体流动速率为50-100g/10min。 
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述主阻燃剂为六溴环十二烷、TBC、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺中的一种或几种。 
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述协效阻燃剂三氧化二锑的粒径<10μm。 
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述炭黑为槽法炭黑，粒径为15-25nm。 
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述断链剂为高温引发剂，230℃时，几乎不分解，250℃时，半衰期>6min。 
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述发泡剂为高温发泡剂，在空气中的初始分解温度>230℃，产气量>180ml/g。 
上述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述渗透剂为烷基硫酸酯钠、琥珀酸酯磺酸盐、烷基磺酸钠或烷基萘磺酸钠中的一种或多种。 
本发明有益效果： 
通过选择炭黑为耐候改性剂，选择含溴阻燃剂、协效阻燃剂与高温断链剂及高温发泡剂并用，熔融共混得到的聚丙烯复合材料，耐候性能优异，阻燃性能达到UL94 V-0级。通过添加海泡石粉使得聚丙烯材料有良好的耐温性能和低温抗冲性能。本发明的配方添加了抗静电剂生产的聚丙烯材料，具有很强的抗静电性，可及时滤去聚积的静电，安全具有广泛的市场应用前景。改性前后材料机械性能变化小，且材料价廉、简单易加工，适合工业化生产。
具体实施方式
一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，原料组成按照重量百分比为：乙烯含量低于1%，熔体流动速率为50-100g/10min的聚丙烯75-90%；纤维棒石族粘土：海泡石粉5-10%；主阻燃剂： TTBNP 1-2%；粒径<10μm的协效阻燃剂：三氧化二锑0.2-0.5%；粒径为15-25nm的槽法炭黑：1.5-2.5 %；滑石粉：5-6%；断链剂：3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷0.2-0.5%；发泡剂：5-苯基四唑0.2-0.5%；静电剂：环氧乙烷2-3%；抗氧剂：亚磷酸钠0.2-0.3%；热稳定剂DSTP0.2-0.3%；渗透剂：α- 烯基磺酸钠0.2-0.3%；分散剂：木质素磺酸钠0.2-0.3%。 
该聚丙烯复合材料的实施例1-9和两个对比例的配方的组分含量如表一。 
表一、实施例1-9和两个对比例的配方的组分含量表 
0将上述材料制备出的聚丙烯复合材料的制备方法如下：
（1）按配方的重量配比称取各组分；
（2）将乙烯含量低于1%，熔体流动速率为50g/10min的聚丙烯、海泡石粉、 TTBNP、粒径<10μm的三氧化二锑、粒径为15-25nm的槽法炭黑、滑石粉依次加入到高速混料机中，混合5～20分钟；转速800rpm。
（3）将步骤（2）所得混合料，通过主喂料口加入到双螺杆挤出机中，并通过侧喂料方式按照配方比例加入3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷、5-苯基四唑、环氧乙烷、亚磷酸钠、DSTP、α- 烯基磺酸钠、木质素磺酸钠的均匀混合物，经熔融挤出，冷却、干燥、切粒，得到粒状产品。螺杆各段温度为140～220℃，螺杆转速为200～450rpm。 
上述表中的对比例1的制备方法如下： 
（1）按配方的重量配比称取各组分；
（2）将乙烯含量低于1%，熔体流动速率为50g/10min的聚丙烯、TTBNP依次加入到高速混料机中，混合5～20分钟；转速800rpm。
（3）将步骤（2）所得混合料，通过主喂料口加入到双螺杆挤出机中，并通过侧喂料方式按照配方比例加入3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷、5-苯基四唑、亚磷酸钠、α- 烯基磺酸钠、木质素磺酸钠的均匀混合物，经熔融挤出，冷却、干燥、切粒，得到粒状产品。螺杆各段温度为140～220℃，螺杆转速为200～450rpm。 
本发明的聚丙烯复合材料的实施例1～9及对比例1～2的性能实验如下： 
性能评价方式及实行标准：
将上述方法制备的塑料颗粒置于60～80℃的鼓风干燥箱中干燥2～3小时后，加入到注塑机中，注射制得标准试样，注射温度为140～220℃。
按照美国UL94标准测试试样的阻燃性；按照国标测试试样的熔体质量流动速率、拉伸屈服应力、屈服拉伸应变、断裂伸长率、悬臂梁缺口冲击强度及人工加速老化性能（荧光紫外灯，Ⅱ型，暴露方式1，总暴露时间1000hrs） 
经过上述测试，结果如表二。
表二、测试结果对比表 
由此可见，本发明的聚丙烯复合材料与纯树脂即对比例的方案所生产的产品相比，机械性能（包括拉伸屈服应力、屈服拉伸应变、断裂伸长率、悬臂梁缺口冲击强度）相近，但阻燃性能、温抗冲性能、抗电性能与耐候性能均得到了大幅度提高。且材料价廉、简单易加工，适合工业化生产。

Claims (8)

1.一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，原料组成按照重量百分比为：
聚丙烯75-90%；
纤维棒石族粘土：海泡石粉5-10%；
主阻燃剂： TTBNP 1-2%；
协效阻燃剂：三氧化二锑0.2-0.5%；
炭黑：1.5-2.5 %；
滑石粉：5-6%；
断链剂：3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷0.2-0.5%；
发泡剂：5-苯基四唑0.2-0.5 %；
静电剂：环氧乙烷2-3%；
抗氧剂：亚磷酸钠0.2-0.3%；
热稳定剂DSTP0.2-0.3%；
渗透剂：α- 烯基磺酸钠0.2-0.3%；
分散剂：木质素磺酸钠0.2-0.3%。
2.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚丙烯，乙烯含量低于1%，熔体流动速率为50-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述主阻燃剂为六溴环十二烷、TBC、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述协效阻燃剂三氧化二锑的粒径<10μm。
5.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述炭黑为槽法炭黑，粒径为15-25nm。
6.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述断链剂为高温引发剂，230℃时，几乎不分解，250℃时，半衰期>6min。
7.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述发泡剂为高温发泡剂，在空气中的初始分解温度>230℃，产气量>180ml/g。
8.根据权利要求1所述的一种多性能的聚丙烯材料，其特征在于，所述渗透剂为烷基硫酸酯钠、琥珀酸酯磺酸盐、烷基磺酸钠或烷基萘磺酸钠中的一种或多种。
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