CN104629178A - 一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，所述聚丙烯组合物包括如下重量份数的各组分：聚丙烯30～60份，玻璃纤维10～30份，阻燃剂20～30份，消烟剂2～10份，相容剂3～8份，气味吸收剂1.5～4.0份，抗氧剂0.2～1份，其他助剂0.2～2.0份，所述气味吸收剂的粒径为3～15μm。本发明还涉该聚丙烯组合物的制备方法。所述的低气味无卤阻燃玻纤增强体系通过金属氧化物抑烟及除味剂除味相结合的方式制备，协同效果明显。本发明制备的聚丙烯组合物具有工艺简单，成本低，阻燃效果好，气味低，力学性能高等优点，可用于家电、建筑、汽车等行业。

Description

一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料及其制备方法，具体地，涉及一种低气味玻纤增强无卤阻燃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，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、刚度、抗冲击性经常达不到要求，无卤阻燃聚丙烯常伴有氨气味道。目前比较常用的是玻纤、填充等对聚丙烯进行改性，以达到聚丙烯增强的目的，常使用氮磷系无卤阻燃剂对聚丙烯进行改性，以达到聚丙烯阻燃的目的。
目前，关于低气味阻燃聚丙烯的研制和应用主要是将沸石粘土物理共混于聚丙烯PP树脂和玻纤中。中国专利文献CN101724198A，公开了一种无卤阻燃、低气味聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料及其制备方法，介绍了层状双氢氧化物作为一种纳米改性剂用作抑烟、生物及医用材料紫外红外吸收材料。中国专利CN103756135A，公开了一种环保阻燃低气味改性聚丙烯及其制备方法和应用。通过选用特定的低气味氮磷系无卤阻燃剂和金属氢氧化物作为消烟剂，实现力学性能优异、阻燃效果良好、烟密度低的效果；加入C1～C8的醇类TVOC脱除剂，达到阻燃聚丙烯低气味的目的。
以上技术通过处理玻纤或加入吸附剂吸收材料中的烟及TVOC；其缺点单一类吸附剂的加入不足以很好的降低阻燃聚丙烯受热释放的气体，醇类物质在受热过程也可能会有不同程度的挥发。通过加入金属氢氧化物及多孔磷酸钙协效降低阻燃聚丙烯气味，目前在聚丙烯中的应用尚未涉及。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物。
本发明的再一的目的是，提供一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，聚丙烯组合物包括如下重量份数的各组分：
优选地，所述聚丙烯为无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯、间规立构聚丙烯中的一种或几种的混合，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≥22MPa。
优选地，所述玻璃纤维为无碱玻纤，其纤维直径为8～20μm。
优选地，所述阻燃剂为复配的氮磷系无卤阻燃剂，无卤阻燃剂中磷含量≥22％，氮含量≥20％。
优选地，所述的消烟剂为金属氢氧化物氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或两种。
优选地，所述的气味吸收剂为多孔磷酸钙，孔径大小为2～10nm。
优选地，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种的混合。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
优选地，所述其他助剂为热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。
(1)氢氧化镁这种水合金属氧化物在制备高分子复合材料时不产生二次污染，热稳定性能很好，并且同其他阻燃剂的协同效果好，无毒，无腐蚀，不挥发，不产生毒气，价格低廉，来源广泛。已经被人们誉为无公害阻燃剂。同时，氢氧化镁也是集阻燃、抑烟、填充三大功能为一体的阻燃剂。氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理在于氢氧化镁的分解温度为340℃到490℃；分解后发生脱水反应，可以吸收材料表面的热量，当材料表面的热量被大量吸收后便可降低材料燃烧的表面温度，从而达到阻燃的效果。氢氧化镁在脱水后产生的大量水蒸气可以有效的稀释可燃气体浓度，降低可燃气体的助燃效果。氢氧化镁分解而产生的残余物氧化镁是致密的氧化物，它可以沉积于塑料表面，抑制可燃气体的产生，起到隔热、隔绝氧气的作用，并且达到抑烟的效果。氢氧化镁还可以促进塑料表面炭化，隔绝氧气与塑料接触。
(2)多孔磷酸钙具有类似于活性炭对甲醛和氨等有害气体有高吸附性能，将其添加到玻纤增强无卤阻燃聚丙烯中，可以有效吸附玻纤增强无卤阻燃聚丙烯在强剪切作用下释放的氨气等气体。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：
按如下重量份数配比称取各组分：
将所述聚丙烯、阻燃剂、消烟剂、气味吸收剂、相容剂、抗氧剂、其他助剂置于高混机中混合5～10min，出料，将所述玻璃纤维通过侧喂料口加入挤出机，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，即得到低浮纤玻纤增强高光泽聚丙烯复合材料，所述双螺杆挤出机的转速为200～500r/min，挤出机从加料到机头的温度设置为：165℃、170℃、175℃、180℃、190℃、190℃、190℃、185℃、180℃，真空度≥0.06MPa。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明利用玻璃纤维对高分子材料的增强作用，得到了高强度、高刚度、尺寸稳定的聚丙烯材料，适合于注射成型各类车用、家电用工程塑料件；
2、本发明利用了氮磷系无卤阻燃剂对玻纤增强聚丙烯组合物的阻燃的作用，制备成一种具有高强度、高刚性、尺寸稳定、阻燃性能良好的聚丙烯复合材料，可广泛应用于汽车配件、家用电器等领域；
3、本发明利用了部分聚乙烯替代聚丙烯，提高了基材固有的光泽度；
4、本发明通过氢氧化镁抑烟及多孔磷酸钙对氨气、甲醛等气体的吸附作用及氢氧化镁与氮磷系无卤阻燃剂的协效阻燃作用，既保持了复合材料固有的强度，同时减少阻燃剂的添加量，降低了复合材料的气味。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例1～3
实施例1～3涉及本发明还涉及前述的一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法；所述方法包括如下步骤：
步骤1，按表1配比称取各组分：
表1
单位：kg
步骤1，表1中的聚丙烯为无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯、间规立构聚丙烯中的一种或几种的混合，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≥22MPa；玻璃纤维为无碱玻纤，其纤维直径为8～20μm；阻燃剂为复配的以聚磷酸氨为主的氮磷系无卤阻燃剂，无卤阻燃剂中磷含量≥22％，氮含量≥20％；气味吸收剂以多孔磷酸钙为主，孔径2～10nm。相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种的混合；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；其他助剂为热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。
表2
步骤2，将所述聚丙烯、阻燃剂、消烟剂、气味吸收剂、相容剂、抗氧剂、其他助剂置于高混机中混合5～10min，出料，将所述玻璃纤维和所述硫酸钙晶须通过侧喂料口加入挤出机，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，即得到低浮纤玻纤增强高光泽聚丙烯复合材料，所述双螺杆挤出机的转速为200～500r/min，挤出机从加料到机头的温度设置为：165℃、170℃、175℃、180℃、190℃、190℃、190℃、185℃、180℃，真空度≥0.06MPa。实施例1～3及对比例1涉及的玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物性能列于表2所示。
通过实施例1～3与对比例1可以看出，通过加入玻纤，随着玻纤添加量的增大，制备的玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物综合力学性能不断提高。添加30％玻璃纤维时，该组合物达到较高的力学性能。随着玻纤添加量的增大，在双螺杆挤出机中剪切作用越强，其烟密度与气味越大。
实施例4～7
实施例4～7涉及本发明还涉及前述的一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法；所述方法按照步骤2进行。通过实施例4～7与对比例2比较。随着消烟剂添加量的增大，制备的玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物烟密度逐渐降低，同时，其气味变小。说明金属氢氧化物，氢氧化镁的加入可以有效降低组合物烟密度的同时还可以吸收部分组合受热释放的气体。当添加氢氧化镁8％时，随着氢氧化镁的添加量的增大，烟密度稳定在一个稳定的值。
表3
单位：kg
表4
实施例8～11
实施例8～11涉及本发明还涉及前述的一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法；所述方法按照步骤2进行。通过实施例8～11与对比例3比较。随着气味吸附剂多孔磷酸钙的加入，随着加入量的增大，制备的玻纤增强无卤阻燃聚丙烯的气味不断降低，同时对降低烟密度有一定的协效作用，当添加3％气味吸收剂及8％消烟剂时，组合物烟密度及气味达到稳定值。加工过程中TVOC脱除的更加干净。气味更小，达到校车专用标准。
表5
单位：kg
表6
实施例12～15
实施例12～15的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物通过步骤2制得。
表7
单位：kg
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 (10)

1.一种低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯组合物包括如下重量份数的各组分：
2.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯、间规立构聚丙烯中的一种或几种的混合，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≥22MPa。
3.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻纤，其纤维直径为8～20μm。
4.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述阻燃剂为复配的氮磷系无卤阻燃剂，无卤阻燃剂中磷含量≥22％，氮含量≥20％。
5.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的消烟剂为金属氢氧化物氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述的气味吸收剂为多孔磷酸钙，孔径大小为2～10nm。
7.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯接枝丙烯酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种的混合。
8.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
9.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述其他助剂为热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。
10.根据权利要求1所述的低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按如下重量份数配比称取各组分：
将所述聚丙烯、阻燃剂、消烟剂、气味吸收剂、相容剂、抗氧剂、其他助剂置于高混机中混合5～10min，出料，将所述玻璃纤维通过侧喂料口加入挤出机，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，即得到低气味玻纤增强无卤阻燃聚丙烯组合物，所述双螺杆挤出机的转速为200～500r/min，挤出机从加料到机头的温度设置为：165℃、170℃、175℃、180℃、190℃、190℃、190℃、185℃、180℃，真空度≥0.06MPa。
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