CN104804304A - 无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。材料包括聚丙烯，特别是复合材料由聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为1～2.5：1～2.5：20的比例组成，其中，聚磷酸盐为聚磷酸钠、聚磷酸铵中的一种或两种混合物，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐中的一种或两种以上的混合物；方法采用熔融混合法，其过程为将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯置于转矩流变仪中，于140～200℃下混炼5～30min，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。它具有更好的阻燃性能，且所需原材料少，制作便捷、成本低；可极易于广泛地应用于机械零件、耐腐蚀零件、绝缘零件和食品用具等领域。

Description

无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及制备方法，尤其是一种无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
具有透明度高、易加工、无毒，良好的电性能、力学性能、化学稳定性的聚丙烯(PP)，已广泛地应用于机械零件、耐腐蚀零件、绝缘零件和食具中，在五大通用塑料中，其消费量仅次于聚乙烯位于第二。但是，由于聚丙烯本身极易燃，氧指数仅为17～18％，发热量大，燃烧速度快及燃烧时伴随着滴落，从而限制了其在对阻燃级别要求较高行业中的应用。因此，研发具有阻燃性能的PP引起了人们的关注，如中国发明专利申请CN 103289203 A于2013年9月11日公布的一种无卤阻燃PP复合材料及其制备方法。该申请中提及的复合材料主要由PP 65～80份、氧化锑2～6份、聚磷酸铵3～6份、氢氧化镁5～10份、滑石粉2～5份、抗氧剂10101～4份和LDPE 15～30份组成；其制备方法为将上述各组分原料于40～50℃、80～100r/min下混合后，置于双螺杆挤出机中，于180～230℃、80～120r/min下挤出。这种复合材料虽具有较好的阻燃效果，却也存在着不足之处，首先，产物中起主要阻燃作用的聚磷酸铵和氢氧化镁尽管都能阻燃，然却是各行其道，未能相互协同、共同作用，从而不能使产物获得最大的阻燃性能。其缘由为，作为目前常用的一类无卤阻燃材料——聚磷酸盐，在其单独作为阻燃剂使用时，阻燃效率较低，需和其它阻燃材料协同使用，而氢氧化镁主要是通过吸收热量、释放水蒸汽稀释氧气的方式来达到阻燃目的的，其极难与具有固相阻燃机制的聚磷酸盐很好的协同以达到最大阻燃功效；其次，制备方法不能获得更好阻燃效果的产物。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种组分合理，阻燃效果更好的无卤阻燃聚丙烯复合材料。
本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：无卤阻燃聚丙烯复合材料包括聚丙烯，特别是，
所述复合材料由聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为1～2.5：1～2.5：20的比例组成。
作为无卤阻燃聚丙烯复合材料的进一步改进：
优选地，聚磷酸盐为聚磷酸钠、聚磷酸铵中的一种或两种混合物。
优选地，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。
为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法采用熔融混合法，特别是完成步骤如下：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯置于转矩流变仪中，于140～200℃下混炼5～30min，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
作为无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法的进一步改进：
优选地，聚磷酸盐为聚磷酸钠、聚磷酸铵中的一种或两种混合物。
优选地，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。
相对于现有技术的有益效果是：
其一，采用这样的组分后，既发挥了聚磷酸盐原有的阻燃作用，又充分地利用了聚六亚甲基胍盐的分子结构中含有大量的磷、氮元素之特点，将其与含有大量磷元素的聚磷酸盐结合，使两者发生化学反应从而形成了非常好的P-N协同膨胀阻燃体系，进而获得了更好的阻燃效果。
其二，经实测，本发明的阻燃性能远高于现有技术。
其三，制备方法简单、科学、有效。不仅制得了组分合理，阻燃效果更好的目的产物——无卤阻燃聚丙烯复合材料，还使其具有了更好的阻燃性能，更有着所需原料少，制作便捷、成本低的特点；进而使目的产物极易于广泛地应用于机械零件、耐腐蚀零件、绝缘零件和食品用具等领域。
具体实施方式
首先从市场购得或自行制得：
聚丙烯；作为聚磷酸盐的聚磷酸钠和聚磷酸铵；作为聚六亚甲基胍盐的聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐和聚六亚甲基双胍磷酸盐。
接着，
实施例1
制备的具体步骤为：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为1：2.5：20的比例置于转矩流变仪中，于140℃下混炼30min；其中，聚磷酸盐为聚磷酸钠，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
实施例2
制备的具体步骤为：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为1.4：2.1：20的比例置于转矩流变仪中，于155℃下混炼25min；其中，聚磷酸盐为聚磷酸钠，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
实施例3
制备的具体步骤为：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为1.75：1.75：20的比例置于转矩流变仪中，于170℃下混炼18min；其中，聚磷酸盐为聚磷酸钠，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
实施例4
制备的具体步骤为：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为2.1：1.4：20的比例置于转矩流变仪中，于185℃下混炼12min；其中，聚磷酸盐为聚磷酸钠，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
实施例5
制备的具体步骤为：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为2.5：1：20的比例置于转矩流变仪中，于200℃下混炼5min；其中，聚磷酸盐为聚磷酸钠，聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
再分别选用作为聚磷酸盐的聚磷酸钠、聚磷酸铵中的一种或两种混合物，作为聚六亚甲基胍盐的聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐中的一种或两种以上的混合物，重复上述实施例1～5，同样制得了无卤阻燃聚丙烯复合材料。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，包括聚丙烯，其特征在于：
所述复合材料由聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯按照重量比为1～2.5：1～2.5：20的比例组成。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征是聚磷酸盐为聚磷酸钠、聚磷酸铵中的一种或两种混合物。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征是聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。
4.一种权利要求1所述无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，采用熔融混合法，其特征在于完成步骤如下：
将聚磷酸盐、聚六亚甲基胍盐和聚丙烯置于转矩流变仪中，于140～200℃下混炼5～30min，制得无卤阻燃聚丙烯复合材料。
5.根据权利要求4所述的无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是聚磷酸盐为聚磷酸钠、聚磷酸铵中的一种或两种混合物。
6.根据权利要求4所述的无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是聚六亚甲基胍盐为聚六亚甲基胍磷酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。
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