CN105482157A - 一种碳化硅晶须作为树脂组合物阻燃抗滴落剂的用途及含有碳化硅晶须的树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳化硅晶须作为组合物阻燃抗滴落剂的用途及含有碳化硅晶须的树脂组合物。所述碳化硅晶须的直径D＜1.5微米、长径比L/D为20:1-30:1。将其加入到阻燃材料中作为抗滴落剂，可以替代传统的聚四氟乙烯型抗滴落剂，在相同含量的情况下其效果优于聚四氟乙烯型抗滴落剂。

Description

一种碳化硅晶须作为树脂组合物阻燃抗滴落剂的用途及含有碳化硅晶须的树脂组合物
技术领域
本发明涉及高分子材料阻燃改性领域，尤其涉及一种碳化硅晶须作为树脂组合物阻燃抗滴落剂的用途及含有碳化硅晶须的树脂组合物。
背景技术
社会在发展，人们对材料的阻燃要求也在不断的提高，其中就包括对聚合物的阻燃要求，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚酯等材料，有些阻燃要求甚至需要满足UL-94的V0级别或者更高级别。
为了提高聚合物的阻燃性，常用的方法就是在聚合物中添加阻燃剂，阻燃剂根据其是否含有卤素分为有卤阻燃剂和无卤阻燃剂两大类。但是有些聚合物在燃烧时，会产生滴落，容易引起二次燃烧，为了阻止聚合物在燃烧时的滴落现象，还需要添加抗滴落剂，目前使用在聚合物中的抗滴落剂基本上全部为聚四氟乙烯型的抗滴落剂。
目前的研究现状，碳化硅晶须用在聚合物中，主要是为了提高聚合物的模量，一般碳化硅晶须的用量为聚丙烯质量的10-50％。如：中国专利CN104559142A，其中就是利用碳化硅晶须增强改性尼龙。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅晶须作为组合物阻燃抗滴落剂的用途，本发明首次提出碳化硅晶须作为组合物阻燃抗滴落剂使用，可替代传统的抗滴落剂，抗滴落效果显著。
本发明还提供了一种含有碳化硅晶须的树脂组合物。
为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：
一种碳化硅晶须作为树脂组合物的阻燃抗滴落剂的用途，其中，所述碳化硅晶须的直径为D＜1.5微米、长径比L/D为20:1-30:1。
一种含有碳化硅晶须的树脂组合物，其中，包括以下组份及其重量份：
基体树脂：100份
碳化硅晶须：0.32-0.93份；
阻燃剂：15-30份；
抗氧剂：0.22-0.45份；
润滑剂：0.12-0.28份；
光稳剂：0.12-0.28份。
上述树脂组合物，其中，所述基体树脂为聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或不饱和聚氨酯。
上述的树脂组合物，其中，所述聚酰胺材料为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46和聚酰胺612中的至少一种。
上述的树脂组合物，其中，所述阻燃剂选用十溴二苯乙烷、八溴S醚、三氧化二锑和无卤氮磷阻燃剂的一种或两种。
上述的树脂组合物，其中，所述抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的两种进行复配使用。
上述的树脂组合物，其中，所述润滑剂为硬脂酸锌或二甲基硅油。
上述的树脂组合物，其中，所述光稳剂由2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯低聚丙烯混合物和2-(2-羟基-5-叔幸基苯基)苯并三唑按1：1的重量比复配得到。
本发明的有益效果如下：
1.本发明将碳化硅晶须作为抗滴落剂，与传统的抗滴落剂---聚四氟乙烯型抗滴落剂相比，抗滴落效果显著提高。
2.传统的碳化硅晶须主要作为填充增强聚合物使用，且一般用量占整个复合材料质量的5-50％；而本发明将其作为抗滴落剂使用，其用量大大减少，一般为基体树脂质量的0.32-0.93％。
3.扩宽了碳化硅晶须的使用范围，打破了市场抗滴落剂的单一性。
具体实施方式
下面将结合8个对比例和7个实施例，对本发明作进一步说明。
对比例及实施例中用到的材料如下表：
以下阻燃测试项目，执行UL-94标准。
实施例1
将重量份为100份的聚丙烯，21份的阻燃剂A，7份的阻燃剂C，0.32份碳化硅晶须A，0.12份抗氧剂A，0.1份抗氧剂D、0.12份润滑剂A、0.07份光稳剂A、0.05份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为63℃、高速混合机的速度为130转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为36。其阻燃性能见表-1。
对比例1:不加碳化硅晶须
将重量份为100份的聚丙烯，21份的阻燃剂A，7份的阻燃剂C，0.12份抗氧剂A，0.1份抗氧剂D、0.12份润滑剂A、0.07份光稳剂A、0.05份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为63℃、高速混合机的速度为130转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为36。其阻燃性能见表-1。
实施例2
将重量份为100份的聚丙烯，23份的阻燃剂B，7份的阻燃剂C，0.65份碳化硅晶须B，0.2份抗氧剂A，0.25份抗氧剂D、0.28份润滑剂A、0.15份光稳剂A、0.13份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为63℃、高速混合机的速度为130转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为36。其阻燃性能见表-1。
对比例2：不加碳化硅晶须
将重量份为100份的聚丙烯，23份的阻燃剂B，7份的阻燃剂C，0.2份抗氧剂A，0.25份抗氧剂D、0.28份润滑剂A、0.15份光稳剂A、0.13份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为63℃、高速混合机的速度为130转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为36。其阻燃性能见表-1。
实施例3
将重量份为100份的聚丙烯，30份的阻燃剂D，0.93份碳化硅晶须C，0.15份抗氧剂A，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂A、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为60℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为40。其阻燃性能见表-1。
对比例3：不加碳化硅晶须
将重量份为100份的聚丙烯，30份的阻燃剂D，0.15份抗氧剂A，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂A、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为60℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为40。其阻燃性能见表-1。
对比例4：加聚四氟乙烯抗滴落剂
将重量份为100份的聚丙烯，30份的阻燃剂D，0.95份抗滴落剂PTF-5050，0.15份抗氧剂A，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂A、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为60℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、190℃、185℃、185℃，螺杆转速为180转/分钟，螺杆长径比为40。其阻燃性能见表-1。
表-1实施例1-3以及对比例1-4的阻燃性能
从以上实施例1-3和对比1-3中，可明显看出，加入本发明的碳化硅晶须作为抗滴落剂使用比不加效果好很多；即从实施例1和对比例1可明显看出，加入碳化硅晶须的可以做到V0级别且5根样料的t1+t2总和为24秒，不加碳化硅晶须的只能做到V2级别且5根样料的t1+t2总和为69秒。另一方面，从实施例3、对比例3以及对比例4的比较中可看出，本发明的抗滴落剂比传统的聚四氟乙烯型抗滴落剂效果好。
实施例4
将重量份为100份的聚碳酸酯，10份的阻燃剂B，0.4份碳化硅晶须B，0.1份抗氧剂C，0.25份抗氧剂D、0.15份润滑剂B、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为65℃、高速混合机的速度为100转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为230℃、265℃、265℃、260℃、260℃、260℃、265℃、265℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
对比例5：不加碳化硅晶须
将重量份为100份的聚碳酸酯，10份的阻燃剂B，0.1份抗氧剂C，0.25份抗氧剂D、0.15份润滑剂B、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为65℃、高速混合机的速度为100转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为230℃、265℃、265℃、260℃、260℃、260℃、265℃、265℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
实施例5
将重量份为100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，18份的阻燃剂B，6份的阻燃剂C，0.6份碳化硅晶须A，0.15份抗氧剂C，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂B、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为75℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为200℃、225℃、225℃、220℃、220℃、220℃、225℃、225℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
对比例6：不加碳化硅晶须
将重量份为100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，18份的阻燃剂B，6份的阻燃剂C，0.15份抗氧剂C，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂B、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为75℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为200℃、225℃、225℃、220℃、220℃、220℃、225℃、225℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
实施例6
将重量份为100份的聚酰胺6，18份的阻燃剂A，6份的阻燃剂C，0.8份碳化硅晶须C，0.15份抗氧剂B，0.25份抗氧剂D、0.3份润滑剂EBS、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为75℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为200℃、225℃、225℃、220℃、220℃、220℃、225℃、225℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
对比例7：不加碳化硅晶须
将重量份为100份的聚酰胺6，18份的阻燃剂A，6份的阻燃剂C，0.15份抗氧剂B，0.25份抗氧剂D、0.3份润滑剂EBS、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为75℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为200℃、225℃、225℃、220℃、220℃、220℃、225℃、225℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
实施例7
将重量份为100份的聚对苯二甲酸乙二醇酯，18份的阻燃剂B，6份的阻燃剂C，0.92份碳化硅晶须B，0.15份抗氧剂C，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂B、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为75℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为240℃、275℃、275℃、270℃、270℃、270℃、275℃、275℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
对比例8：不加碳化硅晶须
将重量份为100份的聚对苯二甲酸乙二醇酯，18份的阻燃剂B，6份的阻燃剂C，0.15份抗氧剂C，0.25份抗氧剂D、0.2份润滑剂B、0.1份光稳剂A、0.1份光稳剂B加入高速混合机中进行混合均匀。其中，高速混合机的温度为75℃、高速混合机的速度为120转/分钟。接着将混合好的材料加入双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、造粒、装包。挤出机的温度从喂料段到机头依次为240℃、275℃、275℃、270℃、270℃、270℃、275℃、275℃，螺杆转速为200转/分钟，螺杆长径比为42。其阻燃性能见表-2。
表-2实施例4-7以及对比例5-8的阻燃性能
从以上实施例4-7和对比例5-8可明显看出，加入本发明的抗滴落剂比不加抗滴落剂效果好很多。例如：实施例7加入本发明的抗滴落剂5根样条的t1+t2总和为13秒，不加抗滴落剂的对比例8的5根样条的t1+t2总和为46秒。
从以上所有实施例和所有对比例，可明显看出：本发明的抗滴落剂效果显著，比不加抗滴落剂效果好很多，比加传统的聚四氟乙烯型抗滴落剂效果也好。

Claims (8)

1.一种碳化硅晶须作为树脂组合物中的阻燃抗滴落剂的用途，其特征在于，所述碳化硅晶须的直径为D＜1.5微米、长径比L/D为20:1-30:1。
2.一种含有碳化硅晶须的树脂组合物，其特征在于，包括以下组份及其重量份：
基体树脂：100份
碳化硅晶须：0.32-0.93份；
阻燃剂：10-30份；
抗氧剂：0.22-0.45份；
润滑剂：0.12-0.28份；
光稳剂：0.12-0.28份。
3.如权利要求2所述的树脂组合物，其特征在于，所述基体树脂为聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或不饱和聚氨酯。
4.如权利要求3所述的树脂组合物，其特征在于，所述聚酰胺材料为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46和聚酰胺612中的至少一种。
5.如权利要求2所述的树脂组合物，其特征在于，所述阻燃剂选用十溴二苯乙烷、八溴S醚、三氧化二锑和无卤氮磷阻燃剂的一种或两种。
6.如权利要求2所述的树脂组合物，其特征在于，所述抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的两种进行复配使用。
7.如权利要求2所述的树脂组合物，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌或二甲基硅油。
8.如权利要求2所述的树脂组合物，其特征在于，所述光稳剂由2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯低聚丙烯混合物和2-(2-羟基-5-叔幸基苯基)苯并三唑按1：1的重量比复配得到。
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