CN105694218B - 一种聚丙烯阻燃发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚丙烯发泡材料技术领域,具体涉及一种聚丙烯阻燃发泡材料及其制备方法,由以下重量份的物质组成:聚丙烯100份、发泡剂0.5‑1.5份、成核剂0.5‑1.5份、阻燃剂3‑6份、阻燃增效剂0.5‑1.5份、偶联剂1‑2份,阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。本发明所制备的聚丙烯阻燃发泡材料,阻燃级别高,可达到V‑0级,氧指数高达39,成炭率高达35,加工流动性好,燃烧后成炭率高,无融滴。总之,本发明制备的聚丙烯阻燃发泡材料抗冲击强度高,在提升其力学性能的同时大大增强其阻燃性。该制备方法具有工艺简易,容易实现产业化的特点。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯发泡材料技术领域,具体涉及一种聚丙烯阻燃发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP 材料),是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂材料,是五大通用合成树脂中的一个重要品种。PP 是所有合成树脂中密度最小的,仅为0.90 ~ 0.91g/cm3,在五大通用塑料中,PP 的耐热性优良,PP 属于非极性聚合物,具有良好的电绝缘性,且PP 吸水性极低,电绝缘性不会受到湿度的影响。鉴于聚丙烯具有较高的刚性、优良的力学性能、良好的热和化学稳定性,因此,聚丙烯无疑是制备发泡制品的首选材料。
尽管聚丙烯发泡产品具有良好的性能和应用前景,但聚丙烯泡沫的开发难度很大,目前国内尚未有其相关的、可工业化的核心技术。另外,聚丙烯属于易燃材料,其氧指数仅为17%-18.5%,并且成炭率低,容易传播火焰引起火灾,燃烧时产生融滴,因此其阻燃性能的改性是一个重大问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种聚丙烯阻燃发泡材料,其具有阻燃效果好,含氧指数大大提高,燃烧后成炭率高,无融滴,且材料抗冲击强度高,在增强力学性能的同时大大增强其阻燃性。
本发明的另一发明目的是提供一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,其工艺简便,容易实现产业化。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种聚丙烯阻燃发泡材料,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 0.5-1.5份
成核剂 0.5-1.5份
阻燃剂 3-6份
阻燃增效剂 0.5-1.5份
偶联剂 1-2份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;
其中,所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。
氢氧化镁受热产生水,在此过程中大量吸热,同时起到隔绝氧气的作用;四溴双酚A可以捕获燃烧反应中的自由基,终止链式反应的发生;三氧化二锑与四溴双酚A配合使用,阻燃效果更好。硅藻土在聚丙烯材料燃烧时能在材料表面形成一炭层,该炭层具有隔热、隔氧、抑烟且无融滴,阻燃效果性能优异。
本发明中采用氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂和硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂,互相配合,阻燃体系的氧指数提高,残炭量增加,总放热量显著降低,降低热释放速度,对防止火焰传播有良好的效果。本发明之所以需用上述阻燃剂组合,不仅考虑到防火性能,还考虑到相容性和对材料性质的影响,以上组合与聚丙烯相容性较好,对材料性能无不良影响。
优选的,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 1-1.5份
成核剂 1-1.5份
阻燃剂 3-5份
阻燃增效剂 1-1.5份
偶联剂 1-2份。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn =10.0-15.0。
所述聚丙烯的熔体流动速率为50-100g/10min。
普通聚丙烯的泡孔聚集现象较为严重,且大多数泡孔为开孔结构。尤其在缓慢冷却的挤出发泡制品中,泡孔结构更易于破坏受损。高熔体强度聚丙烯可增强气泡的稳定性,获得更多更好的闭孔泡孔结构。上述数值范围的聚丙烯效果更加。
所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为1-2:2-3。以上两种发泡剂配合使用,使得聚丙烯的体积膨胀率适中,泡孔密度较大。
所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为3-5:1-3复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径0.01-1微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂。成核剂的种类和粒径对气泡成核过程起到了决定性的影响, 而且他们与PP有较好的相容性,本发明选用上述成核剂,得到的产品的透明性、表面光泽度、刚性及其他热力学性能均有显著的改善效果。
所述氢氧化镁的粒径为5-10微米,所述三氧化二锑的粒径为1-5μm,上述粒径范围的氢氧化镁和三氧化二锑,与PP有较好的相容性。
所述硅藻土为在620-720℃缺氧煅烧3-5小时得到改性的硅藻土。经过上述处理,可将其中的有机质转化为无定形碳紧密吸附在硅藻土壳表面和内部的微孔中,无定形的碳提高了硅藻土与聚丙烯的相容性,有利于提高聚丙烯的力学性能。
所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯。由于聚丙烯的表面容易发生团聚,粒径较大,分散不均匀,因此阻燃剂等添加剂只能裸露在聚丙烯表面,本发明加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯,阻燃剂等添加剂能均匀地分散在聚丙烯中,粒径变小,提升了各种添加剂与聚丙烯的结合力,因此提高了材料的阻燃性能。
一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
本发明的有益效果:本发明所制备的聚丙烯阻燃发泡材料,阻燃级别高,可达到V-0级,氧指数高达39,成炭率高达35,加工流动性好,燃烧后成炭率高,无融滴。总之,本发明制备的聚丙烯阻燃发泡材料抗冲击强度高,在提升其力学性能的同时大大增强其阻燃性。该制备方法具有工艺简易,容易实现产业化的特点。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种聚丙烯阻燃发泡材料,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 0.5份
成核剂 0.5份
阻燃剂 3份
阻燃增效剂 0.5份
偶联剂 1份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;
其中,所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn =10.0。
所述聚丙烯的熔体流动速率为50g/10min。
所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为1:2。
所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为3:1复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径0.01微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂。
所述氢氧化镁的粒径为5微米,所述三氧化二锑的粒径为1μm。
所述硅藻土为在620℃缺氧煅烧3小时得到改性的硅藻土。
所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯。
一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
实施例2
一种聚丙烯阻燃发泡材料,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 1份
成核剂 1份
阻燃剂 4份
阻燃增效剂 1份
偶联剂 1份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;
其中,所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn = 12。
所述聚丙烯的熔体流动速率为70g/10min。
所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为2:3。
所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为5:3复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径0.5微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂。
所述氢氧化镁的粒径为8微米,所述三氧化二锑的粒径为3μm。
所述硅藻土为在700℃缺氧煅烧4小时得到改性的硅藻土。
所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯。
一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
实施例3
一种聚丙烯阻燃发泡材料,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 1.5份
成核剂 1.5份
阻燃剂 6份
阻燃增效剂 1.5份
偶联剂 2份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;
其中,所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn =15.0。
所述聚丙烯的熔体流动速率为100g/10min。
所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为1:3。
所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为5:1复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径1微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂。
所述氢氧化镁的粒径为10微米,所述三氧化二锑的粒径为5μm。
所述硅藻土为在720℃缺氧煅烧5小时得到改性的硅藻土。
所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯。
一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
实施例4
一种聚丙烯阻燃发泡材料,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 0.5份
成核剂 1.5份
阻燃剂 5份
阻燃增效剂 1份
偶联剂 2份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;
其中,所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn =15.0。
所述聚丙烯的熔体流动速率为50g/10min。
所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为2:3。
所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为3:2复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径0. 1微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂。
所述氢氧化镁的粒径为9微米,所述三氧化二锑的粒径为5μm。
所述硅藻土为在720℃缺氧煅烧3小时得到改性的硅藻土。
所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯。
一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
实施例5
一种聚丙烯阻燃发泡材料,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 0.5份
成核剂 1.5份
阻燃剂 3份
阻燃增效剂 1.5份
偶联剂 1份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;
其中,所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂。
所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn = 13。
所述聚丙烯的熔体流动速率为80g/10min。
所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为1:2。
所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为5:2复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径1微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂。
所述氢氧化镁的粒径为8微米,所述三氧化二锑的粒径为4μm。
所述硅藻土为在620℃缺氧煅烧5小时得到改性的硅藻土。
所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰胺氧基)钛酸酯。
一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
将实施例1-5进行性能测验,性能如下表所示:
。
根据上表可以看出,本发明制备的聚丙烯阻燃发泡材料的综合力学性能和阻燃性能优异。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (3)
1.一种聚丙烯阻燃发泡材料,其特征在于,由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 0.5-1.5份
成核剂 0.5-1.5份
阻燃剂 3-6份
阻燃增效剂 0.5-1.5份
偶联剂 1-2份
其中,所述阻燃剂为氢氧化镁和四溴双酚A复配而成的阻燃剂;所述阻燃增效剂为硅藻土和三氧化二锑复配而成的阻燃增效剂;所述聚丙烯为高熔体强度聚丙烯,高熔体强度聚丙烯的分子量分布Mw/Mn = 10.0-15.0;所述聚丙烯的熔体流动速率为50-100g/10min;所述成核剂选用无机成核剂和有机成核剂以重量比为3-5:1-3复配而成的成核剂,无机成核剂为粒径0.01-1微米的二氧化硅,有机成核剂为山梨醇类成核剂;所述硅藻土为在620-720℃缺氧煅烧3-5小时得到改性的硅藻土;所述发泡剂由N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠组成, N,N-二亚硝基五亚甲基四胺和碳酸氢钠的重量比为1-2:2-3;所述偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯;所述氢氧化镁的粒径为5-10微米,所述三氧化二锑的粒径为1-5μm。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯阻燃发泡材料,其特征在于:由以下重量份的物质组成:
聚丙烯 100份
发泡剂 1-1.5份
成核剂 1-1.5份
阻燃剂 3-5份
阻燃增效剂 1-1.5份
偶联剂 1-2份。
3.权利要求1-2任一项所述的一种聚丙烯阻燃发泡材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、将聚丙烯和成核剂搅拌均匀,得到第一混合物料;
步骤二、将阻燃剂、阻燃增效剂、偶联剂和第一混合物料搅拌均匀,得到第二混合物料;
步骤三、将第二混合物料通过主喂料口加入到挤出机中,通过侧喂料方式加入发泡剂,经挤出发泡,得到聚丙烯阻燃发泡材料。
Priority Applications (1)
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