CN105733101A - 一种易定型耐低温防火聚丙烯材料 - Google Patents

一种易定型耐低温防火聚丙烯材料 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种易定型耐低温防火聚丙烯材料，按重量份比计算其组成包括：三元共聚聚丙烯20～50份、无规共聚聚丙烯20～50份、卤系阻燃剂5～30份、协效阻燃剂5～30份、无机填料25～40份以及成核剂0.5～2份。本发明获得的易定型耐低温防火聚丙烯材料具有较佳的阻燃性能，在低温环境下仍然能够保持较高的性能，应用于大型产品的注塑成型更为容易，定型性能极好。

Description

一种易定型耐低温防火聚丙烯材料
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体而言，涉及一种易定型耐低温防火聚丙烯材料。
背景技术
聚丙烯材料无臭、无毒、无味符合国家卫生标准，密度小，是通用塑料中最轻的一种，能在100度温度下长期使用不变形，同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用。在聚丙烯大分子链中引入其他单体；或通过交联剂等进行交联；或通过成核剂、发泡剂进行改进，由此赋予聚丙烯较高的力学性能。经过改性的聚丙烯材料具有更加优越的耐化性，耐热性及耐冲性，可以注射成型机械零件、运输箱、电池箱等基础成型管材、板材和薄壁制品等。聚丙烯材料的一个重要用途是应用于大型电池箱外壳，具有重量轻、强度高、耐低温、韧性好、寿命长等优点。但是，目前市面上现有的聚丙烯防火材料仍无法满足大型箱体的成型和低温环境下的使用性能，这是由于聚丙烯在低温环境下性能较差，且添加阻燃剂之后流动性变差造成大型箱体成型不易。
发明内容
鉴以此，本发明的目的在于提出一种易定型耐低温防火聚丙烯材料，可以满足大型电池箱体材料的耐低温性能和阻燃性能，且容易定型。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种易定型耐低温防火聚丙烯材料，按重量份比计算其组成包括：三元共聚聚丙烯20～50份、无规共聚聚丙烯20～50份、卤系阻燃剂5～30份、协效阻燃剂5～30份、无机填料25～40份以及成核剂0.5～2份。
三元共聚聚丙烯为多相共聚物，兼具刚性和韧性多种优良性能的均衡，由于加入第三共聚单体从而降低了分子链结构的有序性，其结晶度降低，材料的透明性、冲击强度、耐低温性能均提高。
与均聚聚丙烯相比，无规共聚聚丙烯具有更低的浊度、脆化温度和熔化温度，更高的抗冲击性能和挠性；与嵌段共聚聚丙烯相比，无规共聚聚丙烯具有更低的熔点、更高的透明性和高温抗蠕变性能。
卤系阻燃剂作为有机阻燃剂的一个重要品种，其价格低廉、稳定性好、且与树脂材料的相容性好，能保持树脂材料原有的理化性能。通过与协效阻燃剂的协同作用后，能够较好抑制滴落现象，并且减少燃烧时的发烟量，而且使得材料整体的热分解速率降低，显著提高阻燃性能。
加入无机填料填充聚丙烯，可以提高热变形温度、增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性，还可以提高聚丙烯的冲击强度，改善耐冲击能力、赋予体系优良的表面性能；无机填料还具有熔体流动促进剂的作用，与阻燃剂的协同剂作用；以及能够薄型化和减轻重量，还可以降低成本。
少量成核剂的添加可以在不改变聚丙烯流动性的基础上来改善材料的低温使用性能和改善后收缩性能，提高聚丙烯材料的定型性能和耐热性能。
进一步的，一种易定型耐低温防火聚丙烯材料，按重量份比计算其组成包括：三元共聚聚丙烯35份、无规共聚聚丙烯35份、卤系阻燃剂15份、协效阻燃剂15份、无机填料35份以及成核剂0.5份。
进一步的，所述三元共聚聚丙烯为丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，按质量分数比计算，其中丙烯含量为80～99％，乙烯含量为0.5～19.5％，丁烯含量为0.5～19.5％。
进一步的，所述无规共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯、丁烯、己烯或辛烯，按质量分数比计算，其中所述共聚单体含量为1～7％。
进一步的，所述卤系阻燃剂为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴代三嗪或溴化环氧树脂。
进一步的，所述协效阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑、氢氧化镁或锑酸钠。
进一步的，所述无机填料为滑石粉、高岭土、硅灰石或云母粉中的一种或几种组合。
进一步的，所述成核剂为芳基磷酸金属盐、羧酸金属盐、二苄叉山梨醇衍生物、支化酰胺类或松香皂类中的一种或几种组合。
一种易定型耐低温防火聚丙烯材料的制备方法为：将卤系阻燃剂、协效阻燃剂、无机填料和成核剂使用高速混合机在50～70℃下，以1300～1500转/分的转速高速混合5～10min，然后再加入三元共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯，以400～600转/分的转速低速混合5～10min，然后将混合均匀的混合物使用同向双螺杆挤出机在190～210℃的环境下进行造粒。
进一步的，将聚烯烃弹性体替换上述的无规共聚聚丙烯，其重量份为20～50份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的易定型耐低温防火聚丙烯材料选用三元共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯两种改性聚丙烯作为本发明聚丙烯材料的主体，三元共聚聚丙烯主要提高材料低温冲击性能，无规共聚聚丙烯主要改善成型的各向平衡，三元共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯的协同作用大大改善体系的力学性能和光学性能。此外，还使用了成核剂，在不改变聚丙烯流动性的基础上，改善了材料的低温使用性能和改善后收缩性能。本发明获得的聚丙烯材料其耐寒温度可达到-40℃，-40℃下的缺口冲击性能可以达到8KJ/㎡，耐热温度可达到95℃，阻燃级别可以达到UL-94测试标准的V0级，收缩率仅为0.7～0.9％。与现有市面上同类产品相比，本发明制备的材料，阻燃性能更佳，低温环境下能保持更高的性能，应用于大型产品的注塑成型更为容易，成型状况非常理想。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，下述实施例仅用于说明本发明，但并不能限定本发明的保护范围。
实施例一至实施例五
实施例一至实施例五提供的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其组成包括三元共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、卤系阻燃剂、协效阻燃剂、无机填料以及成核剂，各组分按重量份比计算，如表1所示：
表1
组分名称 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
三元共聚聚丙烯 20 30 35 40 50
无规共聚聚丙烯 20 30 35 40 50
卤系阻燃剂 5 10 15 20 30
协效阻燃剂 5 10 15 20 30
无机填料 25 30 35 40 40
成核剂 0.5 1 0.5 1.5 2
其中，三元共聚聚丙烯为丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，按质量分数比计算，其中丙烯含量为80～99％，乙烯含量为0.5～19.5％，丁烯含量为0.5～19.5％。
无规共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯、丁烯、己烯或辛烯，按质量分数比计算，其中所述共聚单体含量为1～7％，可优选为丙烯-乙烯共聚物，乙烯单体含量为1～7％。
所述卤系阻燃剂可为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴代三嗪或溴化环氧树脂。其中，十溴二苯乙烷溴含量高，热稳定性好，抗紫外线性能佳，较其他溴系阻燃剂的耐光性能好、渗出性低，可优选为十溴二苯乙烷阻燃剂。所述协效阻燃剂可为三氧化二锑、五氧化二锑、氢氧化镁或锑酸钠。通过协效阻燃剂与卤系阻燃剂的协同作用后，能够较好抑制滴落现象，并且减少燃烧时的发烟量，而且使得材料整体的热分解速率降低，显著提高阻燃性能。
所述无机填料可为滑石粉、高岭土、硅灰石或云母粉中的一种或几种组合。由于滑石的片层结构可给予填充体系刚度和冲击强度间的最佳平衡，可优选为滑石粉填料。
所述成核剂为芳基磷酸金属盐、羧酸金属盐、二苄叉山梨醇衍生物、支化酰胺类或松香皂类中的一种或几种组合。可优选为羧酸钠盐成核剂，或芳基磷酸铝和羧酸钠盐的复合成核剂。
此外，上述的无规共聚聚丙烯可以使用聚烯烃弹性体(POE)代替，其重量份比不变，为20～50份。通过与三元共聚聚丙烯协同作用，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。
根据获得产品性能的比较，本发明提供的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其组成按重量份比计算，优选为：三元共聚聚丙烯35份、无规共聚聚丙烯35份、卤系阻燃剂15份、协效阻燃剂15份、无机填料35份以及成核剂0.5份；或优选为：三元共聚聚丙烯35份、聚烯烃弹性体35份、卤系阻燃剂15份、协效阻燃剂15份、无机填料35份以及成核剂0.5份。
本发明提出的一种易定型耐低温防火聚丙烯材料的制备方法为：
先按照实施例一至实施例五的配方组分，将卤系阻燃剂、协效阻燃剂、无机填料和成核剂使用高速混合机在50～70℃下，以1300～1500转/分的转速高速混合5～10min，然后再加入三元共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯(或聚烯烃弹性体)，以400～600转/分的转速低速混合5～10min，然后将混合均匀的混合物使用同向双螺杆挤出机在190～210℃的环境下进行造粒，即获得本发明易定型耐低温防火聚丙烯材料。
其中，实施例一至实施例五获得的易定型耐低温防火聚丙烯材料的测试条件和测试结果分别如表2和表3所示：
表2
表3
从表2和表3可以看出，实施例一至实施例五获得的易定型耐低温防火聚丙烯材料具有优良的拉伸强度和抗冲击性能，在-40℃下的悬臂梁缺口冲击强度可以达到6KJ/㎡以上，最高可达8KJ/㎡，悬臂梁冲击强度测试时，材料完全不破坏。阻燃级别可以达到UL-94测试标准的V0级，耐高温性能可达到95℃，收缩率仅为0.7～0.9％。综上所述，本发明获得的易定型耐低温防火聚丙烯材料具有较佳的阻燃性能，低温环境下能够保持更高的性能，应用于大型产品的注塑成型更为容易，定型性能极好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，按重量份比计算其组成包括：三元共聚聚丙烯20～50份、无规共聚聚丙烯20～50份、卤系阻燃剂5～30份、协效阻燃剂5～30份、无机填料25～40份以及成核剂0.5～2份。
2.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，按重量份比计算其组成包括：三元共聚聚丙烯35份、无规共聚聚丙烯35份、卤系阻燃剂15份、协效阻燃剂15份、无机填料35份以及成核剂0.5份。
3.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，所述三元共聚聚丙烯为丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物，按质量分数比计算，其中丙烯含量为80～99％，乙烯含量为0.5～19.5％，丁烯含量为0.5～19.5％。
4.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，所述无规共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯、丁烯、己烯或辛烯，按质量分数比计算，其中所述共聚单体含量为1～7％。
5.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，所述卤系阻燃剂为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴代三嗪或溴化环氧树脂。
6.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，所述协效阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑、氢氧化镁或锑酸钠。
7.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，所述无机填料为滑石粉、高岭土、硅灰石或云母粉中的一种或几种组合。
8.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，所述成核剂为芳基磷酸金属盐、羧酸金属盐、二苄叉山梨醇衍生物、支化酰胺类或松香皂类中的一种或几种组合。
9.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，将卤系阻燃剂、协效阻燃剂、无机填料和成核剂使用高速混合机在50～70℃下，以1300～1500转/分的转速高速混合5～10min，然后再加入三元共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯，以400～600转/分的转速低速混合5～10min，然后将混合均匀的混合物使用同向双螺杆挤出机在190～210℃的环境下进行造粒。
10.如权利要求1所述的易定型耐低温防火聚丙烯材料，其特征在于，将聚烯烃弹性体替换所述无规共聚聚丙烯，其重量份为20～50份。
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