CN106009311A - 一种阻燃耐磨聚丙烯管材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯95～100份，液体聚硫橡胶9～12份，乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物5～9份，苯乙烯‑丁二烯热塑性弹性体3～4份，高岭土17～20份，有机膨润土15～18份，阻燃改性沸石粉7～10份，膨胀石墨13～16份，石蜡2～3份，柠檬酸三丁酯1～2份，环氧妥尔油1～2份，稳定剂2～4份，防老剂1～3份。本发明提出的阻燃耐磨聚丙烯管材，阻燃性能优异，耐冲击性能和耐磨性能好。

Description

一种阻燃耐磨聚丙烯管材
技术领域
本发明涉及聚丙烯技术领域，尤其涉及一种阻燃耐磨聚丙烯管材。
背景技术
无规共聚聚丙烯的高分子链的基本结构用加进不同种类的单体分子加以改性。乙烯是最常用的单体，它引起聚丙烯物理性质的改变。与PP均聚物相比，无规共聚物改进了光学性能(增加了透明度并减少了浊雾)，进步了抗冲击性能，增加了挠性，降低了熔化温度，从而也降低了热熔接温度；同时在化学稳定性、水蒸汽隔离性能和器官感觉性能(低气味和味道)方面与均聚物基本相同。应用于吹塑、注塑、挤塑、薄膜和片材挤压加工领域，常用作家用自来水管、食品包装材料、医药包装材料和日常消费品。但目前聚丙烯管材仍存在阻燃性能差、韧性不足、耐磨性能不良等问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种阻燃耐磨聚丙烯管材，阻燃性能优异，耐冲击性能和耐磨性能好。
本发明提出的一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯95～100份，液体聚硫橡胶9～12份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5～9份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3～4份，高岭土17～20份，有机膨润土15～18份，阻燃改性沸石粉7～10份，膨胀石墨13～16份，石蜡2～3份，柠檬酸三丁酯1～2份，环氧妥尔油1～2份，稳定剂2～4份，防老剂1～3份。
优选地，阻燃改性沸石粉的制备方法如下：将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入正硅酸四乙酯静置，接着升温，回流，降温，加入硼酸混合均匀后，接着滴加(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温，然后升温，保温，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入沸石粉混合均匀后，静置，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
优选地，阻燃改性沸石粉的制备方法如下：将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入正硅酸四乙酯静置1～2h，接着升温至80～90℃，回流7～9h，降温至60～70℃，加入硼酸混合均匀后，接着滴加(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温1～2h，然后升温至110～115℃，保温1～2h，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入沸石粉混合均匀后，静置12～14h，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
优选地，阻燃改性沸石粉的制备方法如下：按重量份将24～26份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入12～14份正硅酸四乙酯静置，接着升温，回流，降温，加入9～11份硼酸混合均匀后，接着滴加16～18份(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温，然后升温，保温，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入100份沸石粉混合均匀后，静置，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
优选地，液体聚硫橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体的重量比为10～11：6～8：3.2～3.8。
优选地，高岭土、有机膨润土、阻燃改性沸石粉、膨胀石墨的重量比为18～19：16～17：8～9：14～15。
优选地，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯97～98份，液体聚硫橡胶10～11份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物6～8份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3.2～3.8份，高岭土18～19份，有机膨润土16～17份，阻燃改性沸石粉8～9份，膨胀石墨14～15份，石蜡2.3～2.5份，柠檬酸三丁酯1.3～1.7份，环氧妥尔油1.1～1.4份，稳定剂2.6～3.8份，防老剂1.5～2.5份。
本发明的制备方法如下：将无规共聚聚丙烯加热至熔融状态，然后加入液体聚硫橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体混合均匀后，再加入高岭土、有机膨润土、阻燃改性沸石粉、膨胀石墨、石蜡、柠檬酸三丁酯、环氧妥尔油、稳定剂、防老剂混合均匀，然后加入挤出得到阻燃耐磨聚丙烯管材。
本发明所得磷硼改性有机硅不仅具有非极性的-C-C-长链结构，而且长链的含量增多，提高阻燃改性沸石粉与无规共聚聚丙烯之间的相容性，其中-Si-O-键可与沸石粉表面的官能团发生相互作用，在阻燃体系中起到相容剂的作用，有利于阻燃改性沸石粉在无规共聚聚丙烯中的分散，从而提高无规共聚聚丙烯的力学性能；同时磷硼改性有机硅还在分子链中引入了较为刚性的苯环侧基，使分子链旋转位阻增大，分子链的柔顺性降低，与沸石粉相互辅助，提高无规共聚聚丙烯的拉伸强度和缺口冲击强度。
本发明采用高岭土、有机膨润土、阻燃改性沸石粉和膨胀石墨相互配合，能增强聚丙烯管材的耐磨性能，同时提高其硬度、耐蠕变性和阻燃性；其中阻燃改性沸石粉和膨胀石墨相辅相成，阻燃改性沸石粉中的磷硼改性有机硅集Si、B、P和N四种阻燃元素于同一分子中，从而大大缩短了四种阻燃元素间发挥作用的有效距离，阻燃元素之间发生很好的协同作用，受热时磷杂菲基团发生P-C键断裂而形成磷氧自由基、二苯并呋喃等，其中磷氧自由基可猝灭燃烧过程中产生的氧自由基和烷烃自由基，从而中止部分链式反应的进一步进行；当燃烧温度进一步升高后，膨胀石墨形成膨胀炭层，而具有表面能的磷硼改性有机硅迁移至膨胀炭层表面，其P-O键断开，产生磷酸或偏磷酸加速酯化促进成炭，在膨胀炭层表面形成阻隔层，阻隔层与膨胀炭层相互作用，有效地起到隔热隔氧的作用，阻断了气体的交换和热的传递，从而防止火焰进一步传播，使炭层内侧无规共聚聚丙烯温度降低而不至继续燃烧。
本发明采用液体聚硫橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体作为增韧剂，与无规共聚聚丙烯相容性高，可均匀分散在无规共聚聚丙烯中，大幅提高无规共聚聚丙烯的韧性，使所得阻燃耐磨聚丙烯管材的耐冲击性能好。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯95份，液体聚硫橡胶12份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体4份，高岭土17份，有机膨润土18份，阻燃改性沸石粉7份，膨胀石墨16份，石蜡2份，柠檬酸三丁酯2份，环氧妥尔油1份，稳定剂4份，防老剂1份。
实施例2
本发明提出的一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯100份，液体聚硫橡胶9份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3份，高岭土20份，有机膨润土15份，阻燃改性沸石粉10份，膨胀石墨13份，石蜡3份，柠檬酸三丁酯1份，环氧妥尔油2份，稳定剂2份，防老剂3份。
阻燃改性沸石粉的制备方法如下：将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入正硅酸四乙酯静置，接着升温，回流，降温，加入硼酸混合均匀后，接着滴加(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温，然后升温，保温，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入沸石粉混合均匀后，静置，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
实施例3
本发明提出的一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯97份，液体聚硫橡胶11份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物6份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3.8份，高岭土18份，有机膨润土17份，阻燃改性沸石粉8份，膨胀石墨15份，石蜡2.3份，柠檬酸三丁酯1.7份，环氧妥尔油1.1份，稳定剂3.8份，防老剂1.5份。
阻燃改性沸石粉的制备方法如下：将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入正硅酸四乙酯静置1h，接着升温至90℃，回流7h，降温至70℃，加入硼酸混合均匀后，接着滴加(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温1h，然后升温至115℃，保温1h，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入沸石粉混合均匀后，静置14h，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
实施例4
本发明提出的一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯98份，液体聚硫橡胶10份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3.2份，高岭土19份，有机膨润土16份，阻燃改性沸石粉9份，膨胀石墨14份，石蜡2.5份，柠檬酸三丁酯1.3份，环氧妥尔油1.4份，稳定剂2.6份，防老剂2.5份。
阻燃改性沸石粉的制备方法如下：按重量份将24份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入14份正硅酸四乙酯静置，接着升温，回流，降温，加入9份硼酸混合均匀后，接着滴加18份(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温，然后升温，保温，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入100份沸石粉混合均匀后，静置，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
实施例5
本发明提出的一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯97.5份，液体聚硫橡胶10.5份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3.5份，高岭土18.5份，有机膨润土16.5份，阻燃改性沸石粉8.5份，膨胀石墨14.5份，石蜡2.4份，柠檬酸三丁酯1.5份，环氧妥尔油1.2份，稳定剂3份，防老剂2份。
阻燃改性沸石粉的制备方法如下：按重量份将26份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入12份正硅酸四乙酯静置2h，接着升温至80℃，回流9h，降温至60℃，加入11份硼酸混合均匀后，接着滴加16份(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温2h，然后升温至110℃，保温2h，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入100份沸石粉混合均匀后，静置12h，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯95～100份，液体聚硫橡胶9～12份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5～9份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3～4份，高岭土17～20份，有机膨润土15～18份，阻燃改性沸石粉7～10份，膨胀石墨13～16份，石蜡2～3份，柠檬酸三丁酯1～2份，环氧妥尔油1～2份，稳定剂2～4份，防老剂1～3份。
2.根据权利要求1所述阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，阻燃改性沸石粉的制备方法如下：将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入正硅酸四乙酯静置，接着升温，回流，降温，加入硼酸混合均匀后，接着滴加(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温，然后升温，保温，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入沸石粉混合均匀后，静置，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
3.根据权利要求1或2所述阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，阻燃改性沸石粉的制备方法如下：将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入正硅酸四乙酯静置1～2h，接着升温至80～90℃，回流7～9h，降温至60～70℃，加入硼酸混合均匀后，接着滴加(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温1～2h，然后升温至110～115℃，保温1～2h，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入沸石粉混合均匀后，静置12～14h，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
4.根据权利要求1或2所述阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，阻燃改性沸石粉的制备方法如下：按重量份将24～26份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加入无水乙醇中混合均匀后，再加入12～14份正硅酸四乙酯静置，接着升温，回流，降温，加入9～11份硼酸混合均匀后，接着滴加16～18份(3-氨丙基)二乙氧基乙基硅烷，保温，然后升温，保温，冷却至室温，洗涤得到磷硼改性有机硅，再加入100份沸石粉混合均匀后，静置，真空干燥得到阻燃改性沸石粉。
5.根据权利要求1-4任一项所述阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，液体聚硫橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体的重量比为10～11：6～8：3.2～3.8。
6.根据权利要求1-5任一项所述阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，高岭土、有机膨润土、阻燃改性沸石粉、膨胀石墨的重量比为18～19：16～17：8～9：14～15。
7.根据权利要求1-6任一项所述阻燃耐磨聚丙烯管材，其特征在于，其原料按重量份包括：无规共聚聚丙烯97～98份，液体聚硫橡胶10～11份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物6～8份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3.2～3.8份，高岭土18～19份，有机膨润土16～17份，阻燃改性沸石粉8～9份，膨胀石墨14～15份，石蜡2.3～2.5份，柠檬酸三丁酯1.3～1.7份，环氧妥尔油1.1～1.4份，稳定剂2.6～3.8份，防老剂1.5～2.5份。
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