CN107163381A - 丙纶无卤阻燃母粒及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种丙纶无卤阻燃母粒，包括以下重量份数的原料：聚丙烯50～90份、分散剂1‑5份、无卤阻燃剂5～30份、抗氧剂0.5‑3份，芳纶浆粕3～10份。本申请中采用金属氢氧化物阻燃剂和磷氮协效阻燃剂共同协作，可以很好的解决无卤阻燃剂阻燃效果差的缺点，同时添加芳纶浆粕，一方面芳纶浆粕，提高了阻燃剂的分散性能，另一方面芳纶浆粕的加入与本申请中的其他组分能够形成协同高效的阻燃体系。本申请还涉及一种丙纶无卤阻燃母粒的制造方法。

Description

丙纶无卤阻燃母粒及其制造方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种丙纶无卤阻燃母粒及其制造方法。
背景技术
丙纶(聚丙烯)具有密度小、无毒、耐腐蚀、力学均衡性好、价格低等优点，是制备双向拉伸薄膜的理想材料。但由于聚丙烯本身阻燃性能差，从而限制了其在电机绝缘、柔性线路板、薄膜开关、电器绝缘片等绝缘领域的应用。为了解决聚丙烯薄膜的易燃性，通常向聚丙烯薄膜中添加阻燃剂。
国家对环保和消防的要求越来越高，纺织品的传统的阻燃工艺由于含有卤素，国家管控将逐渐加强，其成本越来越高，而无卤阻燃产品对环境的影响小，国家将大力发展无卤阻燃产业。但是无卤膨胀型阻燃剂都是以粉料状态添加到塑料基质中的，分散困难，单独使用这些阻燃剂进行生产无法满足产品的阻燃要求，另外，由于无卤阻燃剂分散困难，难以达到很好的分散水平，因此生产无卤阻燃产品过程中由于阻燃剂团聚体粒径大，堵塞过滤器和喷死板，造成断丝飘丝。
阻燃母粒以超常量的阻燃剂、分散剂及载体树脂等为原料，经分散、混合、塑化、造粒制得，能够解决传统阻燃剂的分散效果差、计量不容易控制等问题。CN102219957公开了一种无卤膨胀型阻燃剂功能母粒及其制备方法，该功能母粒组成中的无卤膨胀型阻燃剂为磷氮系膨胀型阻燃剂，基质为聚烯烃树脂。但是，阻燃母粒在基体树脂中的分散性虽然好，但是在阻燃母粒的制备过程中，容易出现阻燃剂不易分散的问题，造成阻燃母粒的阻燃效果差。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种丙纶无卤阻燃母粒，解决无卤阻燃剂分散困难的问题。
为实现上述目的，通过以下技术方案来实现的：
一种丙纶无卤阻燃母粒，包括以下重量份数的原料：聚丙烯50～90份、分散剂1-5份、无卤阻燃剂5～30份、抗氧剂0.5-3份，芳纶浆粕3～10份。
优选地，所述无卤阻燃剂包括金属氢氧化物阻燃剂和磷氮协效阻燃剂。
优选地，所述金属氢氧化物阻燃剂和磷氮协效阻燃剂的质量比为1:0.5～1。
本领域技术人员能够知晓金属氢氧化物阻燃剂的具体成分，例如氢氧化镁、氢氧化铝等。
优选地，所述金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。
所述磷氮协效阻燃剂，可以为膨胀型磷氮型阻燃剂，阻燃体系包括例如：聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺等。
优选地，所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕。
优选地，所述芳纶浆粕长度为0.8～1.2mm。
优选地，所述芳纶浆粕比表面积为12～15m2/g。
所述分散剂为裂解聚乙烯蜡、合成聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种或多种。
所述抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂264，抗氧剂1076，抗氧剂2246，抗氧剂CA中的的一种或多种。
本发明的另一目的是提供一种丙纶无卤阻燃母粒的制造方法，包括以下步骤：
S1.将阻燃剂、分散剂、抗氧剂进行高速捏合预分散；
S2.将S1中预分散好的助剂与聚丙烯树脂在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的芳纶浆粕，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒。
本发明有益效果：
(1)本发明采用金属氢氧化物阻燃剂和磷氮协效阻燃剂共同协作，金属氢氧化物阻燃剂可以分解放出大量的水并生成大量炭渣，起到稀释和屏蔽空气的作用；磷氮协效阻燃剂能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧并防止产生熔滴，可以很好的解决无卤阻燃剂阻燃效果差的缺点。特别是金属氢氧化物与磷氮协效阻燃剂在特定的配比下，阻燃效果好，并且阻燃时烟量小，并能良好的抑制聚丙烯的熔滴现象。
(2)本发明同时添加芳纶浆粕，一方面芳纶浆粕，有丰富的绒毛纤维，表面结构比较粗糙，能够与金属氧化物纳米颗粒和磷氮协效阻燃剂之间起到了相互隔离的作用，提高了阻燃剂的分散性能，同时，浆粕的也分散好无缠结现象；另外，芳纶具有良好的耐火性能，发生火灾时不会助燃，经受高温时发烟浓度低，在面临高温是能够产生一定的隔热及防护效果，进一步加强母粒的阻燃性。芳纶浆粕的加入与本申请中的其他组分能够形成协同高效的阻燃体系。
(3)丙纶无卤阻燃母粒中卤素含量为0，过滤性能好，使用该母粒生产的丙纶无卤阻燃产品，换网周期长，飘丝、断丝少，产品达到英国家具家饰防火规章第4项的第一部分(香烟测试)4#以上。
(4)制备过程中通过对助剂进行预分散处理，大大提高了阻燃剂分散性能，处理后的助剂与聚丙烯树脂和芳纶浆粕按一定比列通过传统的双螺杆就可以制备出满足丙纶无卤阻燃产品生产的色母粒。
具体实施方式
实施例1
选取聚丙烯50份、分散剂(裂解聚乙烯蜡)1份、无卤阻燃剂10份、抗氧剂(抗氧剂1010)1份，芳纶浆粕5份，其中无卤阻燃剂包括质量比为1:1的氢氧化镁和磷氮协效阻燃剂。金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕，长度为0.8～1.2mm，芳纶浆粕过筛后得到比表面积为12～15m2/g的芳纶浆粕用于本实施例中。
制备过程如下:
S1.将阻燃剂、分散剂、抗氧剂进行高速捏合预分散；
S2.将S1中预分散好的助剂与聚丙烯树脂在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的芳纶浆粕，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒。
在S2中选用的高速捏合机为500L，挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆直径D＝25mm，长径比L/D＝60，主机转速为100-110Hz，投料机转速为15-20Hz。切粒选用水冷切粒。挤出机温度如下表所示：
挤出机温度控制设置
本实例对所得母粒经测试卤素含量为0，所得母粒过滤性能小于0.7Mpa/g。使用该母粒生产的产品达到英国家具家饰防火规章第4项的第一部分(香烟测试)2#。
实施例2
选取聚丙烯70份、分散剂(合成聚乙烯蜡)3份、无卤阻燃剂30份、抗氧剂(抗氧剂168)0.5份，芳纶浆粕3份，其中无卤阻燃剂包括质量比为1：0.5的氢氧化铝和磷氮协效阻燃剂。金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕，长度为0.8～1.2mm，芳纶浆粕过筛后得到比表面积为12～15m2/g的芳纶浆粕用于本实施例中。
制备过程同实施例1。
本实例对所得母粒经测试卤素含量为0，所得母粒过滤性能小于0.6Mpa/g.使用该母粒生产的产品达到英国家具家饰防火规章第4项的第一部分(香烟测试)2#。
实施例3
选取聚丙烯90份、分散剂(聚丙烯蜡)5份、无卤阻燃剂20份、抗氧剂(抗氧剂264)3份，芳纶浆粕9份，其中无卤阻燃剂包括质量比为1：0.8的氢氧化铝和磷氮协效阻燃剂。金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕，长度为0.8～1.2mm，芳纶浆粕过筛后得到比表面积为12～15m2/g的芳纶浆粕用于本实施例中。
制备过程同实施例1。
本实例对所得母粒经测试卤素含量为0，所得母粒过滤性能小于0.7Mpa/g.使用该母粒生产的产品达到英国家具家饰防火规章第4项的第一部分(香烟测试)2#。
实施例4
选取聚丙烯60份、分散剂(裂解聚乙烯蜡)1份、无卤阻燃剂5份、抗氧剂(抗氧剂1076)2.2份，芳纶浆粕7份，其中无卤阻燃剂包括质量比为1:0.6的氢氧化镁和磷氮协效阻燃剂。金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕，长度为0.8～1.2mm，芳纶浆粕过筛后得到比表面积为12～15m2/g的芳纶浆粕用于本实施例中。
制备过程同实施例1。
本实例对所得母粒经测试卤素含量为0，所得母粒过滤性能小于0.6Mpa/g.使用该母粒生产的产品达到英国家具家饰防火规章第4项的第一部分(香烟测试)2#。
实施例5
选取聚丙烯80份、分散剂(聚丙烯蜡)4份、无卤阻燃剂15份、抗氧剂(抗氧剂2246)1.8份，芳纶浆粕6份，其中无卤阻燃剂包括质量比为1:0.7的氢氧化镁和磷氮协效阻燃剂。金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕，长度为0.8～1.2mm，芳纶浆粕过筛后得到比表面积为12～15m2/g的芳纶浆粕用于本实施例中。
制备过程同实施例1。
本实例对所得母粒经测试卤素含量为0，所得母粒过滤性能小于0.6Mpa/g。使用该母粒生产的产品达到英国家具家饰防火规章第4项的第一部分(香烟测试)2#。

Claims (10)

1.一种丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚丙烯50～90份、分散剂1-5份、无卤阻燃剂5～30份、抗氧剂0.5-3份，芳纶浆粕3～10份。
2.根据权利要求1所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述无卤阻燃剂包括金属氢氧化物阻燃剂和磷氮协效阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述金属氢氧化物阻燃剂和磷氮协效阻燃剂的质量比为1:0.5～1。
4.根据权利要求2所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述金属氢氧化物阻燃剂为纳米颗粒，粒径为50～200nm。
5.根据权利要求1所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述芳纶浆粕为聚间苯二甲酰间苯二胺浆粕。
6.根据权利要求1所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述芳纶浆粕长度为0.8～1.2mm。
7.根据权利要求1所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述芳纶浆粕比表面积为12～15m2/g。
8.根据权利要求1所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述分散剂为裂解聚乙烯蜡、合成聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的丙纶无卤阻燃母粒，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂264，抗氧剂1076，抗氧剂2246，抗氧剂CA中的的一种或多种。
10.一种如权利要求1～9任一项所述丙纶无卤阻燃母粒的制造方法，包括以下步骤：
S1.将阻燃剂、分散剂、抗氧剂进行高速捏合预分散；
S2.将S1中预分散好的助剂与聚丙烯树脂在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的芳纶浆粕，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒。
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