CN107266788A - 一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料及其制备方法技术领域，为解决聚丙烯发泡材料强度及韧性不高、易燃烧及燃烧速度快的技术问题，提供了一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法，一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，由下述重量份数配比组成：聚丙烯树脂100份，无卤复合阻燃剂24～36份，改性剂1～5份，发泡母粒2～8份，复合抗氧剂0.06～0.13份。本发明采用阻燃剂协同复配技术可提高聚丙烯微发泡复合材料的阻燃性能和耐高温性能，同时采用经过硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管，有效地提高了熔体强度，获得了泡孔细小，均匀致密、良好力学性能的环保阻燃聚丙烯微发泡复合材料。

Description

一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及其制备方法技术领域，具体涉及一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法。
背景技术
目前用量最大的泡沫塑料品种主要有聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)和聚乙烯(PE)泡沫塑料三大类。聚苯乙烯质地较脆、不腐烂、难回收；聚氨酯泡沫塑料价格较高，在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物，并且无法回收利用；聚乙烯泡沫塑料力学性能比较低，耐热性不高，不易于降解，限制了其广泛的应用。而发泡聚丙烯是一种新型泡沫塑料，由于无毒无味、弹性好、耐油、耐各种化学溶剂、绝缘、耐热等优点，广泛应用于汽车工业、食品包装工业以及建筑材料等方面，前景非常广阔。然而目前市场上的聚丙烯发泡材料由于其强度和韧性方面不足，在使用过程中经常发生产品断裂等现象。另外，聚丙烯易燃烧，燃烧速度快，这限制了聚丙烯发泡复合材料的应用领域。
发明内容
本发明为解决聚丙烯发泡材料强度及韧性不高、易燃烧及燃烧速度快的技术问题，提供了一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，由下述重量份数配比组成：聚丙烯树脂100份，无卤复合阻燃剂24～36份，改性剂1～5份，发泡母粒2～8份，复合抗氧剂0.06～0.13份。
所述聚丙烯树脂的熔融指数为8～30g/min。
所述无卤复合阻燃剂由双磷酸哌嗪、季戊四醇盐、三聚氰胺氰尿酸盐、聚四氟乙烯、硼酸锌按照(10～20)：(10～18)：(2～8)：(0.1～0.5)：(0.5～2)的重量份数组成。
所述改性剂为经硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管。
所述的复合抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照(0.02～0.05)：(0.04～0.08)的重量组成。
所述发泡母粒中的发泡剂为偶氮二甲酰胺。
一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯树脂100份，无卤复合阻燃剂24～36份，改性剂1～5份，复合抗氧剂0.06～0.13份加入高速混合机中混合5～6min，得到组分混合物；
(2)将步骤(1)中所得到的组分混合物进行双螺杆挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料；
(3)将步骤(2)中所得到的无卤阻燃聚丙烯复合材料92～98份和发泡母粒2～8份混合均匀后加入到注塑机中，注塑得到无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料。
所述步骤(2)中的双螺杆挤出温度条件为：T1＝150～160℃，T2＝160～170℃，T3＝170～180℃，T4＝180～190℃，T5＝190～200℃，T6＝190～200℃，T7＝195～205℃，T8＝195～205℃，T模＝190～200℃。
所述步骤(3)中的注塑机注塑温度条件为：T1＝190～200℃，T2＝195～205℃，T3＝195～205℃，T模＝190～200℃。
本发明的有益效果：
1、本发明采用多壁碳纳米管作为增强增韧材料制备出的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，一方面由于多壁碳纳米管能够均匀分散在发泡聚丙烯基体中，有效地提高了熔体强度，使发泡气孔大小均匀，泡孔细小，另一方面采用经过硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管，能够改善多壁碳纳米管和基体PP之间的相容性，提高界面之间的粘接性，显著提高了聚丙烯发泡材料的强度和韧性，克服了聚丙烯发泡材料由于其强度和韧性方面不足的问题，拓宽了聚丙烯微发泡复合材料的应用范围。
2、本发明采用由双磷酸哌嗪、季戊四醇盐、三聚氰胺氰尿酸盐、聚四氟乙烯、硼酸锌组成的无卤复合阻燃剂，该无卤复合阻燃剂具有良好的阻燃协同作用和耐高温性能；氧指数达到30％，分解温度达到250℃，其阻燃级别达到UL94-V0级，拓宽了聚丙烯微发泡复合材料的应用领域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将熔融指数为8～30g/min的100Kg的聚丙烯树脂、12Kg的双磷酸哌嗪、10Kg的季戊四醇盐、2Kg的三聚氰胺氰尿酸盐、0.2Kg的聚四氟乙烯、0.8Kg的硼酸锌，0.03Kg的抗氧剂1010，0.05Kg的抗氧剂168以及1Kg的改性剂加入到高速混合机中混合5～6min，得到组分混合物；
(2)将步骤(1)中所得到的组分混合物在双螺杆挤出机中进行双螺杆挤出造粒，双螺杆挤出机的转速200rpm/min，温度条件为T1＝150～160℃，T2＝160～170℃，T3＝170～180℃，T4＝180～190℃，T5＝190～200℃，T6＝190～200℃，T7＝195～205℃，T8＝195～205℃，T模＝190～200℃；得到无卤阻燃聚丙烯复合材料；
(3)将步骤(2)中所得到的无卤阻燃聚丙烯复合材料98份和发泡母粒2份混合均匀后加入到注塑机中，温度条件为：T1＝190～200℃，T2＝195～205℃，T3＝195～205℃，T模＝190～200℃；注塑得到无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料。
实施例2～实施例6
各实施例的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法与实施例1相同，不同之处在于各组份的重量配比，具体见表1。
表1
将实施例1～实施例6制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，按照国家标准进行力学性能和阻燃性能测试，测试结果如表2。
表2
对比例1～对比例5
各对比例的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法与实施例2相同，不同之处是无卤复合阻燃剂(双磷酸哌嗪、季戊四醇盐、三聚氰胺氰尿酸盐、聚四氟乙烯、硼酸锌)的含量，具体见表3。
表3
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
聚丙烯树脂 100Kg 100Kg 100Kg 100Kg 100Kg
双磷酸哌嗪 24Kg 20Kg 0Kg 16Kg 0
季戊四醇盐 0 0 22Kg 12Kg 24Kg
三聚氰胺氰尿酸盐 0 4Kg 4Kg 3Kg 3Kg
聚四氟乙烯 0.2Kg 0.2Kg 0.3Kg 0 0
硼酸锌 1Kg 0.8Kg 0 0.8Kg 0.8Kg
抗氧剂1010 0.03Kg 0.03Kg 0.04Kg 0.03Kg 0.04Kg
抗氧剂168 0.05Kg 0.05Kg 0.06Kg 0.05Kg 0.08Kg
多壁碳纳米管 2Kg 2Kg 2Kg 2Kg 2Kg
硅烷偶联剂 0.4Kg 0.4Kg 0.4Kg 0.4Kg 0.4Kg
将对比例1～对比例5制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，按照国家标准进行力学性能和阻燃性能测试，测试结果如表4。
表4
由表2、表4可以看出，当无卤复合阻燃剂缺少双磷酸哌嗪、季戊四醇盐、三聚氰胺氰尿酸盐、聚四氟乙烯和硼酸锌中的一种或两种阻燃剂时制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的氧指数均低于无卤复合阻燃剂由双磷酸哌嗪、季戊四醇盐、三聚氰胺氰尿酸盐、聚四氟乙烯、硼酸锌按照(10～20)：(10～18)：(2～8)：(0.1～0.5)：(0.5～2)的重量份数组成时制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的氧指数。
对比例6～对比例10
各对比例的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法和实施例2相同，不同之处是改性多壁碳纳米管的硅烷偶联剂的含量，具体见表5。
表5
将对比例6～对比例10制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，按照国家标准进行力学性能和阻燃性能测试，测试结果如表6。
表6
由表6可以看出，采用经硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管作为改性剂制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的拉伸强度、弯曲强度及悬臂梁抗缺口冲击强度均高于未经硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管作为改性剂制备的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的拉伸强度、弯曲强度及悬臂梁抗缺口冲击强度。
本发明采用多壁碳纳米管作为增强增韧材料制备出的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，一方面由于多壁碳纳米管能够均匀分散在发泡聚丙烯基体中，有效地提高了熔体强度，使发泡气孔大小均匀，泡孔细小，另一方面采用经过硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管，能够改善多壁碳纳米管和基体PP之间的相容性，提高界面之间的粘接性，显著提高了聚丙烯发泡材料的强度和韧性，克服了聚丙烯发泡材料由于其强度和韧性方面不足的问题，拓宽了聚丙烯微发泡复合材料的应用范围。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：由下述重量份数配比组成：聚丙烯树脂100份，无卤复合阻燃剂24～36份，改性剂1～5份，发泡母粒2～8份，复合抗氧剂0.06～0.13份。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂的熔融指数为8～30g/min。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述无卤复合阻燃剂由双磷酸哌嗪、季戊四醇盐、三聚氰胺氰尿酸盐、聚四氟乙烯、硼酸锌按照(10～20)：(10～18)：(2～8)：(0.1～0.5)：(0.5～2)的重量份数组成。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述改性剂为经硅烷偶联剂处理过的多壁碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述的复合抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照(0.02～0.05)：(0.04～0.08)的重量组成。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述发泡母粒中的发泡剂为偶氮二甲酰胺。
7.一种权利要求1所述的无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚丙烯树脂100份，无卤复合阻燃剂24～36份，改性剂1～5份，复合抗氧剂0.06～0.13份加入到高速混合机中混合5～6min，得到组分混合物；
(2)将步骤(1)中所得到的组分混合物进行双螺杆挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料；
(3)将步骤(2)中所得到的无卤阻燃聚丙烯复合材料92～98份和发泡母粒2～8份混合均匀后加入到注塑机中，注塑得到无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的双螺杆挤出温度条件为：T1＝150～160℃，T2＝160～170℃，T3＝170～180℃，T4＝180～190℃，T5＝190～200℃，T6＝190～200℃，T7＝195～205℃，T8＝195～205℃，T模＝190～200℃。
9.根据权利要求7所述的一种无卤阻燃聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的注塑机注塑温度条件为：T1＝190～200℃，T2＝195～205℃，T3＝195～205℃，T模＝190～200℃。
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