CN107383623A - 聚丙烯阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种聚丙烯阻燃材料及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下原料：共聚聚丙烯350～400份、均聚聚丙烯250～300份、复合阻燃剂80～90份、相容剂40～60份以及抗氧化剂5～15份，其中，所述复合阻燃剂由氢氧化镁、纳米蒙脱土、硅烷偶联剂与脂肪酸制备而成。制备方法：1)复合阻燃剂的制备；2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、相容剂以及抗氧化剂加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。该阻燃材料可以实现V0级无卤阻燃，阻燃过程中环保且无滴落，材料本身的力学性能不受阻燃剂添加量的影响。

Description

聚丙烯阻燃材料及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯阻燃材料及其准备方法。
背景技术
塑料，或更确切地，热塑性聚合物应用于大量工业领域，特别应用于电子工业中，这些塑料的性能对于产品环境概况(Environmental Profile)有重大影响，特别是对CO2的影响，其结果是对全球变暖有重大影响。此外，这些塑料例如聚(乙烯)(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)大多数从石油获得，其中存在很多问题，特别是和石油储量耗尽以及加工包含这些物质的废料相关的问题。
聚丙烯(Polypropylene，PP)是全球产量最大的树脂之一，具有无毒、密度小、易加工、耐化学腐蚀、绝缘性好等性能，广泛用于包装、纺织品、建材等行业。但聚丙烯极易燃烧，燃烧时会产生强烈的氧化裂解，使得燃烧过程产生熔滴，极易引起火灾事故，随着人们对安全要求的日益提高，聚丙烯阻燃材料的开发尤为重要。
阻燃剂包括分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，其可通过吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等机理实现阻燃目的。但目前的阻燃剂存在阻燃效率低、产生有害物质等问题，如何开发一种性能优异、阻燃效率高、环保型无卤聚丙烯阻燃材料，具有重要的意义。
目前公认无毒无害阻燃剂的是无机阻燃剂Al(OH)3和Mg(OH)2。虽然从环保角度来讲，无机阻燃剂对人体无害无毒，但其阻燃效果远不如其它有机系列阻燃剂好，而若要达到较好的阻燃效果，其添加量必须大，而无机阻燃剂一般都是填充于塑料制品中使用的，因此这样势必要影响塑料制品的力学强度和其他机械性能。改善无机阻燃剂在塑料制品中的分散性，增加其与塑料分子链的亲和力和提高其阻燃性能是目前无机阻燃剂Mg(OH)2推广应用中极待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种聚丙烯阻燃材料，该阻燃材料可以实现V0级无卤阻燃，阻燃过程中环保且无滴落，材料本身的力学性能不受阻燃剂添加量的影响。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种聚丙烯阻燃材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
共聚聚丙烯350～400份、均聚聚丙烯250～300份、复合阻燃剂80～90份、相容剂40～60份以及抗氧化剂5～15份，其中，所述复合阻燃剂由氢氧化镁、纳米蒙脱土、硅烷偶联剂与脂肪酸制备而成。
优选地，复合阻燃剂的制备方法为：
先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至100～120℃后加入硅烷偶联剂，边搅拌，反应时间为10～15min，然后冷却至50～60℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH560或者KH550。
优选地，按照重量百分数计算，复合阻燃剂中氢氧化镁的含量为40～50％，纳米蒙脱土的含量为20～30％，硅烷偶联剂的含量为10～20％，脂肪酸的含量为6～12％。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。
优选地，所述抗氧化剂为抗氧化剂168或者抗氧化剂1010。
本发明的另一个目的是提供一种聚丙烯阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
1)复合阻燃剂的制备；
2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、相容剂以及抗氧化剂加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；
3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。
优选地，复合阻燃剂的制备方法为：
先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至100～120℃后加入硅烷偶联剂，边搅拌，反应时间为10～15min，然后冷却至50～60℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可。
复合阻燃剂先用硅烷偶联剂对氢氧化镁与纳米蒙脱土的表面进行活化处理，再与脂肪酸混合反应，可以有效去除纳米蒙脱土不经改性发生滴落的问题。
本发明的有益效果：
本发明的复合阻燃剂采用由氢氧化镁、纳米蒙脱土、硅烷偶联剂与脂肪酸制备而成的复合阻燃剂，其不仅提高了氢氧化镁在聚丙烯中的分散性以及其与聚丙烯树脂高分子链间的亲和性，还有提高纳米蒙脱土的插层效应，对氢氧化镁的阻燃效果起到增效作用，最终使得本发明的聚丙烯阻燃材料的实现V0级无卤阻燃，阻燃过程中环保且无滴落，材料本身的力学性能不受阻燃剂添加量的影响。
具体实施方式
实施例1
一种聚丙烯阻燃材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
共聚聚丙烯370份、均聚聚丙烯280份、复合阻燃剂85份、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物50份以及抗氧化剂16812份。其中，复合阻燃剂由45wt％氢氧化镁、30wt％纳米蒙脱土、18wt％KH560与7wt％脂肪酸制备而成。
制备方法：
1)复合阻燃剂的制备：先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至110℃后加入KH560，边搅拌，反应时间为15min，然后冷却至50℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可；
2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物以及抗氧化剂168加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；
3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。
实施例2
一种聚丙烯阻燃材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
共聚聚丙烯350份、均聚聚丙烯300份、复合阻燃剂80份、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物40份以及抗氧化剂10105份。其中，复合阻燃剂由50wt％氢氧化镁、25wt％纳米蒙脱土、13wt％KH550与12wt％脂肪酸制备而成。
制备方法：
1)复合阻燃剂的制备：先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至100℃后加入KH550，边搅拌，反应时间为10min，然后冷却至55℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可；
2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物以及抗氧化剂1010加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；
3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。
实施例3
一种聚丙烯阻燃材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
共聚聚丙烯400份、均聚聚丙烯270份、复合阻燃剂90份、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物54份以及抗氧化剂101015份。其中，复合阻燃剂由40wt％氢氧化镁、30wt％纳米蒙脱土、20wt％KH550与10wt％脂肪酸制备而成。
制备方法：
1)复合阻燃剂的制备：先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至120℃后加入KH550，边搅拌，反应时间为10min，然后冷却至60℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可；
2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物以及抗氧化剂1010加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；
3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。
实施例4
一种聚丙烯阻燃材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
共聚聚丙烯400份、均聚聚丙烯280份、复合阻燃剂85份、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物60份以及抗氧化剂16810份。其中，复合阻燃剂由48wt％氢氧化镁、30wt％纳米蒙脱土、10wt％KH560与12wt％脂肪酸制备而成。
制备方法：
1)复合阻燃剂的制备：先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至100℃后加入KH560，边搅拌，反应时间为15min，然后冷却至50℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可；
2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物以及抗氧化剂168加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；
3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。
试验例
将实施例1-4制备得到的聚丙烯阻燃材料进行力学性能与阻燃性能测定，其中熔体指数测定方法为ASTM-D-1238，拉伸强度测定方法为ASTM-D-638，弯曲强度ASTM-D-790，缺口冲击强度的测定方法为ASTM-D-256，阻燃测定方法为UL94，结果见表1。
表1实施例1-4聚丙烯阻燃材料力学性能与阻燃性能测定结果
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 (8)

1.一种聚丙烯阻燃材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：共聚聚丙烯350～400份、均聚聚丙烯250～300份、复合阻燃剂80～90份、相容剂40～60份以及抗氧化剂5～15份，其中，所述复合阻燃剂由氢氧化镁、纳米蒙脱土、硅烷偶联剂与脂肪酸制备而成。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯阻燃材料，其特征在于，复合阻燃剂的制备方法为：
先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至100～120℃后加入硅烷偶联剂，边搅拌，反应时间为10～15min，然后冷却至50～60℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯阻燃材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH560或者KH550。
4.根据权利要求1或2所述的聚丙烯阻燃材料，其特征在于，按照重量百分数计算，复合阻燃剂中氢氧化镁的含量为40～50％，纳米蒙脱土的含量为20～30％，硅烷偶联剂的含量为10～20％，脂肪酸的含量为6～12％。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯阻燃材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯阻燃材料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂168或者抗氧化剂1010。
7.如权利要求1所述的聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)复合阻燃剂的制备；
2)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、步骤1)的复合阻燃剂、相容剂以及抗氧化剂加入搅拌机中进行混合均匀，得到混合物A；
3)将混合物A共同加入到双螺杆挤出机中，于150℃～200℃进行共混挤出，即可。
8.根据权利要求7所述的聚丙烯阻燃材料的制备方法，其特征在于，复合阻燃剂的制备方法为：
先将氢氧化镁与纳米蒙脱土混合后，再加热至100～120℃后加入硅烷偶联剂，边搅拌，反应时间为10～15min，然后冷却至50～60℃，加入脂肪酸后搅拌均匀，冷却至室温即可。
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