CN108003474A - 一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，包含下列重量百分比的组分：聚丙烯60‑87.6％、阻燃剂3‑10％、增韧剂5‑10％、导热剂3％‑15％、成核剂0.1‑0.5％、抗氧剂0.1‑0.6％、硅烷偶联剂1‑3％、其他助剂0.2‑0.9％。将上述组分通过挤出造粒制备出具有良好导热性能、阻燃性能、高光的材料，该材料在智能马桶材料领域具有较高的应用价值。

Description

一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯及制备方法

技术领域

本发明涉及到高分子塑料改性领域，具体涉及到一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯及制备方法。

背景技术

目前，智能马桶具有加热，照明，清洗，自清洁等功能，因此需要对智能马桶用料有特殊要求，特别是智能马桶的座圈部件，要求使用的材料具备阻燃，导热，高光的性能，目前普遍使用阻燃聚丙烯材料。但是，一般的聚丙烯塑料氧指数只有18％左右，属于易燃材料；导热系数只有0.02W/m·K左右，导热困难，因此这些缺陷使其难以满足智能马桶材料的使用需求。

专利CN104292631A公开了一种导热耐磨聚丙烯材料，主要是通过加入石墨和无机粒子来提高聚丙烯材料的导热和耐磨性能，但是由于石墨为黑色，这种方案得到产品颜色为黑色，无法使用于智能马桶材料对白色的要求。

专利CN102311578B公开了一种应用于散热的高分子复合导热材料，主要是通过加入石墨和碳纤维来提高材料的导热性能，该技术方案的导热系数可达1.63W/m·K，在力学性能上也得到较大的提高，克服了氧化镁、氧化铝等无机金属氧化物对聚丙烯材料力学性能下降严重的影响，但是该技术方案得到的产品颜色为黑色，无法使用于智能马桶材料对白色的要求。

专利CN105086155A以及专利CN104854178中使用了氢氧化镁的方案提高材料的导热效率，但是这种方案往往要大幅度的添加材料可以达到一定的导热效果，在提高产品的导热效率的同时降低了材料的力学性能和材料的光泽度，难以满足智能马桶材料对光泽度的要求。

CN 106928546A公开了一种高光泽阻燃导热聚丙烯材料及其制备方法及应用，通过加入氧化铝和氮化硼复配来提高材料的导热性能，该技术方案的导热系数最高可达1.9W/m·K，但是由于氧化铝添加比例较大，通过挤出造粒后，得到的制品容易发灰发黑，对白色制品影响严重，在智能马桶材料领域有一定的限制。

氮化铝具有较高的导热率，高的绝缘电阻，热膨胀系数小、热稳定性好等特点，目前主要用在做高分子材料的导热助剂。相比较目前市场上的导热填料具有添加量低，对制品的光泽度影响较小，导热效果提高更明显等特点。而氮化铝粉末极易吸收水分和氧，一但接触到水分和氧，会发生水解和氧化，失去其导热散热的特性，这也是目前制约氮化铝作为导热填料使用的一大难题，因此必须对其进行表面改性处理。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯及制备方法，具有添加量少，导热效率高，阻燃等级高等特点。

本发明解决聚丙烯导热、阻燃、高光的技术问题是通过加入成核剂提高聚丙烯产品的光泽度，通过加入低熔点阻燃剂提高聚丙烯的阻燃性，通过加入高导热系数、绝缘性能优异的氮化铝提高聚丙烯的导热性，从而综合获得具有导热、高光泽、阻燃的聚丙烯材料。

一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，以重量百分比计，包含以下组分：

其中，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合，优选均聚聚丙烯，熔融指数为6-25g/10min，光泽度为90％。

其中，所述的阻燃剂为六溴环十二烷、八溴醚、八溴S醚、TBC、三氧化二锑中的一种或其组合，优选TBC与三氧化二锑复配，复配比例为3：1；所述阻燃剂具有低熔点高效、对光泽度影响小的特点。

其中，为了解决导热剂对冲击性能的影响，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯，SBS中的一种或或其组合，优选乙烯-辛烯共聚物。

其中，所述的导热剂为的表面环氧化处理的纳米氮化铝，粒径为10～80nm，所述表面环氧化处理的纳米氮化铝具有高导热系数，高绝缘的特点，低的添加量使其兼顾白色制品的导热和光泽。

其中，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种，优选3114,168。

其中，所述的成核剂为α成核剂中的山梨醇类、羧酸金属盐类、取代苯甲酸盐中的一种或者几种，优选对聚丙烯光泽提高较大的山梨醇类成核剂。

其中，所述的的其他助剂为TAF，有机硅油，硬脂酸钙的一种或者几种，优选对光泽影响较小的TAF。

本发明还提供一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯的制备方法，具体步骤如下：

(1)将1份的纳米氮化铝在90℃干燥3h，加入到5份E-32环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1:2)，再加入,1份质量浓度2％的三氟化硼乙醚溶液，加热到50℃，超声振荡分散3h，过滤，用二氯甲烷洗涤3次后在50℃下真空干燥5h，得到表面环氧处理的氮化铝，作为导热剂；

(2)按照配方比例，将硅烷偶联剂和聚丙烯加入高混锅内，预混60秒。

加入增韧剂、抗氧剂、阻燃剂、导热剂、其他助剂中的TAF于高混锅混2分钟得到预混料。

(3)将预混料通过计量称加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，经过挤出、冷却、造粒得到智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯。

其中挤出工艺为：挤出温度180-200℃，转数300-450r/min，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆组合以低剪切，高分布为主。

本发明的智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯具有以下优势：

本发明通过选择光泽度较高的聚丙烯PP以及在配方体系中加入成核剂，可以显著的提高制品的光泽度，制品的光泽度可以达到75％以上；通过加入增韧剂和硅烷偶联剂，可以保持聚丙烯应有的力学性能；通过加入低熔点的阻燃剂体系，可以提高制品的阻燃性能，同时减少对制品光泽度的影响；对纳米氮化铝表面进行环氧化处理，一方面可以防止其发生水解和氧化，另一方面也有助于氮化铝子聚丙烯中的分散，最终可以显著提高制品的导热效果；由于导热剂和阻燃剂都是白色产品，而且添加量低，不影响智能马桶材料对白色的要求，同时易于实施，可以广泛运用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述。以下具体实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。

实施例1-5配方如表1，各个组分为重量百分比。

表1实施例配方

制备方法：

(1)将1份的纳米氮化铝在90℃干燥3h，加入到5份E-32环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1:2)，再加入,1份质量浓度2％的三氟化硼乙醚溶液，加热到50℃，超声振荡分散3h，过滤，用二氯甲烷洗涤3次后在50℃下真空干燥5h，得到表面环氧处理的氮化铝，作为导热剂；

(2)按照配方比例，将硅烷偶联剂和聚丙烯加入高混锅内，预混60秒。

加入增韧剂、抗氧剂、阻燃剂、导热剂、其他助剂中的TAF于高混锅混2分钟得到预混料。

(3)将预混料通过计量称加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，经过挤出、冷却、造粒得到智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯。

挤出工艺为：一区温度160-185℃，二区温度为175-190℃，三区到十区温度为180-200℃，机头温度为165-185℃，螺杆转速为300-450转/分钟。

将制备的智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯注塑样条，进行相关的测试，测试项目和测试标准如表2所示。

表2测试标准

测试名称	检测标准	单位
			熔融指数	ISO1133	g/10min
拉伸强度	ISO527/2-93	MPa
			简支梁缺口冲击强度	GB/T1043.1-2008	KJ/m2
弯曲强度	ISO178-93	Mpa
			弯曲模量	ISO178-93	MPa
光泽度(60°)	ISO2813	％
			导热系数	ASTME1461	W/m·K
阻燃等级	LU94	pass

表3测试结果

通过实施例1与对比例1比较，成核剂的加入可以有效的提高材料的光泽度；在实施例5中导热剂添加量达到15％时光泽度仍保持在75％，满足智能马桶盖对光泽度的要求；与对比例1相比，本发明的具有很高的导热系数，导热系数提高了2-6倍，具有添加量低导热效果优异的特点；通过表3力学测试结果，可知本发明的智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯的力学性能优异，具有实际应用价值，符合智能马桶材料的性能要求，可作为智能马桶材料的专用料使用，在其他家电、卫浴领域也具有广泛的应用。

以上内容仅为本发明的较佳实例，是方便本领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。根据本发明的设计思路，在不必经过创造性的具体实例应用范围上均会有改变之处。因此，本发明不应理解为对所述具体实例的限制，在不脱离本发明范畴内的改动都应该在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，以重量百分比计，包含以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合，优选均聚聚丙烯，熔融指数为6-25g/10min，光泽度为90％。

3.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述的阻燃剂为六溴环十二烷、八溴醚、八溴S醚、TBC、三氧化二锑中的一种或其组合，优选TBC与三氧化二锑复配，复配比例为3:1。

4.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯，SBS中的一种或或其组合，优选乙烯-辛烯共聚物。

5.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述的导热剂为的表面环氧化处理的纳米氮化铝，氧化铝的粒径为10～80nm。

6.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种，优选3114,168。

7.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述的成核剂为α成核剂中的山梨醇类、羧酸金属盐类、取代苯甲酸盐中的一种或者几种，优选对聚丙烯光泽提高较大的山梨醇类成核剂。

8.根据权利要求1所述的一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯，其特征在于，所述其他助剂为TAF，有机硅油，硬脂酸钙的一种或者几种，优选对光泽影响较小的TAF。

9.一种智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯的制备方法，具体步骤如下：

(1)将1份的纳米氮化铝在90℃干燥3h，加入到5份E-32环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1:2)，再加入,1份质量浓度2％的三氟化硼乙醚溶液，加热到50℃，超声振荡分散3h，过滤，用二氯甲烷洗涤2次后在50℃下真空干燥5h，得到表面环氧处理的氮化铝，作为导热剂；

(2)按照配方比例，将硅烷偶联剂和聚丙烯加入高混锅内，预混60秒。加入增韧剂、抗氧剂、阻燃剂、导热剂、其他助剂于高混锅混2分钟得到预混料。

(3)将预混料通过计量称加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，经过挤出、冷却、造粒得到智能马桶专用的导热阻燃高光聚丙烯。

其中挤出工艺为：挤出温度180-200℃，转数300-450r/min，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆组合以低剪切，高分布为主。