CN108586939B - 一种环保阻燃导电聚丙烯材料 - Google Patents

一种环保阻燃导电聚丙烯材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种环保阻燃导电聚丙烯材料。所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其包含如下重量份的原料组分：聚丙烯树脂100～150份；碳纳米管1～5份；阻燃剂5～10份；相容剂1～3份；抗氧剂0.5～2份；润滑剂3～5份。本发明加入了全新配方的阻燃剂，所述的阻燃剂由交联淀粉或改性交联淀粉、二氧化硅以及硼酸锌；使用的全是环保无毒的阻燃成分，且阻燃效果好。

Description

一种环保阻燃导电聚丙烯材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种环保阻燃导电聚丙烯材料。
背景技术
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，具有相对密度小、良好的力学性能以及电绝缘性好等优点，被广泛应用于电子电器、汽车部件、室内装修材料等领域。但是，聚丙烯材料易燃烧，在具体应用领域需要加入阻燃剂进行改性。现在在聚丙烯材料具体应用领域，主要使用十溴二苯醚以及三氧化二锑作为阻燃剂，但是常用的阻燃剂含有卤素或重金属对人体或环境都会产生影响。
另一方面，聚丙烯材料导电性能差，那么在应用中会出现静电现象，容易引发事故，特别是应用在电子电器领域更需要解决静电积累的问题。
综上所述，开发一种环保阻燃导电聚丙烯材料具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种环保阻燃导电聚丙烯材料。该环保阻燃导电聚丙烯材料具有很好的阻燃剂导电效果。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种环保阻燃导电聚丙烯材料，其包含如下重量份的原料组分：
聚丙烯树脂100～150份；碳纳米管1～5份；阻燃剂5～10份；相容剂1～3份；抗氧剂0.5～2份；润滑剂3～5份。
优选地，所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其包含如下重量份的原料组分：
聚丙烯树脂120～150份；碳纳米管3～5份；阻燃剂8～10份；相容剂1～3份；抗氧剂0.5～1份；润滑剂3～5份。
最优选地，所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其包含如下重量份的原料组分：
聚丙烯树脂130份；碳纳米管4份；阻燃剂8份；相容剂2份；抗氧剂1份；润滑剂4份。
优选地，所述的阻燃剂包含如下重量份的组分：
交联淀粉或改性交联淀粉40～60份；二氧化硅20～30份；硼酸锌10～20份。
进一步优选地，所述的阻燃剂包含如下重量份的组分：
交联淀粉或改性交联淀粉50～60份；二氧化硅25～30份；硼酸锌15～20份。
最优选地，所述的阻燃剂包含如下重量份的组分：
交联淀粉或改性交联淀粉50份；二氧化硅25份；硼酸锌15份。
优选地，所述的改性交联淀粉通过包含如下步骤的方法制备得到：
原料称取步骤：按如下重量份配比称取原料，交联淀粉40～60份；水镁石粉末20～40份；硅溶胶30～50份；柠檬酸1～3份；硫酸铈0.5～1份；十二烷基硫酸钠0.5～1份；水100～200份；
反应步骤：将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在50～70℃下反应30～60min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉。
进一步优选地，原料称取步骤中，按如下重量份配比称取原料，交联淀粉50～60份；水镁石粉末30～40份；硅溶胶40～50份；柠檬酸2～3份；硫酸铈0.5～1份；十二烷基硫酸钠0.5～1份；水150～200份。
进一步优选地，反应步骤中，将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在60℃下反应40min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
有益效果：(1)本发明提供一种全新的环保阻燃导电聚丙烯材料，该环保阻燃导电聚丙烯材料具有很好的阻燃及导电效果；(2)本发明加入了全新配方的阻燃剂，所述的阻燃剂由交联淀粉或改性交联淀粉、二氧化硅以及硼酸锌；使用的全是环保无毒的阻燃成分，阻燃效果好；(3)进一步的，所述的阻燃剂中采用本发明所述方法改性后得到的改性交联淀粉后，进一步提升了阻燃剂的阻燃效果，使得本发明环保阻燃导电聚丙烯材料阻燃性能大幅提升。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂130份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)4份；阻燃剂8份；相容剂2份；抗氧剂1份；润滑剂4份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：交联淀粉50份；二氧化硅25份；硼酸锌15份；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂按上述比例混合，加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
实施例2环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂150份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)5份；阻燃剂10份；相容剂1份；抗氧剂1份；润滑剂3份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：交联淀粉60份；二氧化硅30份；硼酸锌10份；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂按上述比例混合，加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
实施例3环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂100份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)1份；阻燃剂5份；相容剂3份；抗氧剂2份；润滑剂5份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：交联淀粉60份；二氧化硅20份；硼酸锌20份；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂按上述比例混合，加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
实施例4环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂130份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)4份；阻燃剂8份；相容剂2份；抗氧剂1份；润滑剂4份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：改性交联淀粉50份；二氧化硅25份；硼酸锌15份；
所述改性交联淀粉通过如下方法制备得到：(1)按如下重量份配比称取原料，交联淀粉50份；水镁石粉末(将水镁石粉碎至1500目而得的粉末)30份；硅溶胶(sw-30型硅溶胶)40份；柠檬酸2份；硫酸铈1份；十二烷基硫酸钠1份；水150份；(2)将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在60℃下反应40min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
实施例5环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂150份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)5份；阻燃剂10份；相容剂1份；抗氧剂1份；润滑剂3份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：改性交联淀粉60份；二氧化硅30份；硼酸锌10份；
所述改性交联淀粉通过如下方法制备得到：(1)按如下重量份配比称取原料，交联淀粉40份；水镁石粉末(将水镁石粉碎至2000目而得的粉末)40份；硅溶胶(sw-25型硅溶胶)30份；柠檬酸1份；硫酸铈1份；十二烷基硫酸钠0.5份；水100份；(2)将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在60℃下反应40min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂按上述比例混合，加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
实施例6环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂100份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)1份；阻燃剂5份；相容剂3份；抗氧剂2份；润滑剂5份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：改性交联淀粉60份；二氧化硅20份；硼酸锌20份；
所述改性交联淀粉通过如下方法制备得到：(1)按如下重量份配比称取原料，交联淀粉60份；水镁石粉末(将水镁石粉碎至1800目而得的粉末)20份；硅溶胶(sw-30型硅溶胶)50份；柠檬酸3份；硫酸铈0.5份；十二烷基硫酸钠1份；水200份；(2)将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在60℃下反应40min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂按上述比例混合，加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
对比例1环保阻燃导电聚丙烯材料的制备
原料重量比配方：聚丙烯树脂130份；碳纳米管(型号为MWNT-10的多壁碳纳米管)4份；阻燃剂8份；相容剂2份；抗氧剂1份；润滑剂4份；
所述阻燃剂由如下重量份的组分组成：交联淀粉50份；水镁石粉末(将水镁石粉碎至1500目细度的粉末)30份二氧化硅25份；硼酸锌15份；
所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
所述的环保阻燃导电聚丙烯材料的制备方法如下：将聚丙烯树脂、碳纳米管、阻燃剂、相容剂、抗氧剂以及润滑剂按上述比例混合，加入高混机均匀后，然后经双螺杆挤出机熔融挤出，再经冷却造粒后即得所述的环保阻燃导电聚丙烯材料。
该对比例用于与实施例1和实施例4进行对比。其和实施例1的不同之处是阻燃剂中增加了水镁石粉末。和实施例4的区别在于，实施例4中使用了水镁石粉末参与了交联淀粉的改性，是交联淀粉改性过程中使用的原料之一；而对比例1水镁石粉的用法不同，其并未用于交联淀粉的改性，而是和交联淀粉一样直接作为阻燃剂的原料组分。
实验例
将实施例1～6以及对比例1制备得到的环保阻燃导电聚丙烯材料模压成长为30cm，宽为20cm，厚为1cm的长方形样品，并按按UL94标准测试其阻燃性能；按GB/T 1410-2006标准测试其体积电阻率；按ASTM D-638标准测试其拉伸强度；按ASTM D-256标准测试其缺口冲击强度。测试结果参见表1。
表1.本发明环保阻燃导电聚丙烯材料性能测试结果
Figure BDA0001672171290000071
从表1数据中可以看出，实施例1～6制备得到的环保阻燃导电聚丙烯材料均具有优良的导电性能以及力学性能。在阻燃性性能方面，实施例1～3制备得到的环保阻燃导电聚丙烯材料采用的阻燃剂是由交联淀粉、二氧化硅以及硼酸锌组成，其具有一定的阻燃效果，经测试其阻燃等级达到V-2级别。而实施例4～6制备得到的环保阻燃导电聚丙烯材料采用的阻燃剂是由改性交联淀粉、二氧化硅以及硼酸锌组成，其阻燃剂中使用了改性交联淀粉代替了交联淀粉，结果表明其阻燃性提升到了V-0级，取得了大幅提升。这说明采用本发明所述方法制备得到的改性交联淀粉作为原料的阻燃剂，能大幅提升环保阻燃导电聚丙烯材料的阻燃性能。
此外，从对比例实验数据可以看出，其阻燃剂中直接使用了实施例4～6用于改性交联淀粉的水镁石粉末并不能改善环保阻燃导电聚丙烯材料的阻燃性能；阻燃剂中直接加入水镁石粉末不但不能提升阻燃性能，反而使得阻燃性能降低(其得到的阻燃等级为HB)。这说明水镁石粉必须用于改性交联淀粉，然后再将改性交联淀粉作为阻燃剂的成分使用后才能提高环保阻燃导电聚丙烯材料的阻燃性能。

Claims (8)

1.一种环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
聚丙烯树脂100～150份；碳纳米管1～5份；阻燃剂5～10份；相容剂1～3份；抗氧剂0.5～2份；润滑剂3～5份；
所述的阻燃剂包含如下重量份的组分：改性交联淀粉40～60份；二氧化硅20～30份；硼酸锌10～20份；
所述的改性交联淀粉通过包含如下步骤的方法制备得到：
原料称取步骤：按如下重量份配比称取原料，交联淀粉40～60份；水镁石粉末20～40份；硅溶胶30～50份；柠檬酸1～3份；硫酸铈0.5～1份；十二烷基硫酸钠0.5～1份；水100～200份；
反应步骤：将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在50～70℃下反应30～60min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉。
2.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
聚丙烯树脂120～150份；碳纳米管3～5份；阻燃剂8～10份；相容剂1～3份；抗氧剂0.5～1份；润滑剂3～5份。
3.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
聚丙烯树脂130份；碳纳米管4份；阻燃剂8份；相容剂2份；抗氧剂1份；润滑剂4份。
4.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，所述的阻燃剂包含如下重量份的组分：
改性交联淀粉50～60份；二氧化硅25～30份；硼酸锌15～20份。
5.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，所述的阻燃剂包含如下重量份的组分：
改性交联淀粉50份；二氧化硅25份；硼酸锌15份。
6.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，原料称取步骤中，按如下重量份配比称取原料，交联淀粉50～60份；水镁石粉末30～40份；硅溶胶40～50份；柠檬酸2～3份；硫酸铈0.5～1份；十二烷基硫酸钠0.5～1份；水150～200份。
7.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，反应步骤中，将柠檬酸、硫酸铈、十二烷基硫酸钠加入水中溶解，然后加入硅溶胶和交联淀粉，在60℃下反应40min，然后加入水镁石粉末，分散均匀、干燥后即得所述的改性交联淀粉。
8.根据权利要求1所述的环保阻燃导电聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为抗氧剂168，所述润滑剂为硬脂酸钙。
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