CN109161094A - 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚丙烯材料，包含以下重量份的成分：聚丙烯树脂45～90份、聚苯乙烯树脂5～30份、八溴类阻燃剂2～15份。本发明所述阻燃聚丙烯材料中，通过特定聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、八溴类阻燃剂及其含量选择，可以使阻燃剂八溴醚分子选择性分布于聚苯乙烯中，利用八溴醚与聚苯乙烯较好的相容性，在改善八溴醚阻燃剂在树脂基体中的迁移和析出的同时，不影响其垂直燃烧性能。同时，本发明还公开所述阻燃聚丙烯材料的制备方法和用途。

Description

一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯材料及其制备方法和应用，尤其是一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
八溴类阻燃剂应用于阻燃聚丙烯具有阻燃效率高、力学性能损失少、制品光泽度好等诸多优点，广泛应用于智能卫浴行业。
但由于八溴类阻燃剂与聚丙烯分子之间的极性差异，八溴类阻燃剂与聚丙烯基体之间的相容性较差，在长期加工过程及使用过程中(尤其是较高温度的使用环境)，阻燃剂会迁移到制品表面，从而导致高光制品表面光泽度受到影响，影响美观。现阶段主要采用与聚丙烯相容性稍好的，但价格更昂贵的八溴S醚来替代八溴醚，改善八溴醚在聚丙烯基体中的迁移和析出。除此以外，并无有效的办法改善八溴类阻燃剂在聚丙烯基体中的析出现象。
专利CN101333318A公开了一种无析出聚丙烯阻燃母料及其制备方法，采用了特殊的聚合物作为囊材，在双螺杆挤出机中利用该特殊的聚合物对阻燃剂进行包覆，利用该特殊聚合物的物性不同于聚丙烯的物性，在正常的聚丙烯使用范围内，经过特殊聚合物包覆处理的阻燃剂不会出现析出现象。但是，该方法中所使用的特殊聚合物均为加工温度高于聚丙烯的聚合物材料，在后期的应用于改性聚丙烯的过程中存在塑化不良、阻燃剂分散不均等问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种低析出、且具有良好光泽度的八溴类阻燃聚丙烯材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种阻燃聚丙烯材料，包含以下重量份的成分：聚丙烯树脂45～90份、聚苯乙烯树脂5～30份、八溴类阻燃剂2～15份。
本发明所述阻燃聚丙烯材料中，通过特定聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、八溴类阻燃剂及其含量选择，可以使阻燃剂八溴醚分子选择性分布于聚苯乙烯中，利用八溴醚与聚苯乙烯较好的相容性，在改善八溴醚阻燃剂在树脂基体中的迁移和析出的同时，不影响其垂直燃烧性能。
优选地，所述阻燃聚丙烯材料，还包含5～10重量份的苯乙烯类热塑性弹性体。苯乙烯热塑性弹性体的加入，可以很好的提高聚苯乙烯与聚丙烯的相容性。
优选地，所述八溴类阻燃剂为八溴醚或八溴S醚。
优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
优选地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂；所述聚苯乙烯树脂为无抗冲聚苯乙烯树脂或抗冲聚苯乙烯树脂。
优选地，所述的阻燃聚丙烯材料，还包含1～5重量份的阻燃协效剂，所述阻燃协效剂为锑系阻燃协效剂。
优选地，所述的阻燃聚丙烯材料，还包含0.1～2重量份的复合抗氧剂；所述复合抗氧剂为阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂的复配；所述阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂的重量比为1：5～5：1。
优选地，所述的阻燃聚丙烯材料，还包含0.5～5重量份润滑剂，所述润滑剂为硬脂酰胺类润滑剂、酯类润滑剂、白矿油中的至少一种。
同时，本发明还提供一种所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将各组分原料按配比在高速混合机中充分混合，得到混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物输送到双螺杆挤出机中，在螺杆的剪切、混料和输送下，使物料得以充分熔融、塑化、共混，再经过挤出造粒、干燥，得到所述阻燃聚丙烯材料。
优选地，所述步骤(1)中，混合的时间为5-30分钟；所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的各段螺杆温度为160-220℃，喂料转速为100-600转/分钟，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(25-40)：1，螺杆转速为200-600转/分钟。
此外，本发明还提供一种所述的阻燃聚丙烯材料在电源、卫浴、灯饰、电饭煲及电磁炉中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述阻燃聚丙烯材料中，通过特定聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、八溴类阻燃剂及其含量选择，可以使阻燃剂八溴醚分子选择性分布于聚苯乙烯中，利用八溴醚与聚苯乙烯较好的相容性，在改善八溴醚阻燃剂在树脂基体中的迁移和析出的同时，不影响其垂直燃烧性能。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，这里只是举例说明但不限于这些材料：
聚丙烯树脂：中海壳牌型号为PP HP500N的均聚聚丙烯；
聚苯乙烯树脂：上海赛科石油化工有限公司牌号为GPPS 123P的聚苯乙烯；
聚苯乙烯弹性体：中石化牌号为SBS1401的SBS弹性体；美国科腾公司的SEBS1651；
八溴类阻燃剂：连云港海水化工的八溴醚；丹霞化工的八溴S醚；
协阻燃效剂：常德辰州锑品有限责任公司的三氧化二锑；深圳京桥科技有限公司的磷酸锑和亚磷酸锑；
润滑剂：硬脂酰胺类润滑剂；
抗氧剂：气巴精化的阻酚类主抗氧剂168和亚磷酸酯类辅抗氧剂1010。
本发明实施例及对比例中的性能测试方法说明如下：
UL-94垂直燃烧测试：按照ASTM D3801-1996标准，对垂直放置的标准样条的底端施加连续的两次10秒火焰后记录燃烧时间和现象，并对材料进行燃烧等级评价；
高温高湿析出测试：将实施例及对比例材料利用高光模具注塑成高光色板后，放置于85℃和85％相对湿度的高温高湿老化箱，加速阻燃剂析出，四周后取出样品，用溶剂洗去经过高温高湿老化后样品表面的阻燃剂，并将擦拭过的样品置于80℃烘箱中干燥15分钟以除去溶剂，通过样品的质量变化来计算阻燃剂的析出率。析出率＝(M0-M1)/(WfM0)*100％，其中，M0为样品放入高温高湿老化前的质量，M1为利用溶剂洗去表面阻燃剂后的样品质量，Wf为原始样品中阻燃剂的质量分数。
本发明设置实施例1-10和对比例1-3，实施例1-10和对比例1-3中的成分及重量份如表1所示：
按表1所示重量份数称取组分，将各组分原料按配比在高速混合机中充分混合5-30分钟；将上述混合物输送到双螺杆挤出机中，挤出机的各段螺杆温度控制在160-220℃之间，喂料转速为100-600转/分钟，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(25-40)：1，螺杆转速为200-600转/分钟，在螺杆的剪切、混料和输送下，物料得以充分熔融、塑化、共混，再经过挤出造粒，干燥得到阻燃聚丙烯材料。按标准制成相应的测试样条，并测定其性能，具体数值列于表1。
表1实施例1～10及对比例1～3所述阻燃聚丙烯材料的成分、重量份及性能
从表1可以看出，对比例1中不含有聚苯乙烯，实施例1～2中含有聚苯乙烯树脂，且实施例2中聚苯乙烯的含量大于实施例1中的含量；而实施例1～2的析出率小于对比文件1，且实施例2中的析出率小于实施例1，这说明本发明阻燃剂八溴醚分子选择性分布于聚苯乙烯中，利用八溴醚与聚苯乙烯较好的相容性，在改善八溴醚阻燃剂在树脂基体中的迁移和析出的同时，不影响其垂直燃烧性能，且在本申请特定的成分范围内，苯乙烯的含量越高，析出率越小。
将实施例5～8与实施例4进行对比，可以看出实施例5～8中含有苯乙烯类热塑性弹性体，实施例4中不含有苯乙烯类热塑性弹性体，但是实施例5～8中的垂直燃烧等级明显高于实施例4，这说明本发明阻燃聚丙烯材料中加入苯乙烯类热塑性弹性体，可以明显改善聚丙烯基体内聚苯乙烯分散相的分散，并提高其垂直燃烧等级；进一步地，将实施例5～8与对比例2～3进行对比，可以看出，与实施例5～8相比，对比例2～3中不含有聚苯乙烯、苯乙烯类热塑性弹性体，而其析出率均大大高于实施例5-8，且垂直燃烧等级都并未降低；这也进一步说明了本申请中阻燃聚丙烯材料中选择聚苯乙烯及苯乙烯类热塑性弹性体的原因。
此外，相比于专利CN101333318A公开的母粒方案，本申请利用八溴醚在聚苯乙烯树脂中的原位选择性分布，一步法即可完成，方法更简单。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：聚丙烯树脂45～90份、聚苯乙烯树脂5～30份、八溴类阻燃剂2～15份。
2.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，还包含5～10重量份的苯乙烯类热塑性弹性体。
3.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述八溴类阻燃剂为八溴醚或八溴S醚。
4.如权利要求2所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
5.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂；所述聚苯乙烯树脂为无抗冲聚苯乙烯树脂或抗冲聚苯乙烯树脂。
6.如权利要求1～5任一项所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，还包含1～5重量份的阻燃协效剂，所述阻燃协效剂为锑系阻燃协效剂。
7.如权利要求6所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于，还包含0.1～2重量份的复合抗氧剂；所述复合抗氧剂为阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂的复配；所述阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂的重量比为1：5～5：1。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将各组分原料按配比在高速混合机中充分混合，得到混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物输送到双螺杆挤出机中，在螺杆的剪切、混料和输送下，使物料得以充分熔融、塑化、共混，再经过挤出造粒、干燥，得到所述阻燃聚丙烯材料。
9.如权利要求8所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，混合的时间为5-30分钟；所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的各段螺杆温度为160-220℃，喂料转速为100-600转/分钟，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(25-40)：1，螺杆转速为200-600转/分钟。
10.一种如权利要求1～7任一项所述的阻燃聚丙烯材料在电源、卫浴、灯饰、电饭煲及电磁炉中的应用。
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