CN109181093A - 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

本发明一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用属于高分子材料技术领域，解决了聚丙烯材料阻燃和成型的问题，该材料包括30‑80重量份聚丙烯无纺布回收料、0‑50重量份聚丙烯、15‑35重量份复配阻燃剂、2‑10重量份相容剂、0.2‑2重量份抗氧体系、0.2‑2重量份润滑体系和0‑2重量份色母体系。本发明还提供了上述的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法和应用，采用LFT‑D方法制备底护板、电动汽车电池盖板，本发明提供的聚丙烯材料具有与聚丙烯新料相当的力学性能和加工性能，达到阻燃和成型要求，可用于长玻纤在线增强聚丙烯的基料，实现资源的循环利用，减少环境污染。

Description

一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯无纺布具有成本低、重量轻、耐腐蚀等优点，广泛应用于人们的日常生活。在聚丙烯无纺布的成型过程中，需要采用熔喷的技术要求聚丙烯材料的流动性很高，相应材料的分子量会很低，力学性能很差，这也给聚丙烯无纺布的回收再利用增加了障碍。
LFT-D技术要求聚丙烯熔指较高，能较好的浸润和分散玻纤，保留玻纤长度。长玻纤较好的刚性和韧性，恰好能弥补聚丙烯无纺布料性能差的问题。
传统的注塑行业可以成型结构较为复杂的制件，但不太适合成型投影面积较大的制件，而LFT-D技术适合结构简单但投影面积大的制件，成型底护板、电动汽车电池盖板等较为合适。
电池盖板原使用金属材质或SMC材质，以塑代钢已成为汽车行业的发展趋势，SMC材质由于回收只能焚烧或填埋等问题，逐渐被可回收再利用的热塑性材料替代。电池盖板改用聚丙烯材质后，需要达到阻燃要求。而PP材料阻燃性较差，需要添加大量的阻燃剂才能达到要求，会严重影响材料的流动性和韧性。
公开号为CN101624758A的中国专利申请公开了一种基于聚丙烯无纺布循环利用的无纺布及其制备方法，但回收的无纺布料难免会引入杂质，回收再用于制造无纺布很容易出现杂质堵塞模孔的现象而影响回收效果。
目前，无纺布回收再利用主要还集中在无纺布领域，在汽车配件领域的应用还少有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用。
本发明解决了聚丙烯材料阻燃和成型的问题，在添加20-40％玻纤后，满足LFT-D生产工艺，材料达到阻燃和成型要求，制件性能测试符合标准。
本发明的目的在于提供一种阻燃聚丙烯材料，包括如下组分：
进一步的，所述的聚丙烯无纺布回收料为粒料。
进一步的，所述的聚丙烯为230℃、2.16kg、熔体流动指数10-100g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或几种。
进一步的，所述的复配阻燃剂为膨胀型无卤阻燃剂，其密度1.7-1.8g/cm3，N含量14-18％，P含量20-24％。
进一步的，所述的相容剂为接枝率0.8-1％、230℃、2.16kg、熔体流动指数≥100g/10min的马来酸酐接枝聚丙烯。
进一步的，所述的抗氧体系为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的一种或几种。
进一步的，所述润滑体系为硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS、TAF、硅酮中的一种或几种。
进一步的，所述的色母体系为黑色母。
本发明还提供了一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按按重量份称取聚丙烯无纺布回收料30-80重量份、聚丙烯0-50重量份、复配阻燃剂15-35重量份、相容剂2-10重量份、抗氧体系0.2-2重量份、润滑体系0.2-2重量份、色母体系0-2重量份；
(2)将步骤(1)称取的原料置于搅拌锅中低速搅拌10分钟以上；
(3)将步骤(2)获得的混合原料置于挤出机中，熔融挤出、造粒，得到所述的聚丙烯材料。
进一步的，所述的聚丙烯无纺布回收料为粒料。
进一步的，所述的聚丙烯为230℃、2.16kg、熔体流动指数10-100g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或几种。
进一步的，所述的复配阻燃剂为膨胀型无卤阻燃剂，其密度1.7-1.8g/cm3，N含量14-18％，P含量20-24％。
进一步的，所述的相容剂为接枝率0.8-1％、230℃、2.16kg、熔体流动指数≥100g/10min的马来酸酐接枝聚丙烯。
进一步的，所述的抗氧体系为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的一种或几种。
进一步的，所述润滑体系为硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS、TAF、硅酮中的一种或几种。
进一步的，所述的色母体系为黑色母。
本发明还提供了一种阻燃聚丙烯材料的应用，采用LFT-D方法制备底护板、电动汽车电池盖板。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供的聚丙烯材料具有与聚丙烯新料相当的力学性能和加工性能，可用于长玻纤在线增强聚丙烯的基料，实现资源的循环利用，减少环境污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用原料：
聚丙烯：如韩国SK BX3920、北欧化工BJ368MO、巴塞尔EP640V、金陵石化PP 450、燕山石化K7760H、宁波甬兴PP 425、台化K8065、扬子石化YPJ-3100H、镇海石化M60T等。
复配阻燃剂：磷氮系复配阻燃剂CLARIANT EXOLIT AP 760、765、766。
相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯CMG5001，MAH接枝率0.8-1％，佳易容公司；马来酸酐接枝聚丙烯Bondyram 1001，MAH接枝率0.8-1％，Polyram公司。
抗氧剂1010：巴斯夫公司提供。
抗氧剂168：巴斯夫公司提供。
抗氧剂DSTP：迪比喜化学贸易(上海)有限公司提供。
抗氧剂DLTP：迪比喜化学贸易(上海)有限公司提供。
润滑剂：主要成分硬脂酸钙，杭州油脂化工有限公司提供。
黑色母2718：卡博特公司提供。
实施例1
如表1所示，称量聚丙烯无纺布回收料66.7重量份，复合阻燃剂25重量份，相容剂6重量份，抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.3重量份，抗氧剂168(三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)各0.3重量份，抗氧剂DSTP(硫代二丙酸双十八酯)0.2重量份，抗氧剂DLTP(硫代二丙酸双月桂酯)0.2重量份，润滑剂(硬脂酸钙)0.3重量份，卡博特黑色母2718，1重量份。将各组分混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出料条冷却、风干、切粒、均混、包装。
将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，90℃干燥1小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；拉伸强度和断裂伸长率量按DIN EN ISO527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为2mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO179-1/1fU标准执行；熔体流动速率按DIN EN ISO 1133标准执行，230℃、2.16kg。垂直燃烧按UL94标准执行。
将制得的聚丙烯材料在LFT-D设备上生产，主喂料下制得的聚丙烯材料，螺杆中部引入OWENS CORNING公司SE48052400TEX玻纤(直径17μm)，玻纤含量设定30％，温度180-220℃挤出料块，在线压制成型。
将制得的制件裁样测试。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；玻纤含量按DIN EN ISO 3451-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为14mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO 179-1/1fU标准执行；垂直燃烧按UL94标准执行。
实施例2
如表1所示，称量聚丙烯无纺布回收料41.7重量份，聚丙烯扬子YPJ-1210H，20重量份，复合阻燃剂30重量份，相容剂6重量份，抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.3重量份，抗氧剂168(三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)各0.3重量份，抗氧剂DSTP(硫代二丙酸双十八酯)0.2重量份，抗氧剂DLTP(硫代二丙酸双月桂酯)0.2重量份，润滑剂(硬脂酸钙)0.3重量份，卡博特黑色母2718，1重量份。将各组分混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出料条冷却、风干、切粒、均混、包装。
将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，90℃干燥1小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；拉伸强度和断裂伸长率量按DIN EN ISO527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为2mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO179-1/1fU标准执行；熔体流动速率按DIN EN ISO 1133标准执行，230℃、2.16kg。垂直燃烧按UL94标准执行。
将制得的聚丙烯材料在LFT-D设备上生产，主喂料下制得的聚丙烯材料，螺杆中部引入OWENS CORNING公司SE48052400TEX玻纤(直径17μm)，玻纤含量设定40％，温度180-220℃挤出料块，在线压制成型。
将制得的制件裁样测试。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；玻纤含量按DIN EN ISO 3451-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为2mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO 179-1/1fU标准执行；垂直燃烧按UL94标准执行。
对比例1
如表1所示，称量聚丙烯韩国SK BX3920，66.7重量份，复合阻燃剂25重量份，相容剂6重量份，抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.3重量份，抗氧剂168(三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)各0.3重量份，抗氧剂DSTP(硫代二丙酸双十八酯)0.2重量份，抗氧剂DLTP(硫代二丙酸双月桂酯)0.2重量份，润滑剂(硬脂酸钙)0.3重量份，卡博特黑色母2718，1重量份。将各组分混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出料条冷却、风干、切粒、均混、包装。
将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，90℃干燥1小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；拉伸强度和断裂伸长率量按DIN EN ISO527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为2mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO 179-1/1fU标准执行；熔体流动速率按DIN EN ISO 1133标准执行，230℃、2.16kg。垂直燃烧按UL94标准执行。
将制得的聚丙烯材料在LFT-D设备上生产，主喂料下制得的聚丙烯材料，螺杆中部引入OWENS CORNING公司SE48052400TEX玻纤(直径17μm)，玻纤含量设定30％，温度180-220℃挤出料块，在线压制成型。
将制得的制件裁样测试。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；玻纤含量按DIN EN ISO 3451-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为14mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO 179-1/1fU标准执行；垂直燃烧按UL94标准执行。
对比例2
如表1所示，称量聚丙烯扬子YPJ-1210H，61.7重量份，复合阻燃剂30重量份，相容剂6重量份，抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.3重量份，抗氧剂168(三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)各0.3重量份，抗氧剂DSTP(硫代二丙酸双十八酯)0.2重量份，抗氧剂DLTP(硫代二丙酸双月桂酯)0.2重量份，润滑剂(硬脂酸钙)0.3重量份，卡博特黑色母2718，1重量份。将各组分混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出料条冷却、风干、切粒、均混、包装。
将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，90℃干燥1小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；拉伸强度和断裂伸长率量按DIN EN ISO527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为2mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO 179-1/1fU标准执行；熔体流动速率按DIN EN ISO 1133标准执行，230℃、2.16kg。垂直燃烧按UL94标准执行。
将制得的聚丙烯材料在LFT-D设备上生产，主喂料下制得的聚丙烯材料，螺杆中部引入OWENS CORNING公司SE48052400TEX玻纤(直径17μm)，玻纤含量设定40％，温度180-220℃挤出料块，在线压制成型。
将制得的制件裁样测试。密度测试按DIN EN ISO 1183-1标准执行；玻纤含量按DIN EN ISO 3451-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按DIN EN ISO 178标准执行，速度为2mm/min；简支梁无缺口冲击强度按DIN EN ISO 179-1/1fU标准执行；垂直燃烧按UL94标准执行。
表1实施例1-2与对比例1-2各组分的配比(重量份)
组分 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
聚丙烯无纺布回收料 66.7 41.7 0 0
聚丙烯 0 20 66.7 61.7
复合阻燃剂 25 30 25 30
相容剂 6 6 6 6
抗氧体系 1 1 1 1
润滑体系 0.3 0.3 0.3 0.3
色母体系 1 1 1 1
合计 100 100 100 100
如表2，从实施例1和对比例1、实施例2和对比例2的性能可以看出，本发明所制备的聚丙烯材料，性能上实施例并不比对比例差，流动性较好，阻燃性能合格，成本相对低廉，可用于LFT-D成型工艺。
表2实施例1-2与对比例1-2所制备的聚丙烯材料测试结果
表3实施例1-2与对比例1-2制件裁样测试结果
如表3，实施例1和对比例1，实施例2和对比例2的制件裁样测试结果，聚丙烯无纺布料的加入，各方面性能如弯曲强度、弯曲模量数据较高，阻燃性能满足V-0要求，冲击性能有所降低，但基本满足材料的使用要求，可用于LFT-D成型工艺。

Claims (10)

1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，包括如下组分：
聚丙烯无纺布回收料 30-80重量份；
聚丙烯 0-50重量份；
复配阻燃剂 15-35重量份；
相容剂 2-10重量份；
抗氧体系 0.2-2重量份；
润滑体系 0.2-2重量份；
色母体系 0-2重量份。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述的聚丙烯无纺布回收料为粒料。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述的聚丙烯为230℃、2.16kg、熔体流动指数10-100g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述的复配阻燃剂为膨胀型无卤阻燃剂，其密度1.7-1.8g/cm3，N含量14-18%，P含量20-24%。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述的相容剂为接枝率0.8-1%、230℃、2.16kg、熔体流动指数≥100g/10min的马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述的抗氧体系为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述润滑体系为硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS、TAF、硅酮中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，所述的色母体系为黑色母。
9.一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按按重量份称取聚丙烯无纺布回收料30-80重量份、聚丙烯0-50重量份、复配阻燃剂15-35重量份、相容剂2-10重量份、抗氧体系0.2-2重量份、润滑体系0.2-2重量份、色母体系0-2重量份；
（2）将步骤（1）称取的原料置于搅拌锅中低速搅拌10分钟以上；
（3）将步骤（2）获得的混合原料置于挤出机中，熔融挤出、造粒，得到所述的聚丙烯材料；
所述的聚丙烯无纺布回收料为粒料；
所述的聚丙烯为230℃、2.16kg、熔体流动指数10-100g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或几种；
所述的复配阻燃剂为膨胀型无卤阻燃剂，其密度1.7-1.8g/cm3，N含量14-18%，P含量20-24%；
所述的相容剂为接枝率0.8-1%、230℃、2.16kg、熔体流动指数≥100g/10min的马来酸酐接枝聚丙烯；
所述的抗氧体系为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸中的一种或几种；
所述润滑体系为硬脂酸钙、硬脂酸锌、EBS、TAF、硅酮中的一种或几种；
所述的色母体系为黑色母。
10.一种阻燃聚丙烯材料的应用，其特征在于，采用LFT-D方法制备底护板、电动汽车电池盖板。
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