CN110183781A - 一种适用于灯具结构件用阻燃pp材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，公开了一种适用于灯具结构件用阻燃PP材料及其制备方法。本发明所述阻燃PP材料按重量计包含高结晶聚丙烯80‑90份，复配阻燃剂1‑3份，钛白粉5‑10份，滑石粉0‑15份，白云母0‑5份，抗氧剂0.1‑0.5份，光稳定剂0.1‑0.5份，润滑剂0.1‑0.5份；其中，所述复配阻燃剂是一种氮、磷、溴复配的阻燃体系，其氮含量在8±3％之间、磷含量在20±3％之间、溴含量在6±3％之间，白度≥88，含水量＜0.5％，通过采用结晶度高的PP基材，选用氮、磷、溴复配的阻燃体系，提高材料的阻燃性，同时复配优质金红石型的钛白粉做为填充和改色，提高材料的遮光性、耐热性、以及长效的抗紫外性能。

Description

一种适用于灯具结构件用阻燃PP材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体是涉及一种适用于灯具结构件用阻燃PP材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)作为五大通用塑料之一，具有价廉、密度低、易加工和良好的机械性能等优点，已被应用到航空航天、食品包装、汽车等领域。然而，PP也有一些缺陷，例如高的收缩率、韧性低以及易老化、对光和热比较敏感和在低温下抗冲击强度较低，这些都限制了它的进一步应用。
玻纤增强聚丙烯复合材料具有诸多卓越性能，如高强度高韧性、良好的尺寸稳定性及优异的耐蠕变性能，质量轻价格低廉，使得其在建筑、化工、电动工具等领域，尤其是在汽车内外饰领域得到了相关厂商的广泛认可、青睐。
中国发明专利CN102702617A公开了一种阻燃PP的配方，制得的阻燃PP具有耐热性、无毒、无味、密度小、防老化和更加增硬的效果，但此发明中使用溴、锑体系做阻燃剂，成本高、环保性能低。中国发明专利CN102532684A公开了一种低烟无卤阻燃PP专用料的制备技术，通过双螺杆挤出机在一定的工艺条件下将聚丙烯树脂、增韧剂、无卤膨胀型阻燃剂、消烟剂按一定的配比和工艺流程制备成具有低烟阻燃性能的PP专用料，该种材料吸水率低、低温韧性好、阻燃性能和耐热性能均得到一定提高。但此方法并没有涉及材料的遮光性和耐UV性能的改善，而这两项性能在灯具行业中是非常重要的。
在照明灯具行业竞争日益激烈的今天，为了在市场中占有优势，低成本的控制尤为关键，对比传统PC材料高昂的价格，一款能满足灯具结构件用的阻燃PP复合材料必定具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于灯具结构件用阻燃PP材料及其制备方法。该材料通过采用结晶度高的PP基材，选用氮、磷、溴复配的阻燃体系，提高材料的阻燃性；同时复配优质金红石型的钛白粉做为填充和改色，提高材料的遮光性、耐热性、以及长效的抗紫外性能。
为达到本发明的目的，按重量计，本发明适用于灯具结构件用阻燃PP材料包含高结晶聚丙烯80-90份，复配阻燃剂1-3份，钛白粉5-10份，滑石粉0-15份，白云母0-5份，抗氧剂0.1-0.5份，光稳定剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-0.5份；其中，所述复配阻燃剂是一种氮、磷、溴复配的阻燃体系，其氮含量在8±3％之间、磷含量在20±3％之间、溴含量在6±3％之间，白度≥88，含水量＜0.5％。
本发明中，优选地，所述高结晶聚丙烯的等规度≥98％，结晶度≥70％，结晶速率快，高刚性，高耐热性，高表面硬度，其在温度230℃、试验负荷2.16kg下的熔融指数为20-40g/10min。
本发明中，优选地，所述钛白粉是一种用氯化法制取的金红石型二氧化钛，白度≥98，比重4.1，平均粒径是0.23微米。
本发明中，优选地，所述白云母是一种云母粉，目数1250目、白度≥90。
本发明中，优选地，所述抗氧剂是一种磷酸盐类的热稳定剂。
本发明中，优选地，所述光稳定剂是受阻胺类稳定剂。
本发明中，优选地，所述润滑剂是EBS乙撑双硬脂酰胺。
为达到本发明的目的，本发明还提供了一种上述适用于灯具结构件用阻燃PP材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将高结晶聚丙烯加入到搅拌机中，然后加入复配阻燃剂、钛白粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、白云母粉和/或滑石粉，然后常温下在混合机中搅拌均匀；
(2)将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒,得到聚丙烯复合材料。
本发明中，优选地，所述步骤(1)中白云母粉和/或滑石粉经以下方法处理过：将白云母粉和/或滑石粉在100-110℃预干燥，以除去游离水分，控制填料水分≤0.3％；然后将干燥的白云母粉/滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料得白云母粉和/或滑石粉。
本发明中，优选地，所述步骤(2)中所用的双螺杆挤出机螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
本发明中，优选地，所述步骤(2)中熔融塑化温度设定为第一段170℃-190℃、第二段180℃-200℃、第三段185℃-210℃、第四段185℃-210℃、第五段170℃-200℃，第六段170℃-200℃，第七段170℃-200℃，第八段170℃-200℃，第九段180℃-200℃，第十段180℃-200℃,熔体温度180℃-220℃，机头温度200℃-220℃。
本发明优化配方，采用结晶度高的PP基材，选用氮、磷、溴复配的阻燃体系，提高材料的刚性和阻燃性，同时材料密度轻、发烟量低、模具腐蚀性小；再复配优质金红石型的钛白粉填充和改色，同时复配白度极高的白云母粉，提高材料的遮光性、耐热性以及长效的抗紫外性能；使用磷酸盐类抗热氧老化剂，使材料的耐热老化性能得到提升。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
若无特别说明，本发明实施例配方中的各成分如发明内容所述。
而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1-4与对比例1-2
按表1的配方准备各组分材料。
按下面制备方法制备实施例1-4与对比例1-2的阻燃PP材料：
(1)将目数在1250目的白云母粉和/或滑石粉在100-110℃预干燥，以除去游离水分，时间根据填料含游离水分确定，要求控制填料水分≤0.3％；然后将干燥的白云母粉和/或滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂UP-107搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料；
(2)将高结晶聚丙烯加入到高速搅拌机中，然后加入阻燃剂、钛白粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、白云母粉和/或滑石粉，然后常温下在高混机中搅拌均匀；
(3)将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒,得到聚丙烯复合材料；所用的双螺杆挤出机，螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为第一段170℃-190℃，第二段180℃-200℃，第三段185℃-210℃，第四段185℃-210℃，第五段170℃-200℃，第六段170℃-200℃，第七段170℃-200℃，第八段170℃-200℃，第九段180℃-200℃，第十段180℃-200℃,熔体温度180℃-220℃，机头温度200℃-220℃。
表1实施例1-4和对比例1-2具体配方(单位为公斤)
原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
高结晶聚丙烯 93 88 83 72 93 88
阻燃剂 1.5 2 2 3 1.5 2
云目粉 5
滑石粉 15
钛白粉 5 10 10 10 10
抗氧剂 0.2 0.2 0.3 0.3
光稳定剂 0.2 0.2 0.2 0.2
润滑剂 0.2 0.2 0.5 0.5 0.2 0.2
将实施例中得到的电镀聚丙烯复合材料在烘箱中100℃烘箱内干燥后进行注塑,注塑温度如下：
下料段：190℃；第二段：195℃；第三段：200℃；喷嘴：210℃；
最后将注塑样条放于干燥器中进行状态调节：调节温度23℃,调节时间：24h；各实施例测试结果如下表2所示
表2各实施例测试结果对比
由实施例1-2与对比例1-2的测试结果可看出，配方中金红石型的钛白粉R-103的加入使材料的白度得到明显提升，透光率明显下降，起到更好的遮光效果；同时复配热稳定剂和光稳定剂材料经UV1000小时后的色差ΔE也明显降低，说明材料耐光老化性能得到显著的提升；磷酸盐类热稳定剂SH100A的加入使材料的耐热老化时间得到显著提升。
由实施例3-4与实施例1-2、对比例1-2的对比测试结果可看出，在配方中加入适量经表面处理后高白度的云母粉和滑石粉能显著增加材料的刚性模量和球压测试温度，同时还能降低材料的透光率，遮光效果更为优异；按本发明配方组合的材料整体性能非常优异。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于灯具结构件用阻燃PP材料，其特征在于，所述适用于灯具结构件用阻燃PP材料包含高结晶聚丙烯80-90份，复配阻燃剂1-3份，钛白粉5-10份，滑石粉0-15份，白云母0-5份，抗氧剂0.1-0.5份，光稳定剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-0.5份；其中，所述复配阻燃剂是一种氮、磷、溴复配的阻燃体系，其氮含量在8±3％之间、磷含量在20±3％之间、溴含量在6±3％之间，白度≥88，含水量＜0.5％。
2.根据权利要求1所述的适用于灯具结构件用阻燃PP材料，其特征在于，所述高结晶聚丙烯的等规度≥98％，结晶度≥70％，在温度230℃、试验负荷2.16kg下的熔融指数为20-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的适用于灯具结构件用阻燃PP材料，其特征在于，所述钛白粉是一种用氯化法制取的金红石型二氧化钛，白度≥98，比重4.1，平均粒径是0.23微米。
4.根据权利要求1所述的适用于灯具结构件用阻燃PP材料，其特征在于，所述白云母是一种云母粉，目数1250目，白度≥90。
5.根据权利要求1所述的适用于灯具结构件用阻燃PP材料，其特征在于，所述抗氧剂是一种磷酸盐类的热稳定剂；优选地，所述光稳定剂是受阻胺类稳定剂。
6.根据权利要求1所述的适用于灯具结构件用阻燃PP材料，其特征在于，所述润滑剂是EBS乙撑双硬脂酰胺。
7.权利要求1-6任一项所述适用于灯具结构件用阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将高结晶聚丙烯加入到搅拌机中，然后加入复配阻燃剂、钛白粉、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、白云母粉和/或滑石粉，然后常温下在混合机中搅拌均匀；
(2)将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒,得到聚丙烯复合材料。
8.根据权利要求7所述适用于灯具结构件用阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中白云母粉和/或滑石粉经以下方法处理过：将白云母粉和/或滑石粉在100-110℃预干燥，以除去游离水分，控制填料水分≤0.3％；然后将干燥的白云母粉/滑石粉投加到捏合机中加入0.8－1.2％铝钛偶联剂搅拌，在100-120℃温度下捏合5-10分钟后即可出料得白云母粉和/或滑石粉。
9.根据权利要求7所述适用于灯具结构件用阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所用的双螺杆挤出机螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
10.根据权利要求7所述适用于灯具结构件用阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中熔融塑化温度设定为第一段170℃-190℃、第二段180℃-200℃、第三段185℃-210℃、第四段185℃-210℃、第五段170℃-200℃，第六段170℃-200℃，第七段170℃-200℃，第八段170℃-200℃，第九段180℃-200℃，第十段180℃-200℃,熔体温度180℃-220℃，机头温度200℃-220℃。
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