CN110330720A - 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯40‑60份，填料16‑24份，抗滴落剂0.4‑0.6份，阻燃协效剂4‑6份，相容剂2‑3份，润滑剂2‑3份，交联剂0.8‑1.2份，抗氧剂0.5‑1份，阻燃剂20‑30份；其中，聚丙烯为PP‑1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土。本发明还公开了上述阻燃聚丙烯材料的制备方法。本发明具有良好的阻燃性和机械性能。

Description

一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯技术领域，尤其涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。
聚丙烯无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响。广泛应用于汽车、纺织品、电绝缘材料、建筑材料、耐化学腐蚀材料、家具、食具等领域。
但是，聚丙烯极易燃烧，聚丙烯的燃烧机理为：聚丙烯中的C-H键在高温时发生断裂，进而生成H·自由基，H·自由基会和空气中的氧气发生反应，研究表明，材料受热过程中产生活性极高的OH·和H·自由基，而他们对于维持燃烧有重要意义。H·自由基在燃烧过程中可与支链自由基发生反应，OH·自由基可以与CO发生氧化反应生成CO2，由于两者都是放热反应，故可促使燃烧进行，因此阻燃聚丙烯基复合材料要尽量避免OH·与CO的反应。且聚丙烯在燃烧过程中易产生熔滴，从而使得火灾进一步蔓延，因此需要提高聚丙烯的阻燃性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法，本发明具有良好的阻燃性和机械性能。
本发明提出的一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯40-60份，填料16-24份，抗滴落剂0.4-0.6份，阻燃协效剂4-6份，相容剂2-3份，润滑剂2-3份，交联剂0.8-1.2份，抗氧剂0.5-1份，阻燃剂20-30份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土。
优选地，改性蒙脱土为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土。
优选地，改性多壁碳纳米管为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管。
优选地，十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土重量比为12-18：4-6：0.5-1：3.5-5。
优选地，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯相容剂。
优选地，抗滴落剂为抗滴落剂PTEE。
优选地，阻燃协效剂为阻燃协效剂CPE。
优选地，PP-1215C和PP150粉料的重量比为1：0.9-1.1。
优选地，填料为滑石粉、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种。
本发明还提出了上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨5-7h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨2-3h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
上述PP-1215C、PP150粉料、抗滴落剂PTEE、阻燃协效剂CPE、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂，均可从市场上购得。
本发明选用PP-1215C和PP150粉料作为主料，以适宜比例相互配合，使得本发明具有良好的抗冲击性能，并且具有良好的韧性；选用三氧化二锑与十溴二苯乙烷相互配合，可以消耗更多的OH·和H·自由基，增加阻燃效果，改性多壁碳纳米管可以在燃烧时形成网状碳化层，阻止氧气等可燃气体的传递，并与改性蒙脱土相互配合，增加碳化层密度，隔绝氧气等可燃气体从而进一步阻燃，十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土以适宜比例相互配合，可以大大增加本发明的阻燃性；选用抗滴落剂PTEE和阻燃协效剂CPE与阻燃剂相互配合，进一步增加本发明的阻燃性并且减少熔滴的产生，避免火灾蔓延；选用滑石粉、氢氧化镁、氢氧化铝为填料，可以进一步增加阻燃性，并且本发明的阻燃剂可以大大降低滑石粉、氢氧化镁、氢氧化铝的用量，使其用量远低于常规阻燃用量约50wt％，从而进一步改善本发明的机械性能；通过将阻燃剂与相容剂、聚丙烯球磨适宜时间，使得阻燃剂能与聚丙烯均匀分散，其中，聚丙烯可与改性蒙脱土均匀分散并插层、改性多壁碳纳米管均匀分散在聚丙烯中，可以进一步增加本发明的机械性能；且用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土和多壁碳纳米管，可以增加相容性并且引入了碳碳双键，可与聚丙烯在交联剂作用下形成交联网络，进一步增加本发明的机械性能；润滑剂与相容剂相互配合可以促进各物质均匀分散；上述各物质相互配合使得本发明具有良好的阻燃性和机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯40份，填料24份，抗滴落剂0.4份，阻燃协效剂6份，相容剂2份，润滑剂3份，交联剂0.8份，抗氧剂1份，阻燃剂20份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土。
上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨7h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨2h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
实施例2
一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯60份，氢氧化镁16份，抗滴落剂PTEE 0.6份，阻燃协效剂CPE 4份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂3份，润滑剂2份，交联剂1.2份，抗氧剂0.5份，阻燃剂30份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土；
其中，十溴二苯乙烷、三氧化二锑、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土重量比为12：6：0.5：5；
PP-1215C和PP150粉料的重量比为1：0.9。
上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨5h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨3h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
实施例3
一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯45份，填料22份，抗滴落剂PTEE 0.45份，阻燃协效剂CPE 5.5份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂2.2份，润滑剂2.8份，交联剂0.9份，抗氧剂0.8份，阻燃剂22份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土；
其中，填料为滑石粉和氢氧化镁，其中，滑石粉和氢氧化镁重量比为1：2；
十溴二苯乙烷、三氧化二锑、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土重量比为18：4：1：3.5；
PP-1215C和PP150粉料的重量比为1：1.1。
上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨5.5h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨2.8h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
实施例4
一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯55份，填料18份，抗滴落剂PTEE 0.55份，阻燃协效剂CPE 4.5份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂2.8份，润滑剂2.2份，交联剂1.1份，抗氧剂0.6份，阻燃剂28份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土；
其中，填料为滑石粉、氢氧化镁和氢氧化铝，其中，滑石粉、氢氧化镁和氢氧化铝的重量比为0.5：1：1；
十溴二苯乙烷、三氧化二锑、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土重量比为13：5.5：0.6：4.5；
PP-1215C和PP150粉料的重量比为1：0.95。
上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨6.5h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨2.2h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
实施例5
一种阻燃聚丙烯材料，其原料按重量份包括：聚丙烯50份，填料20份，抗滴落剂PTEE 0.5份，阻燃协效剂CPE 5份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂2.5份，润滑剂2.5份，交联剂1份，抗氧剂0.7份，阻燃剂25份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土；
其中，填料为滑石粉、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；
十溴二苯乙烷、三氧化二锑、三氧化二锑、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土重量比为15：5：1：4；
PP-1215C和PP150粉料的重量比为1：1。
上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨6h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨2.5h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
对照例1：不加阻燃剂，其他同实施例5。
检测实施例5、对照例1的性能，结果如下：
由上表可以看出，本发明阻燃性好，机械性能高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯40-60份，填料16-24份，抗滴落剂0.4-0.6份，阻燃协效剂4-6份，相容剂2-3份，润滑剂2-3份，交联剂0.8-1.2份，抗氧剂0.5-1份，阻燃剂20-30份；其中，聚丙烯为PP-1215C和PP150粉料，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土。
2.根据权利要求1所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，改性蒙脱土为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土。
3.根据权利要求1或2所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，改性多壁碳纳米管为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1-3任一项所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土重量比为12-18：4-6：0.5-1：3.5-5。
5.根据权利要求1-4任一项所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯相容剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，抗滴落剂为抗滴落剂PTEE。
7.根据权利要求1-6任一项所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，阻燃协效剂为阻燃协效剂CPE。
8.根据权利要求1-7任一项所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，PP-1215C和PP150粉料的重量比为1：0.9-1.1。
9.根据权利要求1-8任一项所述阻燃聚丙烯材料，其特征在于，填料为滑石粉、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、改性多壁碳纳米管和改性蒙脱土、相容剂、PP150粉料混匀，球磨5-7h，再加入聚丙烯为PP-1215C，球磨2-3h，加入填料、抗滴落剂、阻燃协效剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂球磨混匀，熔融挤出，注塑成型得到阻燃聚丙烯材料。
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