CN110372956B - 一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物及其制备方法，聚丙烯复合物包含下列重量百分比的组分：聚丙烯30‑65％、导热无卤阻燃剂40‑60％(改性α‑氧化铝30‑35％，氮化铝5‑10％，PA65‑10％，氢氧化铝10‑15％，PAPP35％，聚四氟乙烯1‑3％)，抗氧剂0.1‑0.6％，相容剂0.5‑5％，润滑剂0.5‑1％，成核剂0.1‑0.3％。将上述组分通过挤出造粒制备出具有良好导热性能、阻燃性能、高灼热丝的材料，该材料在智能家电，智能家居具有较高的应用价值。

Description

一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物
技术领域
本发明涉及高分子塑料改性技术领域，具体为一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
目前，随着智能化自动化进入我们的生活，所涉及到的聚丙烯塑料具有功能多样化的特征，单一性能的聚丙烯塑料已不能满足现实的需求，现有的关于导热聚丙烯材料仅仅是赋予聚丙烯导热性能，对于阻燃及其他性能涉及较少。然而，一般的聚丙烯塑料氧指数只有18％左右，属于易燃材料；导热系数只有0.02W/m·K左右，导热困难；灼热丝可燃性指数在700℃以下，很难满足电器材料对灼热丝的要求。
专利CN105086155A以及专利CN104854178中使用了氢氧化镁的方案提高材料的导热效率，但是这种方案往往要大幅度的添加材料可以达到一定的导热效果，所得的改性聚丙烯材料具有一定的阻燃性能，但是难以满足灼热丝起燃温度875℃的要求，而且在提高产品的导热效率的同时严重降低了材料的力学性能。
专利CN 106928546 A公开了一种高光泽阻燃导热聚丙烯材料及其制备方法及应用，通过加入氧化铝和氮化硼复配来提高材料的导热性能，该技术方案虽然可获得较高的导热性能，但是由于阻燃体系为溴系体系，难以满足灼热丝起燃温度875℃的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物及其制备方法。
本发明解决聚丙烯导热、阻燃、高灼热丝的技术问题是通过加入复配导热无卤阻燃剂解决的，其中复配阻燃导热剂中的氮化铝具有较高的导热系数，主要是提高导热系数；不同粒径氧化铝和氢氧化铝主要提高聚丙烯产品的导热系数，同时还具有提高产品高灼热丝性能的效果；其中复配阻燃导热剂中的抗滴落剂聚四氟乙烯有利于导热网络的形成，可以有效降低导热剂的添加量；其中复配阻燃导热剂中的PA6具有协同阻燃和提高体系的导热的效果；其中复配阻燃导热剂中的哌嗪类阻燃剂为主阻燃剂，是一种无析出、无吸潮性能的膨胀型无卤阻燃剂，跟具有阻燃协同效果的PA6、氧化铝和氢氧化铝一起具有高效阻燃的效果。
一种具有导热高灼热丝无卤阻燃聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
Figure GSB0000197724210000021
其中，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合，优选均聚聚丙烯与共聚聚丙烯复配，熔融指数为15-35g/10min，简支梁缺口冲击10-50KJ/cm2。
其中，所述的导热无卤阻燃剂按照重量百分比的复配比例为改性α-氧化铝30-35％，氮化铝5-10％，PA65-10％，氢氧化铝10-15％，PAPP35％，聚四氟乙烯1-3％：组合物的要求如下：
(1)所述的改性α-氧化铝为煅烧α氧化铝，有效成分含量大于99.8％，粒径为2-14微米，并且使用钛酸酯改性氧化铝；氢氧化铝为表面改性氢氧化铝，粒径为20-50纳米。两者主要起导热功能，同时也有一定的阻燃协同效果，在提高产品灼热丝性能方面有很好的效果；两者不同粒径进行复配，导热效果优异。
(3)所述的无卤阻燃剂为APP膨胀阻燃剂、哌嗪类阻燃剂的一种或者几种，优选哌嗪类阻燃剂上海石化的PAPP。该阻燃剂具有抗析出，抗吸潮，阻燃效果优异的特点。
(4)所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯类物质，优选L-5型，具有抗低落提高阻燃性能同时也可提高导热系数。
(5)所述的PA6为M2000、J2400、J2800中的一种或者几种，优选J2800，J2800具有较高的导热系数和成炭阻燃协同效果，同时J2800本身具有较高的灼热丝性能。
其中，所述的抗氧剂为芳香胺类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种。
其中，所述的相容剂为马来酸酐，PE接枝马来酸酐，PP接枝马来酸酐，优选PP接枝马来酸酐。
其中，所述的润滑剂为硅酮，TAF，EBS，硬脂酸钙，PE蜡的一种或者几种，优选TAF，硬脂酸钙。
本发明还提供一种具有导热高灼热丝无卤阻燃聚丙烯复合物的制备方法，具体步骤如下：
(1)按配方比例将各原料加入到高混机中，预混3-8分钟，得到混配物，出料备用；
(2)将混配物投入到双螺杆挤出机熔融挤出拉条，
其中挤出工艺为：挤出温度170-190℃，转数300-450r/min，双螺杆挤出机的长径比为40∶1，螺杆组合以低剪切，高分布为主。
本发明的一种具有导热高灼热丝无卤阻燃聚丙烯复合物较同类型的产品具有以下优势：
本发明的聚丙烯复合物由于使用了不同粒径的导热氧化铝，氮化铝和氢氧化铝复配，结合PA6和抗滴落剂聚四氟乙烯可以形成较好的导热网络，具有添加量低，导热效果较好的优点；本发明的聚丙烯复合物由于使用了哌嗪类阻燃剂PAPP结合PA6成炭剂，使之具有优异的阻燃效果同时兼顾环保RHOS，抗析出，抗吸潮等性能；本发明的聚丙烯复合物具有较高的可燃性指数，可燃性指数可达875℃。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述。以下具体实施例仅用于说明本发明的技术方案但是不针对本发明的限制。
实例1-5为探索导热高灼热丝无卤阻燃阻燃剂配方，其中固定导热高灼热丝无卤阻燃剂的用量为50％，其他物料比例为聚丙烯44.5％，相容剂4％，抗氧剂0.4％，润滑剂0.6％。实施例1-5配方如表1，(各个组分为重量百分比)。
Figure GSB0000197724210000041
Figure GSB0000197724210000051
实例6-10为探索导热无卤阻燃剂最优添加量的配方，
表2实施例配方
Figure GSB0000197724210000052
先将聚丙烯和相容剂加入高混锅内，预混60秒，之后在加入配方中的其他原料，在预混120秒得到预混料。将预混料通过计量称加入到挤出机的主喂料口中，挤出，冷却造粒。挤出工艺为：一区温度160-185℃，二区温度为175-190℃，三区到十区温度为180-200℃，机头温度为165-185℃，螺杆转速为300-450转/分钟。
将制备的导热阻燃高灼热丝聚丙烯注塑样条，进行相关的测试，测试项目和测试标准如表3所示。
表3测试标准
Figure GSB0000197724210000061
表4测试结果
Figure GSB0000197724210000062
Figure GSB0000197724210000071
通过对比实例1-5可知，相对而言实例3的效果综合性能最好，通过实例6-10可知随着复合导热阻燃剂的增加，复合物的导热系数由0.423到达了0.845，较低的添加量可以获得较高的导热系数和875℃/2mm灼热丝起燃温度通过。当复合导热阻燃剂的添加量最佳为50％。
以上内容仅为本发明的较佳实例，是方便本领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。根据本发明的设计思路，在不必经过创造性的具体实例应用范围上均会有改变之处。因此，本发明不应理解为对所述具体实例的限制，在不脱离本发明范畴内的改动都应该在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物，以重量百分比计，包含以下组分：
Figure FSB0000197724200000011
所述导热无卤阻燃剂按照重量百分比的复配比例为改性α-氧化铝30-35％，氮化铝5-10％，PA6 5-10％，氢氧化铝10-15％，PAPP35％，聚四氟乙烯1-3％。
2.根据权利要求1所述的一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚丙烯中的一种或其组合，熔融指数为15-35g/10min，简支梁缺口冲击10-50KJ/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物，其特征在于：所述的改性α-氧化铝为含量大于99.7％的α-氧化铝，粒径为2-14微米，将α-氧化铝使用钛酸酯偶联剂进行表面改性。
4.根据权利要求1所述的一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物，其特征在于：所述的氮化铝为导热系数大于219的纳米级氮化铝。
5.根据权利要求1所述的一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物，其特征在于，所述的氢氧化铝为表面改性氢氧化铝，粒径为20-50纳米。
6.根据权利要求1所述的一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯复合物，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，亚磷酸酯抗氧剂中的一种或者几种，所述的相容剂为马来酸酐，PE接枝马来酸酐，PP接枝马来酸酐，所述的润滑剂为硅酮，TAF，EBS，硬脂酸钙，PE蜡的一种或者几种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种具有高灼热丝无卤阻燃的聚丙烯的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性α-氧化铝的制备
将α-氧化铝加入到高混锅内，高速下混料3-5分钟，使其氧化铝的温度达到50-60℃，然后用无水乙醇稀释的钛酸酯偶联剂，体积比0.5∶1，加入料中，持续搅拌5-10分钟，干燥，得到表面改性的氧化铝；
(2)挤出造粒
按配方比例将各原料加入到高混机中，预混3-8分钟，得到混配物，出料备用；将混配物投入到双螺杆挤出机熔融挤出拉条，各个区域的挤出温度170-200℃。
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