CN110511482A - 一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料及制备方法 - Google Patents

一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料及制备方法，由以下重量组分制得：高熔体强度聚丙烯66‑87份、填充改性剂2‑5份、聚硼硅氧烷0.5‑2份、阻燃剂3‑10份、阻燃协效剂1‑3份、相容剂0.5‑2份、物理发泡剂6‑12份、润滑剂0.1‑0.3份、光稳剂0.1‑0.3份、成核剂0.05‑0.3份、抗氧剂0.2‑0.6份。通过使用高熔体强度聚丙烯、聚硼硅氧烷（自制）、阻燃剂及阻燃协效剂等原料并结合特殊的制备工艺可制备出超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，发泡后的复合材料表观密度为0.04‑0.1g/cm3，发泡数量达到107‑109个/cm3，泡孔直径达到30‑60微米，有90%的泡孔直径可达30‑50微米水平，阻燃性能可达UL‑V0等级，可广泛应用到汽车、家电、包装等各个领域。

Description

一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料及制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，常为白色粒料或粉料，是无味、无毒、质轻的热塑性树脂。聚丙烯具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，并具有良好的耐化学性能，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。
EPP(Expanded Polypropylene)即发泡聚丙烯材料，它是一种性能优异的半高结晶型聚合物/气体复合材料，以其独特而优越的性能成为目前增长最快的新型环保抗压缓冲隔热材料。EPP制品具有十分优异的抗震吸能性能、形变后回复率高、很好的耐热性、耐化学品、耐油性和隔热性；同时，其质量轻，可大幅度减轻物品质量；另外，EPP还是一种环保材料，易于发生β降解，且PP泡沫便于回收利用，其环境友好性优于其他泡沫材料，因而被称为“绿色”泡沫。正是由于其表现出来的优异性能，使得EPP成为继聚苯乙烯(EPS)、聚氨酯(EPU)泡沫材料之后更具应用价值和市场潜力的新型泡沫材料。常规方法生产的EPP是一种线型半结晶性聚合物，分子链很少支化，分子量分布相对较窄，这导致它的软化点和熔点很接近。在温度达到熔点之前，它基本不流动，当温度超过熔点后，熔体强度急剧下降，这种熔体很难包住气体；此外，聚丙烯从熔融态转变为结晶态会放出大量的热量，由熔体转变为固体所需时间较长；加之聚丙烯透气率高，发泡气体易逃逸。故适于聚丙烯发泡的温度区间窄，发泡过程很难控制，极易造成发泡过程中泡壁破裂、气体逃逸、泡孔坍塌及气泡合并。因而要想得到高质量的聚丙烯发泡材料，提高其熔体强度是关键。
聚硼硅氧烷是一种新型的有机高分子材料，它是将硼元素引入聚硅氧烷的硅氧骨架中而得到的聚合物，较普通的有机硅氧烷有更加优异的耐高温性能和阻燃性能，将其加入到聚丙烯材料中可有效协助阻燃剂和阻燃协效剂的分散，起到良好的阻燃协效作用。
中国专利(CN 106279965 A)公开了一种物理发泡填充阻燃聚丙烯材料及其制备方法，此专利使用的阻燃剂和阻燃协效剂含量高，且为注塑发泡，发泡倍率低下(发泡后的密度在0.68-1.13g/cm3)。
中国专利(CN 102372855 A)公开了一种超临界法制备预发泡聚丙烯，此专利是运用超临界流体法，利用物理发泡剂，将聚丙烯作增加熔体强度处理，并通过特殊的预发泡工艺，制备出预发泡聚丙烯材料；其制备方法主要采用PP与PE交联，同时通过添加无机填料与弹性体增加其熔程达到增加熔体强度的目的，但是交联度等存在不可控，因此制备出的发泡材料泡孔的均一性和稳定性是个问题。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料及制备方法，通过使用高熔体强度聚丙烯、聚硼硅氧烷(自制)、阻燃剂及阻燃协效剂等原料并结合特殊的制备工艺可制备出超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，发泡后的复合材料表观密度为0.04-0.1g/cm3，发泡数量达到107-109个/cm3，泡孔直径达到30-60微米，有90％的泡孔直径可达30-50微米水平，阻燃性能可达UL-V0等级，可广泛应用到汽车、家电、包装等各个领域。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，由以下重量组分制得：高熔体强度聚丙烯66-87份、填充改性剂2-5份、聚硼硅氧烷0.5-2份、阻燃剂3-10份、阻燃协效剂1-3份、相容剂0.5-2份、物理发泡剂6-12份、润滑剂0.1-0.3份、光稳剂0.1-0.3份、成核剂0.05-0.3份、抗氧剂0.2-0.6份。
所述高熔体强度聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或以上，且熔融指数在230℃、2.16kg条件下为0.1-3g/10min。
所述填充改性剂为特殊滑石粉，其粒径D50在0.65-1.4μm。
所述聚硼硅氧烷由如下重量组分及方法制得：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2-5份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌，温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟，接着同时且缓慢加入0.009-0.015份茂金属催化剂二氯二茂钛和0.025-0.035份助催化剂三乙基铝，加完催化剂后反应10-12小时，反应过程中一直处于加热和搅拌状态，得聚硼硅氧烷中间体；
其中，茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60-90分钟，整个过程中需要通入氮气保护；
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90-115份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)，缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10-12小时，最后得水解产物，所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷；
其中，第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40-60分钟，整个过程中需要通入氮气保护。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或八溴双酚S醚中的一种或以上；
所述阻燃协效剂为三氧化二锑或五氧化二锑中的一种或以上。
所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
所述物理发泡剂为二氧化碳或氮气中的一种或以上。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或以上；
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯两种复配且质量比为1：1；
所述光稳剂为2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯两种复配且质量比为1：1。
所述成核剂为二苯亚甲基山梨醇酯。
一种如上所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将66-87份高熔体强度聚丙烯、2-5份填充改性剂、0.5-2份聚硼硅氧烷、3-10份阻燃剂、1-3份阻燃协效剂、0.5-2份相容剂、0.1-0.3份润滑剂、0.1-0.3份光稳剂、0.2-0.6份抗氧剂、0.05-0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500-1000RPM，混合时间6-15min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入6-12份物理发泡剂，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃；
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整；
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装即可。
本发明的优点是：
1、本发明通过使用自制的聚硼硅氧烷可显著改善阻燃剂和阻燃协效剂的分散，起到良好的阻燃协效作用。
2、本发明通过添加少量的阻燃剂和阻燃协效剂即可达到良好的阻燃效果，另外相容剂可明显改善聚丙烯与其他阻燃的相容性。
3、本发明通过添加填充改性剂增加熔体的强度有利于改善发泡效果。
4、本发明生产工艺简单、适合大批量生产。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
以下实施例只是本发明的典型例，本发明的保护范围并不局限于此。以下实施例和对比例的密度按照ISO 1183-1进行测试，泡孔数量和泡孔尺寸采用扫描电镜(SEM)进行测试，阻燃性能按照UL-94进行测试(1.6mm厚度)。
实施例和对比例中用到的主要代表材料如下：
高熔体强度聚丙烯(HMSPP)：
型号：WB140HMS(熔融指数0.1g/10min) 厂家：北欧化工；
型号：K8003(熔融指数3g/10min) 厂家：上海赛科；
普通聚丙烯(PP)：
型号：K7926(熔融指数26g/10min) 厂家：上海赛科；
填充改性剂：
型号：HTPultra5L(D50＝0.65μm) 厂家：依米法比；
型号：HTP05(D50＝0.65μm) 厂家：依米法比；
阻燃剂：
型号：十溴二苯乙烷 厂家：山东海王化工；
型号：八溴双酚S醚 厂家：山东齐博化工；
阻燃协效剂：
型号：三氧化二锑 厂家：益阳恒昌；
型号：五氧化二锑 厂家：上海金锦乐；
相容剂：
型号：CA100 厂家：法国阿克玛；
抗氧剂：
型号：受阻酚类1010 厂家：宜兴市天使合成化学；
型号：亚磷酸酯类168 厂家：宜兴市天使合成化学；
光稳定剂：
型号：LA-402AF 厂家：日本艾迪科；
成核剂：
型号：TMP-6 厂家：山西化工研究院；
润滑剂：
酰胺类 型号：TR451 厂家：美国STRUKTOL；
硬脂酸钙 型号：BS-3818 厂家：华明泰化工；
硬脂酸锌 型号：BS-2818 厂家：华明泰化工；
硬脂酸镁 型号：BS-5818 厂家：华明泰化工；
实施例1
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.009份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.025份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将66份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、5份填充改性剂HTPultra5L、2份上述自制聚硼硅氧烷、10份阻燃剂十溴二苯乙烷、3份阻燃协效剂三氧化二锑、2份相容剂CA100、0.3份润滑剂TR451、0.3份光稳剂、0.6份抗氧剂、0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500RPM，混合时间6min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入12份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表1。
对比例1：不加自制的聚硼硅氧烷
聚丙烯复合材料的制备方法如下：
(1)将66份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、5份填充改性剂HTPultra5L、10份阻燃剂十溴二苯乙烷、3份阻燃协效剂三氧化二锑、2份相容剂CA100、0.3份润滑剂TR451、0.3份光稳剂、0.6份抗氧剂、0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500RPM，混合时间6min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入12份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表1。
对比例2：不加填充改性剂
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.009份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.025份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将66份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、2份上述自制聚硼硅氧烷、10份阻燃剂十溴二苯乙烷、3份阻燃协效剂三氧化二锑、2份相容剂CA100、0.3份润滑剂TR451、0.3份光稳剂、0.6份抗氧剂、0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500RPM，混合时间6min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入12份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表1。
对比例3：不加相容剂
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.009份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.025份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将66份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、5份填充改性剂HTPultra5L、2份上述自制聚硼硅氧烷、10份阻燃剂十溴二苯乙烷、3份阻燃协效剂三氧化二锑、0.3份润滑剂TR451、0.3份光稳剂、0.6份抗氧剂、0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500RPM，混合时间6min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入12份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表1。
对比例4：不加阻燃剂及阻燃协效剂
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.009份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.025份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将66份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、5份填充改性剂HTPultra5L、2份上述自制聚硼硅氧烷、2份相容剂CA100、0.3份润滑剂TR451、0.3份光稳剂、0.6份抗氧剂、0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500RPM，混合时间6min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入12份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表1。
对比例5：普通聚丙烯替代高熔体强度聚丙烯
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.009份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.025份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将66份普通聚丙烯K7926、5份填充改性剂HTPultra5L、2份上述自制聚硼硅氧烷、10份阻燃剂十溴二苯乙烷、3份阻燃协效剂三氧化二锑、2份相容剂CA100、0.3份润滑剂TR451、0.3份光稳剂、0.6份抗氧剂、0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500RPM，混合时间6min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入12份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表1。
表1实施例1和对比例1-5性能
从以上表1可以看出，高熔体强度聚丙烯、自制聚硼硅氧烷、阻燃剂及阻燃协效剂、相容剂、填充改性剂缺一不可，少了其中任何一种组份对材料整个性能的完整性都有较大的影响。
实施例2
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和5份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.015份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.035份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应12小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为90分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取115份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应12小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为60分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将87份高熔体强度聚丙烯K8003、2份填充改性剂HTP05、0.5份上述自制聚硼硅氧烷、3份阻燃剂八溴双酚S醚、1份阻燃协效剂五氧化二锑、0.5份相容剂CA100、0.1份润滑剂BS-2818、0.1份光稳剂、0.2份抗氧剂、0.05份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速1000RPM，混合时间15min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入6份物理发泡剂氮气，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表2。
实施例3
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和3.1份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.011份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.027份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10.5小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为65分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取94份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10.3小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为44分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将28份高熔体强度聚丙烯K8003、42份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、1.2份填充改性剂HTPultra5L、2份填充改性剂HTP05、0.9份上述自制聚硼硅氧烷、5份阻燃剂八溴双酚S醚、1.3份阻燃协效剂三氧化二锑、0.8份相容剂CA100、0.1份润滑剂BS-2818、0.1份润滑剂BS-5818、0.17份光稳剂、0.29份抗氧剂、0.09份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速675RPM，混合时间7.2min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入7份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表2。
实施例4
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和3.4份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.012份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.029份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应10.9小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为69分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取99份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10.8小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为47分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将43份高熔体强度聚丙烯K8003、29份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、2.2份填充改性剂HTPultra5L、1.6份填充改性剂HTP05、0.9份上述自制聚硼硅氧烷、7份阻燃剂八溴双酚S醚、1.5份阻燃协效剂三氧化二锑、0.9份相容剂CA100、0.12份润滑剂TR451、0.1份润滑剂BS-3818、0.19份光稳剂、0.37份抗氧剂、0.18份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速795RPM，混合时间7.7min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入8份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表2。
实施例5
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和3.8份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.013份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.031份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应11.4小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为78分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取107份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应11.2小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为52分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将43份高熔体强度聚丙烯K8003、39份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、2.4份填充改性剂HTPultra5L、1.6份填充改性剂HTP05、1.2份上述自制聚硼硅氧烷、8份阻燃剂十溴二苯乙烷、2.3份阻燃协效剂三氧化二锑、1.3份相容剂CA100、0.12份润滑剂TR451、0.18份润滑剂BS-2818、0.25份光稳剂、0.48份抗氧剂、0.25份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速850RPM，混合时间7.9min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入9份物理发泡剂二氧化碳，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表2。
实施例6
1、聚硼硅氧烷的制备：
(1)制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和4.6份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌(温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟)，接着同时且缓慢加入0.014份茂金属催化剂(茂金属催化剂为二氯二茂钛)和0.034份助催化剂(助催化剂为三乙基铝)，加完催化剂后反应11.9小时(反应过程中一直处于加热和搅拌状态)，得聚硼硅氧烷中间体。注：茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为87分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
(2)制备聚硼硅氧烷
接着同时称取112份的四氯化硅和过量的蒸馏水(如：1000份)缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应11.8小时，最后得水解产物。所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷。注：第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为57分钟。整个过程中需要通入氮气保护。
2、聚丙烯复合材料的制备：
(1)将37份高熔体强度聚丙烯K8003、46份高熔体强度聚丙烯WB140HMS、3.4份填充改性剂HTPultra5L、1.6份填充改性剂HTP05、1.7份上述自制聚硼硅氧烷、4份阻燃剂十溴二苯乙烷、5份阻燃剂八溴双酚S醚、1.3份阻燃协效剂三氧化二锑、1.3份阻燃协效剂五氧化二锑、1.8份相容剂CA100、0.12份润滑剂BS-3818、0.18份润滑剂BS-2818、0.28份光稳剂、0.57份抗氧剂、0.28份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速960RPM，混合时间12.8min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入6份物理发泡剂二氧化碳、5份物理发泡剂氮气，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃。
(2)将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整。
(3)发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装。性能见表2。
表2实施例2-6性能
从以上表1、表2可以看出，复合材料表观密度为0.04-0.1g/cm3，发泡数量达到107-109个/cm3，泡孔直径达到30-60微米，有90％的泡孔直径可达30-50微米水平，阻燃性能可达UL-V0等级，可广泛应用到汽车、家电、包装等各个领域。

Claims (10)

1.一种超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下重量组分制得：高熔体强度聚丙烯66-87份、填充改性剂2-5份、聚硼硅氧烷0.5-2份、阻燃剂3-10份、阻燃协效剂1-3份、相容剂0.5-2份、物理发泡剂6-12份、润滑剂0.1-0.3份、光稳剂0.1-0.3份、成核剂0.05-0.3份、抗氧剂0.2-0.6份。
2.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高熔体强度聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或以上，且熔融指数在230℃、2.16kg条件下为0.1-3g/10min。
3.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填充改性剂为特殊滑石粉，其粒径D50在0.65-1.4μm。
4.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚硼硅氧烷由如下重量组分及方法制得：
（1）制备聚硼硅氧烷中间体
首先称取100份的三乙氧基硼烷和2-5份的四氯化硅于5000ml的三口烧瓶中，置于加热套中加热、搅拌，温度保持95℃、搅拌速度保持285转/分钟，接着同时且缓慢加入0.009-0.015份茂金属催化剂二氯二茂钛和0.025-0.035份助催化剂三乙基铝，加完催化剂后反应10-12小时，反应过程中一直处于加热和搅拌状态，得聚硼硅氧烷中间体；
其中，茂金属催化剂和助催化剂缓慢加入的时间为60-90分钟，整个过程中需要通入氮气保护；
（2）制备聚硼硅氧烷
接着同时称取90-115份的四氯化硅和过量的蒸馏水，缓慢加入三口烧瓶中，加完后进行反应10-12小时，最后得水解产物，所得水解产物进行去离子水洗涤，最后在135℃的温度下进行减压蒸馏去除小分子，最后得液状聚硼硅氧烷；
其中，第二步中的四氯化硅和过量的蒸馏水缓慢加入的时间为40-60分钟，整个过程中需要通入氮气保护。
5.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或八溴双酚S醚中的一种或以上；所述阻燃协效剂为三氧化二锑或五氧化二锑中的一种或以上。
6.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述物理发泡剂为二氧化碳或氮气中的一种或以上。
8.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或以上；所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯两种复配且质量比为1：1；所述光稳剂为2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯两种复配且质量比为1：1。
9.根据权利要求1所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为二苯亚甲基山梨醇酯。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的超高阻燃、物理发泡挤出聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将66-87份高熔体强度聚丙烯、2-5份填充改性剂、0.5-2份聚硼硅氧烷、3-10份阻燃剂、1-3份阻燃协效剂、0.5-2份相容剂、0.1-0.3份润滑剂、0.1-0.3份光稳剂、0.2-0.6份抗氧剂、0.05-0.3份成核剂加入到高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速500-1000RPM，混合时间6-15min，将以上混合好的材料投入到双螺杆挤出机内熔融塑化，在双螺杆挤出机的末端引入6-12份物理发泡剂，其中双螺杆挤出机的温度为180-220℃；
（2）将以上含有物理发泡剂的熔体加入特殊的挤出发泡机中进行物理发泡，挤出发泡机的模头厚度可在1.0-3.0mm进行调整；
（3）发泡的片材从挤出发泡机出来后进入三辊机传递，最终通过切刀切片、包装即可。
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