CN110698760B - 一种阻燃剂及其在制备高光高黑阻燃聚丙烯材料中的应用 - Google Patents

一种阻燃剂及其在制备高光高黑阻燃聚丙烯材料中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃剂，按重量份数计，包括如下组分：磷氮类化合物50‑80份、金属氢氧化物20‑40份、过渡金属氧化物2‑5份、协效剂2‑3份、成炭剂5‑7份、硅烷偶联剂kh550 0.2‑1份。本发明的有益效果是：采用本发明阻燃剂在聚丙烯材料中，分散性好，不影响基材的色泽及亮度。经本发明阻燃处理的高光高黑阻燃聚丙烯材料，色泽及亮度良好，可通过UL94 V‑0(1.5mm)，同时可通过GWIT 750℃(3.0mm)及GWFI 960℃(3.0mm)灼热丝测试，主要用于电饭煲、电水壶、饮水机等对外观要求较高的小家电领域。

Description

一种阻燃剂及其在制备高光高黑阻燃聚丙烯材料中的应用
技术领域
本发明涉及阻燃材料，尤其涉及一种阻燃剂及其在制备高光高黑阻燃聚丙烯材料中的应用。
背景技术
随着人们对于小家电的性能及外观要求的逐步提高，高光高黑阻丙烯材料在小家电方面的应用也越来越广泛。关于聚丙烯材料的高光泽、高黑度等性能方面的研究也越来越多，但研究者大多忽视了高光高黑聚丙烯材料的阻燃改性研究。部分有涉及阻燃改性的研究中，由于阻燃剂的直接添加，往往会造成光泽度、黑度、机械性能等的不同程度的降低。
发明内容
本发明针对现有高光高黑聚丙烯用阻燃剂阻燃效果差、对光泽影响较大的问题，提供一种阻燃剂及其在制备高光高黑阻燃聚丙烯材料中的应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种阻燃剂，按重量份数计，包括如下组分：磷氮类化合物50-80份、金属氢氧化物20-40份、过渡金属氧化物2-5份、协效剂2-3份、成炭剂5-7份、硅烷偶联剂kh5500.2-1份。
所述磷氮类化合物为聚磷酸铵、三聚氰胺、二乙基次膦酸铝或聚磷酸三聚氰胺盐中的一种或多种。所述金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石或改性水滑石中的的一种或多种。所述过渡金属氧化物为氧化铁、氧化铜、氧化锌或氧化钼中的一种或多种。所述协效剂为有机蒙脱土、4A分子筛或3A分子筛中的一种或多种。所述成炭剂为三嗪类、季戊四醇、双季戊四醇中的一种或多种。
本文还涉及一种高光高黑阻燃聚丙烯材料，由上述阻燃剂以及均聚聚丙烯Z30S、硫酸钡、有机磷酸盐类成核剂(NA-21)、抗滴落剂M532、润滑剂、抗氧剂和黑色母组成，各组分的重量份数为：阻燃剂28-32份、均聚聚丙烯Z30S 70-80份、硫酸钡8-12份、有机磷酸盐类成核剂(NA-21)0.05-0.15份、抗滴落剂M5320.1-0.3份、润滑剂0.5-0.8份、抗氧剂0.2-0.3份和黑色母2014为2-5份。其中，润滑剂为EBS或/和PE蜡；抗氧剂为1010或/和168。
上述高光高黑阻燃聚丙烯材料的制备方法，步骤如下：
1)制备阻燃剂粉末：按重量份称取阻燃剂各组分，加入到高速混拌机中混拌，将混合物用筛网过滤，得阻燃剂粉末；
2)制备高光高黑阻燃聚丙烯材料：按重量份数称取各组分，加入到高速混拌机中，混合均匀后经双螺杆挤出机熔融混炼挤出，水冷、烘干后，进入造粒机造粒，即得。
其中，步骤1)中，所述阻燃剂粉末的细度为1250-2500目，步骤2)中，高速混拌机的温度为110℃，混拌速度为800r/min；双螺杆挤出机的一区温度为160-185℃，二区温度为190-210℃，三区温度为200-205℃，四区温度为200-210℃，机头温度为210-220℃，挤出前的停留时间为3-5min，挤出后长条的牵引速度为5m/min。
本发明的有益效果是：本发明阻燃剂粒径较细，与聚丙烯材料的相容性好，对聚丙烯材料的力学性能影响较小，几乎不影响基材的色泽及亮度，经本发明阻燃处理的高光高黑阻燃聚丙烯材料，色泽及亮度良好，可通过UL94 V-0(1.5mm)，同时可通过GWIT 750℃(3.0mm)及GWFI 960℃(3.0mm)灼热丝测试。主要用于电饭煲、电水壶、饮水机等对外观要求较高的小家电领域。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种高光高黑阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
1)制备阻燃剂粉末：称取聚磷酸铵50份、氢氧化镁40份、氧化铁5份、有机蒙脱土2份、三嗪成炭剂5份、硅烷偶联剂kh5500.2份，加入到高速混拌机中混拌，将混合物用2500目的筛网过滤，得阻燃剂粉末；
2)高光高黑阻燃聚丙烯：将步骤1)所得阻燃剂30kg、均聚PP Z30S 75kg、硫酸钡10kg、有机磷酸盐类成核剂(NA-21)0.1kg、抗氧剂10100.1kg、抗氧剂1680.1kg、抗滴落剂M5320.2kg、润滑剂PE蜡0.1kg、润滑剂EBS 0.2kg和黑色母20144kg混合均匀后经双螺杆挤出机熔融混炼挤出，双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为190℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，机头温度为210℃，挤出前的停留时间为5min，挤出后长条的牵引速度为5m/min，将挤出物水冷、烘干后，进入造粒机造粒，即得。
实施例2
一种高光高黑阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
1)制备阻燃剂粉末：称取三聚氰胺65份、氢氧化铝30份、氧化锌3.5份、3A分子筛2.5份、季戊四醇6份、硅烷偶联剂kh 5500.6份，加入到高速混拌机中混拌，将混合物用2000目的筛网过滤，得阻燃剂粉末；
2)高光高黑阻燃聚丙烯：将步骤1)所得阻燃剂28kg、均聚PP Z30S 70kg、硫酸钡8kg、有机磷酸盐类成核剂(NA-21)0.15kg、抗氧剂10100.3kg、抗滴落剂M5320.3kg、润滑剂PE蜡0.5kg和黑色母20142kg混合均匀后经双螺杆挤出机熔融混炼挤出，双螺杆挤出机的一区温度为175℃，二区温度为205℃，三区温度为202℃，四区温度为205℃，机头温度为215℃，挤出前的停留时间为4min，挤出后长条的牵引速度为5m/min，将挤出物水冷、烘干后，进入造粒机造粒，即得。
实施例3
一种高光高黑阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
1)制备阻燃剂粉末：称取聚磷酸三聚氰胺盐80份、水滑石20份、氧化钼2份、4A分子筛3份、双季戊四醇7份、硅烷偶联剂kh5501份，加入到高速混拌机中混拌，将混合物用1250目的筛网过滤，得阻燃剂粉末；
2)高光高黑阻燃聚丙烯：将步骤1)所得阻燃剂32kg、均聚PP Z30S 80kg、硫酸钡12份、有机磷酸盐类成核剂(NA-21)0.05份、抗氧剂1680.2kg、抗滴落剂M5320.1kg、润滑剂EBS0.8kg和黑色母20145kg混合均匀后经双螺杆挤出机熔融混炼挤出，双螺杆挤出机的一区温度为185℃，二区温度为210℃，三区温度为205℃，四区温度为210℃，机头温度为220℃，挤出前的停留时间为3min，挤出后长条的牵引速度为5m/min，将挤出物水冷、烘干后，进入造粒机造粒，即得。
对比例1
将实施例3中步骤2)中的阻燃剂更换为现有市售磷氮系阻燃剂，按实施例3的工艺的其他原料配方制备高光高黑阻燃聚丙烯材料。
对比例2
去除实施例3的阻燃剂，按其工艺和其他原料配方，制备高光高黑聚丙烯材料。
将实施例1-3制得的高光高黑阻燃聚丙烯，与对比例1制得的高光高黑阻燃聚丙烯和对比例2制得的高光高黑聚丙烯分别制成标准样条后进行测试，结果如表1所示。
表1.实施例对比例测试结果
Figure BDA0002251092950000051
备注：
测试标准
粒度分布：激光衍射法GB/T19077-2016；
熔融指数测试：ASTM1238；
拉伸性能测试：ASTM D638；
弯曲性能测试：ASTM D790；
Iozd缺口冲击强度：ASTM D256；
光泽度测试：GB/T13891-2008；
垂直燃烧测试：ANSI/UL-94-1985；
材料的灼热丝可燃性试验：GB/T 5169.12-2013；
材料的灼热丝起燃性试验：GB/T 5169.13-2013；
由表1测试数据对比分析可以看出，本发明阻燃剂应用于高光高黑聚丙烯材料中，对聚丙烯材料的力学性能影响较小，几乎不影响基材的色泽及亮度，经本发明阻燃处理的高光高黑阻燃聚丙烯材料，色泽及亮度良好，可通过UL94 V-0(1.5mm)，同时可通过GWIT750℃(3.0mm)及GWFI 960℃(3.0mm)灼热丝测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高光高黑阻燃聚丙烯，由阻燃剂以及均聚聚丙烯Z30S、硫酸钡、有机磷酸盐类成核剂NA-21、抗滴落剂M532、润滑剂、抗氧剂和黑色母2014组成，其特征在于，各组分的重量份数为：阻燃剂28-32份、均聚聚丙烯Z30S 70-80份、硫酸钡8-12份、有机磷酸盐类成核剂NA-21 0.05-0.15份、抗滴落剂M532 0.1-0.3份、润滑剂0.5-0.8份、抗氧剂0.2-0.3份和黑色母2014为2-5份；
所述阻燃剂，按重量份数计，包括如下组分：磷氮类化合物50-80份、金属氢氧化物20-40份、过渡金属氧化物2-5份、协效剂2-3份、成炭剂5-7份、硅烷偶联剂kh550 0.2-1份；所述磷氮类化合物为聚磷酸铵、三聚氰胺、二乙基次膦酸铝或聚磷酸三聚氰胺盐中的一种或多种；所述金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石或改性水滑石中的的一种或多种；所述过渡金属氧化物为氧化铁、氧化铜、氧化锌或氧化钼中的一种或多种；所述协效剂为有机蒙脱土、4A分子筛或3A分子筛中的一种或多种；所述成炭剂为三嗪类、季戊四醇、双季戊四醇中的一种或多种。
2.一种如权利要求1所述的高光高黑阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备阻燃剂粉末：按重量份称取阻燃剂各组分，加入到高速混拌机中混拌，将混合物用筛网过滤，得阻燃剂粉末；
2）制备高光高黑阻燃聚丙烯材料：按重量份数称取各组分，加入到高速混拌机中，混合均匀后经双螺杆挤出机熔融混炼挤出，水冷、烘干后，进入造粒机造粒，即得。
3.根据权利要求2所述的高光高黑阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述阻燃剂粉末的细度为1250-2500目。
4.根据权利要求2所述的高光高黑阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，高速混拌机的温度为110℃，混拌速度为800 r/min；双螺杆挤出机的一区温度为160-185℃，二区温度为190-210℃，三区温度为200-205℃，四区温度为200-210℃，机头温度为210-220℃，挤出前的停留时间为3-5min，挤出后长条的牵引速度为5 m/min。
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