CN110791020A - 一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料，包括以下质量份数的各组分：聚丙烯60‑90份，光扩散剂0.5‑5份，溴系阻燃剂1.3‑14份，阻燃协效剂0.3‑1份，成核剂0.01‑1份，抗氧剂0.1‑0.5份，相容剂3‑10份，其他助剂0.5‑1份。本发明还公开了透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：按照质量份数称取以下组分：聚丙烯、光扩散剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂、相容剂和其他助剂；将称取的各组分加入高速混合机进行混合；将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒。本发明获得的聚丙烯材料满足LED灯罩材料的力学性能要求，且其透明度和雾化度可轻松调控，透明度高，在现有的光扩散聚丙烯材料基础上进一步提升了阻燃性能和透光率。

Description

一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯的制备技术领域，尤其涉及一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
LED灯罩的常见材料为聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯，然而未经改性的聚碳酸酯仍有不足之处，如刚性较低而且容易弯曲，易开裂，耐化学性能较差与成本较高等。聚甲基丙烯酸甲酯也具有生产难度高，生产成本高等缺点。
聚丙烯是质优价廉，用途广泛的塑料品种之一，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，能够抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。光扩散聚丙烯材料，具有密度轻，成本低等优点，可考虑将其作为聚碳酸酯的替代材料用于LED灯领域.CN201210519772.7公开了一种光扩散改性聚丙烯材料及其制备方法，在聚丙烯中添加少量的光扩散剂，透明改性剂，抗氧剂和光稳定剂。但该光扩散改性聚丙烯材料存在力学性能偏低，材料的透光性能和阻燃性能较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料及其制备方法，以进一步提高聚丙烯材料的透光率和阻燃性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料，包括以下质量份数的各组分：
聚丙烯60-90份，光扩散剂0.5-5份，溴系阻燃剂1.3-14份，阻燃协效剂0.3-1份，成核剂0.01-1份，抗氧剂0.1-0.5份，相容剂3-10份，其他助剂0.5-1份。
可选的，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，所述无规共聚聚丙烯的熔融指数为10-45g/min。
可选的，所述溴系阻燃剂为三聚氰胺氢溴酸盐，所述阻燃协效剂为联枯。
可选的，所述成核剂为透明型成核剂，所述透明型成核剂为山梨醇类衍生物、磷酸酯类衍生物和松香类衍生物中的一种或多种。
可选的，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010中的至少一种。
可选的，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
可选的，所述其他助剂为EBS扩散粉。
可选的，所述抗氧剂由抗氧剂168和抗氧剂1010组成。
一种如上所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照质量份数称取以下组分：聚丙烯、光扩散剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂、相容剂和其他助剂；
(2)将称取的各组分加入高速混合机进行混合；
(3)将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒。
可选的，所述步骤(2)的混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min；所述步骤(3)的挤出温度为160～200℃。。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明获得的透明阻燃光扩散聚丙烯材料收缩率低，表面光亮，耐老化，热稳定性能优异，满足LED灯罩材料的力学性能要求。且该透明阻燃光扩散聚丙烯材料的透明度和雾化度可轻松调控，透明度高，在现有的光扩散聚丙烯材料基础上进一步提升了阻燃性能和透光率。本发明所用原料均不会对环境造成影响，具有环保性，且原料价格低廉，降低了制备成本。本发明提供的透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法过程简单，混炼均匀可直接造粒。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的，特征，优点能够更加的明显和易懂，下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料及制备方法。
透明阻燃光扩散聚丙烯材料，包括以下质量份数的各组分：
聚丙烯60-90份，光扩散剂0.5-5份，溴系阻燃剂1.3-14份，阻燃协效剂0.3-1份，成核剂0.01-1份，抗氧剂0.1-0.5份，相容剂3-10份，其他助剂0.5-1份。
其中，聚丙烯为无规共聚聚丙烯，无规共聚聚丙烯的熔融指数为10-45g/min。无规共聚聚丙烯的挠曲性能较好，抗冲击性能较好，对酸，碱，醇，低沸点碳氢化合物溶剂及许多有机化学物有很强的抵抗力。
溴系阻燃剂为三聚氰胺氢溴酸盐，阻燃协效剂为联枯。三聚氰胺氢溴酸盐是一种新型溴系环保阻燃剂，适用于共聚聚丙烯的阻燃。本发明选用三聚氰胺氢溴酸盐，无需添加三氧化二锑，避免了卤锑协同阻燃体系与受阻胺类光稳定剂反应，产生毒烟，污染环境的副作用。三聚氰胺氢溴酸盐仅需添加少量即可达到较好的阻燃效果，几乎不影响聚丙烯的透明度，对聚丙烯的力学性能影响也很小。三聚氰胺氢溴酸盐不含有机溴化合物，环保，且不析出，耐迁移。
联枯为新型的阻燃协效剂，其为有机物，与聚合物基体相容性好，阻燃协效性高，对材料力学性能影响小。在聚丙烯材料中添加极少量联枯与三聚氰胺氢溴酸盐能使聚丙烯达到理想的阻燃性能，且对聚丙烯的其他性能如透明度等影响小。
成核剂为透明型成核剂。具体的，透明型成核剂选用山梨醇类衍生物，磷酸酯类衍生物和松香类衍生物中的一种或多种。添加适量的透明成核剂，可为聚丙烯的结晶提供晶核以促进结晶，提高聚丙烯的刚性，热变形温度，透明度和表面光泽度。
抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010中的至少一种。具体的，抗氧剂选用抗氧剂168和抗氧剂1010复配。抗氧剂1010的化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇脂，作为主抗氧剂使用；抗氧剂168的化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，作为辅助抗氧剂使用；抗氧剂168和抗氧剂1010复配产生协同作用，使聚丙烯具有良好的抗氧化性和耐候性，能更加稳定地应用在LED灯罩上。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂。马来酸酐接枝相容剂能够提高复合材料的相容性，提高产品性能。
其他助剂为EBS扩散粉。EBS扩散粉能降低PP球泡材料生产中的熔融粘度，促进熔融流动性，提高脱模性和色泽均匀度。
本发明的透明阻燃光扩散聚丙烯材料中，在不损害本发明特性的范围内，出于进一步增强透明阻燃光扩散聚丙烯材料的耐候性的目的，可以添加光稳定剂。光稳定剂优选紫外线吸收剂UV-531，与聚丙烯相容性好，挥发性小，毒性小，可用于接触食品的增塑制品。
本发明提供的透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照质量份数称取以下组分：聚丙烯、光扩散剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂、相容剂和其他助剂；
(2)将称取的各组分加入高速混合机进行混合，混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min；
(3)将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出温度为160～200℃。
下文以具体的实施例对发明进行进一步详细的说明。
实施例一
称取以下质量百分比的各组分：无规共聚聚丙烯87.5％，光扩散剂1％，溴系阻燃剂和阻燃协效剂5％，成核剂0.5％，相容剂5％，其他助剂0.5％，抗氧剂0.5％。将称取的各组分加入高速混合机进行混合，混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min。将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出温度为160-200℃。
实施例二
称取以下质量百分比的各组分：无规共聚聚丙烯90％，光扩散剂0.8％，溴系阻燃剂和阻燃协效剂3％，成核剂0.4％，相容剂5％，其他助剂0.5％，抗氧剂0.3％。将称取的各组分加入高速混合机进行混合，混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min。将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出温度为160-200℃。
实施例三
称取以下质量百分比的各组分：无规共聚聚丙烯92.7％，光扩散剂0.5％，溴系阻燃剂和阻燃协效剂3％，成核剂0.2％，相容剂3％，其他助剂0.3％，抗氧剂0.3％。将称取的各组分加入高速混合机进行混合，混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min。将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出温度为160-200℃。
实施例四
称取以下质量百分比的各组分：无规共聚聚丙烯93.7％，光扩散剂0.5％，溴系阻燃剂和阻燃协效剂2％，成核剂0.2％，相容剂3％，其他助剂0.3％，抗氧剂0.3％。将称取的各组分加入高速混合机进行混合，混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min。将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出温度为160-200℃。
对实施例一至实施例四获得的透明阻燃光扩散聚丙烯材料进行性能测试，标准试样的制备方法如下：采用日本东芝卧式注塑机注塑成型标准试样，成型加工条件注塑温度为180-190-190(喷嘴)，注塑压力30MPa，保压时间10s，冷却时间15s。
标准试样的测试方式如下：
熔融指数：按照ASTM-D-1238标准进行测试。
热变形温度：按照ASTM-D-648标准进行测试。
密度：按照ASTM-D-792标准进行测试。
弯曲模量：按照ASTM-D-790标准进行测试。
拉伸强度：按照ASTM-D-638标准进行测试。
Izod缺口冲击性能：按照ASTM-D-256标准进行测试。
阻燃性：按照UL94标准进行测试。
表面外观：目测外观和颜色。
透光率：按照GB/T 2410-2008标准进行测试。
黄变指数：采用黄色指数老化仪Yi340nm，168h 60℃照射后测量。
标准试样的测试性能如下表所示：
Figure BDA0001752588040000051
Figure BDA0001752588040000061
实施例一与实施例二对比随着无规共聚聚丙烯的增加，光扩散剂减少，阻燃剂减少，光扩散效果减弱，阻燃等级不变。
实施例一与实施例三对比随着无规共聚聚丙烯的增加，光扩散剂减少，阻燃剂减少。光扩散效果减弱，阻燃等级不变。
实施例一与实施案例四对比随着无规共聚聚丙烯的增加，光扩散剂减少，阻燃剂减少。光扩散效果减弱，阻燃等级不变。
由实施例一至实施案例四对比结果可知，本发明提供的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，光扩散剂的用量会影响聚丙烯材料的透光率，抗氧剂的用量会影响聚丙烯材料的黄变值，溴系阻燃剂和阻燃协效剂的用量对聚丙烯材料阻燃性能的影响很小。
本发明获得的透明阻燃光扩散聚丙烯材料收缩率低，表面光亮，耐老化，热稳定性能优异，满足LED灯罩材料的力学性能要求。且该透明阻燃光扩散聚丙烯材料的透明度和雾化度可轻松调控，透明度高，在现有的光扩散聚丙烯材料基础上进一步提升了阻燃性能和透光率。本发明所用原料均不会对环境造成影响，具有环保性，且原料价格低廉，降低了制备成本。本发明提供的透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法过程简单，混炼均匀可直接造粒。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：
聚丙烯60-90份，光扩散剂0.5-5份，溴系阻燃剂1.3-14份，阻燃协效剂0.3-1份，成核剂0.01-1份，抗氧剂0.1-0.5份，相容剂3-10份，其他助剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，所述无规共聚聚丙烯的熔融指数为10-45g/min。
3.根据权利要求1所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述溴系阻燃剂为三聚氰胺氢溴酸盐，所述阻燃协效剂为联枯。
4.根据权利要求1所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述成核剂为透明型成核剂，所述透明型成核剂为山梨醇类衍生物、磷酸酯类衍生物和松香类衍生物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
7.根据权利要求1所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述其他助剂为EBS扩散粉。
8.根据权利要求5所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂由抗氧剂168和抗氧剂1010组成。
9.一种如权利要求1-8任一权利要求所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量份数称取以下组分：聚丙烯、光扩散剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂、相容剂和其他助剂；
(2)将称取的各组分加入高速混合机进行混合；
(3)将获得的混合物加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒。
10.根据权利要求9所述的透明阻燃光扩散聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的混合温度为80-100℃，混合转速为1700-1900r/min，混合时间为3-5min；所述步骤(3)的挤出温度为160～200℃。
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