CN110951165A - 一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和该材料制成的建筑塑料瓦 - Google Patents

一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和该材料制成的建筑塑料瓦 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和和该材料制成的建筑塑料瓦，其由聚丙烯64‑77份，增韧剂4‑8份，溴系阻燃剂14‑18份，阻燃协效剂A 4‑6份，阻燃协效剂B 1‑4份，抗氧剂0.2‑0.8份，光稳定剂0.3‑0.6份，润滑剂0.2‑1份经混合、挤出造粒制成。本发明制备的聚丙烯复合材料达到V‑0的阻燃等级，并且通过溴系阻燃剂、三氧化二锑和阻燃协效剂的复配使用，特别是磷钼酸、咪唑插层在蒙脱土的层状结果当中，使其能更加长效、稳定地捕获自由基，从而使得阻燃效率更高效稳定，具有更高的安全系数，产品使用更加安全。

Description

一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和该材料制成的建筑 塑料瓦
技术领域
本发明涉及聚丙烯技术领域，具体是一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和该材料制成的建筑塑料瓦。
背景技术
一般来说，建筑的主要部位被分别界定为地面、立面(指内外墙面)和屋面，每个部位都有与之相对应的建筑材料。长久以来，人们对屋面材料的认知大都集中在对瓦材的了解上。用传统的观念来看，屋面材料最主要的功能就是防水。因此，千百年来，在缺水的北方，住宅大都是在斜面或平面的屋顶抹泥即可；而在多雨的南方，则需要在屋顶上铺装排列紧密的泥瓦。世世代代，泥瓦就是屋面唯一的“外衣”。
然而，当建筑节能的概念在全球范围内越来越深入人心的时候，环保、隔热、保温、耐腐等性能与防水性一样成为屋面材料必不可少的内涵。屋面工程正在成为新型环保节能材料一展身手的大舞台，塑料瓦就是当今屋面的首选材料。
现代建筑的屋面，其功能已不仅仅是为房屋遮风蔽雨了。例如，种植屋面，其用途之一就是用来种植植物的。又如，隔热屋面，屋面选材则要注重隔热性能，在施工中，要考虑屋面的散热、通风等问题。尤其是随着工业化时代的到来，大批工业厂房需要的屋面材料形成一个新的大市场。工业厂房的屋面材料相对民居的屋面材料特性而言，不仅要求材料防水、隔热、保温，而且还要质轻、环保、耐腐。正是这种需要催生出新型屋面材料的间惜。质轻、美观、环保、防水防火、隔音隔热的塑料瓦新材料已向现代屋面走来。
国家墙体材料“十五”规划中明确指出：“必须大力研究开发具有高效、节能、节土、利废、环保的轻质、高强、保温、隔热、防火型新型复合墙体材料及屋面防水材料”。随着我国经济的繁荣和科技的进步，人们居住条件和生活水平不断提高，现代建筑逐步向高质量、高档次发展，其功能要求不断提高。当传统的屋面材料已不能满足建筑业发展要求时，各种新型屋面材料便应运而生。根据国际建材发展的流行趋势，屋面材料正向质轻、美观、环保、防水防火、隔音隔热等方向发展。然而，石棉瓦、水泥瓦及近年来兴起的彩钢瓦等都难以在性能方面同时满足环保和节能的需求。针对传统屋面建筑材料存在的诸多难以解决的问题，为达到“十五”规划中提出的“高强、轻质、节能、节土、利废、环保”的所有功能要求，国内一大批企业开始了屋面复合材料的探索和创新。
由于塑料瓦片应用在房屋建筑上，在满足上述替代陶瓷瓦的各项优势及性能要求之外，阻燃方面的要求也越来越多的被提及，市场对塑料瓦用阻燃材料的需求也越来越强烈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑料瓦用V-0阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种塑料瓦用V-0阻燃聚丙烯复合材料，由以下组分按重量份制备而成：
Figure BDA0001812579430000021
所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种；
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或八溴醚中的一种或两种的混合物；
所述阻燃协效剂为磷钼酸、蒙脱土、咪唑按质量比25-50：25-50：25制备得到的添加助剂；
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种；
所述润滑剂为PE蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、亚乙基二硬脂酸胺中的至少一种
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、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种；
所述光稳定剂为2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(UV-329)、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)、三丙酮胺或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]](TH-944)中的至少一种。
本发明的另一个目的是提供一种塑料瓦用V-0阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取聚丙烯64-77份，增韧剂4-8份，溴系阻燃剂14-18份，阻燃协效剂A4-6份，阻燃协效剂B 1-4份，抗氧剂0.2-0.8份，光稳定剂0.3-0.6份，润滑剂0.2-1份一起加入高混机进行混合5-15min
(2)将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到塑料瓦用V-0阻燃聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃；其中双螺杆挤出机螺杆长径比44-52，螺杆组合采用低剪切式螺杆组合。
本发明的有益效果：
1、用本发明制备的聚丙烯复合材料制备成的建筑塑料瓦片重量轻，其密度为≤1.12克/立方厘米，较泥瓦、陶瓷瓦(平均密度2.65克/立方厘米)的重量降低55％以上；因此，用本发明的复合材料制成的塑料瓦具有安装、搬运方便，省时省力的优点。
2、本发明制备的聚丙烯复合材料综合性能优越，具有较好的刚性及韧性，具有较好的强度并且从高处跌落不易碎；
3、本发明制备的聚丙烯复合材料的热导率为0.22W/(m·K)，而泥瓦/陶瓷瓦的热导率为0.87-1.16W/(m·K)，因此用本发明聚丙烯复合材料制备的塑料瓦片具有较好的隔热作用。另外，声音在泥瓦/陶瓷瓦/水泥中的传播速度是4400-5000m/s，而在聚丙烯等树脂中的传播速度为1500-2800m/s，同时由于聚丙烯的长分子链结构，能有效低降低振动的频率及能量，因此用本发明聚丙烯复合材料制备的塑料瓦片具有塑料瓦片具有明显的隔热、降噪作用。
4、本发明制备的聚丙烯复合材料耐腐蚀、耐老化、使用寿命长、可回收重复利用；
5、本发明制备的聚丙烯复合材料达到V-0的阻燃等级，并且通过溴系阻燃剂、三氧化二锑和阻燃协效剂的复配使用，特别是磷钼酸、咪唑插层在蒙脱土的层状结果当中，使其能更加长效、稳定地捕获自由基，从而使得阻燃效率更高效稳定，具有更高的安全系数，产品使用更加安全。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
以下实施例所用试剂仅为举例说明，并不用于限制本发明的保护范围，本发明其他实施例仍可选择权利要求范围内的所有可选试剂。如无特别说明，实施例中份数均为重量份。
下面各实施例中阻燃协效剂是由磷钼酸、蒙脱土和咪唑按质量比50：25：25混合而成。
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种；
所述润滑剂为PE蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、亚乙基二硬脂酸胺中的至少一种；
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、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种；
所述光稳定剂为2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(UV-329)、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)、三丙酮胺或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]](TH-944)中的至少一种。
实施例1
按表1中组分及配比(重量份)称取原料，将称量好的物料一起加入高混机中混合15min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例2
按表1中组分及配比(重量份)称取原料，将称量好的物料一起加入高混机中混合8min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例3
按表1中组分及配比(重量份)称取原料，将称量好的物料一起加入高混机中混合8min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、195℃，挤出螺杆长径比为48，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例4
按表1中组分及配比(重量份)称取原料，将称量好的物料一起加入高混机中混合8min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、175℃、175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为300转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例5
按表1中组分及配比(重量份)称取原料，将称量好的物料一起加入高混机中混合10min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为48，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例6
按表1中组分及配比(重量份)称取原料，将称量好的物料一起加入高混机中混合5min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、175℃、175℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃，挤出螺杆长径比为52，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
表1
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
共聚聚丙烯 64 50 40 32 24 0
均聚聚丙烯 0 16 29 39 50 77
溴系阻燃剂 18 17 17 16 15 14
三氧化二锑 6 6 5 5 4 4
阻燃协效剂 4 4 3 2 2 1
增韧剂 8 7 6 6 5 4
抗氧剂 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.2
润滑剂 1 0.8 0.6 0.5 0.3 0.2
光稳剂 0.6 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3
将实施例1-6制备的混合物进行性能测试，测试结果见表2所示：
表2
Figure BDA0001812579430000051
Figure BDA0001812579430000061
通过表2的性能测试结果可知，本发明实施例1-6制备的聚丙烯复合材料有着较好的综合性能，具有较好的强度、刚性及韧性，同时产品达到V-0阻燃等级，完全满足阻燃塑料瓦的各项性能要求。
用上述实施例1-6制备的聚丙烯复合材料制成建筑塑料瓦片，经检测其性能如下：
Figure BDA0001812579430000062
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯 64-77份，
溴系阻燃剂 14-18份，
三氧化二锑 4-6份，
阻燃协效剂 1-4份，
增韧剂 4-8份，
抗氧剂 0.2-0.8份，
光稳定剂 0.3-0.6份，
润滑剂 0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷或八溴醚中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述阻燃协效剂为磷钼酸、蒙脱土和咪唑按质量比25-50：25-50：25混合而成。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为PE蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、亚乙基二硬脂酸胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：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、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基) 亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为2-(2- 羟基-5- 叔辛基苯基) 苯并三唑（UV-329）、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531）、三丙酮胺或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]（TH-944）中的至少一种。
9.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）称取聚丙烯64-77份，增韧剂4-8份，溴系阻燃剂14-18份，三氧化二锑4-6份，阻燃协效剂1-4份，抗氧剂0.2-0.8份，光稳定剂0.3-0.6份，润滑剂0.2-1份一起加入高混机进行混合5-15min；
（2）将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，得到塑料瓦用V-0阻燃聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃；其中双螺杆挤出机螺杆长径比44-52，螺杆组合采用低剪切式螺杆组合。
10.一种建筑塑料瓦，其由如权利要求1-9任一项所述的阻燃聚丙烯复合材料制成的。
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