CN110964256A - 一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39‑75份、包覆聚磷酸铵0‑10份、三聚氰胺及其衍生物1‑15份、无卤阻燃成炭剂1‑15份、阻燃协效剂0‑5份、经表面处理的玻璃纤维5‑30份、偶联剂0.03‑3份、相容剂0.5‑8份、增韧剂0‑20份、润滑剂0.1‑1份、抗氧剂0.01‑4份；具有更好的阻燃性，且耐水性能和力学性能更突出，同时达到加工性能和刚性以及韧性之间的平衡，尺寸收缩率更低，在达到很好刚韧平衡与低收缩率同时，产品无翘曲，表面无浮纤，扩大了聚丙烯材料的使用范围。

Description

一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料，特别涉及一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)作为一种通用高分子材料，具有优良的力学性能、电绝缘性能、耐化学药品腐蚀性能、耐热性能及可回收性，因而被广泛应用于电子、电器、汽车、轮船、建筑、包装等领域。在实际应用中，由于PP制品的成型收缩率较大，尺寸稳定性难以保证，对缺口的敏感度较高，表现出较低的抗冲击性能。采用玻璃纤维(GF)增强是提高PP的力学性能、耐热性能和尺寸稳定性能的重要措施。同时，由于PP的极限氧指数较低，其制品容易燃烧，产生熔滴及流延起火现象。这极大地限制了PP产品的应用范围。为了解决上述问题，阻燃增强改性PP的研制显得尤为重要。溴系阻燃剂在燃烧过程中会释放出一种致癌物质，严重危害人类的健康，因此，以欧盟为代表的许多国家和地区已经明确颁布法令禁止该类阻燃剂及其对应阻燃产品的生产和使用。鉴于此，无卤阻燃技术近年来得到了快速的发展，主要通过添加金属氢氧化物、红磷、有机硅系阻燃剂、磷氮类膨胀型阻燃剂来提高聚丙烯的阻燃性能。金属氢氧化物与树脂结合性差，添加量高，导致聚合物的综合性能降低，不利于聚合物的加工；红磷易吸潮、氧化、并放出剧毒的气体，粉尘易爆炸，呈深红色，因此使用受到很大的限制；而有机硅系阻燃剂成本较高。申请号201110387491.6公开的一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，虽然该聚丙烯材料阻燃性能好，而且具有优良的力学性能，在使用过程中也无有毒的卤素气体释放，但是该聚丙烯材料的力学性能还不够高，其无卤膨胀型阻燃剂的添加对聚丙烯材料的力学性能存在一定的影响，也就是说要提高阻燃效果，则需增加无卤膨胀型阻燃剂的用量，而无卤膨胀型阻燃剂的用量又会影响聚丙烯材料的力学性能，导致力学性能有所降低，且该聚丙烯材料的耐水性不理想。另外，由于聚丙烯是结晶性材料，本身成型收缩率较大(1.5％～2.5％)。在一些精密制件要求材料收缩率低，且成型外观无缺陷场合其应用就受到限制。虽然通过玻璃纤维及矿物填充可以降低聚丙烯收缩率，但通常由于玻璃纤维及矿物材料在流动水平方向和流动垂直方向的各向异性，因此聚丙烯材料在流动水平方向的成型收缩率(δ1值)及垂直方向的成型收缩率(δ2值)仍然相差较大(>0.5)，从而使得制成的改性聚丙烯材料的制件因δ1，δ2值差距大，不能同时进行相同的收缩，因此，申请号201110387491.6的聚丙烯材料仍然存在翘曲变形率部理想的问题，进而导致加工成型性能仍不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，具有更好的阻燃性，且耐水性能和力学性能更突出，同时达到加工性能和刚性以及韧性之间的平衡，尺寸收缩率更低，在达到很好刚韧平衡与低收缩率同时，产品无翘曲，表面无浮纤，扩大了聚丙烯材料的使用范围。
本发明的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39-75份、包覆聚磷酸铵0-10份、三聚氰胺及其衍生物1-15份、无卤阻燃成炭剂1-15份、阻燃协效剂0-5份、经表面处理的玻璃纤维5-30份、偶联剂0.03-3份、相容剂0.5-8份、增韧剂0-20份、润滑剂0.1-1份、抗氧剂0.01-4份；
进一步，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39-75份、包覆聚磷酸铵1-10份、三聚氰胺及其衍生物1-15份、无卤阻燃成炭剂1-15份、阻燃协效剂1-5份、经表面处理的玻璃纤维5-30份、偶联剂0.03-3份、相容剂0.5-8份、增韧剂1-20份、润滑剂0.1-1份、抗氧剂0.01-4份；
进一步，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯55份、包覆聚磷酸铵5份、三聚氰胺及其衍生物7份、无卤阻燃成炭剂7份、阻燃协效剂3份、经表面处理的玻璃纤维10份、偶联剂2份、相容剂4份、增韧剂10份、润滑剂0.5份、抗氧剂2份；
进一步，经表面处理玻璃纤维为在90-130℃下，经过喷洒硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的中的一种或两种以上混合物，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；
进一步，所述增韧剂为辛烯-乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯弹性体、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、茂金属热塑弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶、聚氨醋弹性体中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述包覆聚磷酸铵为密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵、EVA包覆聚磷酸铵、聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵中的一种或两种以上混合物；所述三聚氰胺及其衍生物为三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐、磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐、双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐、三聚氰胺硼酸盐中的一种或两种以上混合物；所述无卤阻燃成炭剂为磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪及其盐化合物中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述阻燃协效剂为氧化钙、氧化铝、三氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化硅、硼酸、硼酸锌、水滑石、分子筛中的一种或两种以上混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
进一步，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂、PE蜡、PP蜡、EVA蜡中的一种或两种以上混合物；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为1-3：1-3复配的抗氧剂。
本发明的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后在温度为90-130℃下，在低转速混料机中混料10-30分钟，然后喷洒质量百分数为0.05-0.5％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为90-130℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；
进一步，步骤c中，熔融共混温度为165-210℃，双螺杆挤出机主机转速为200-360rpm，真空度为-0.02-0.09Mpa。
本发明的有益效果：本发明的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，具有更好的阻燃性，燃烧性能达到UL-94V-0级，在达到相同阻燃级别时阻燃剂用量少，耐水性能和力学性能更突出，同时达到加工性能和刚性以及韧性之间的协调平衡，且尺寸收缩率更低，不仅使聚丙烯流动水平收缩率和垂直方向收缩率均可降到0.7％以下，且流动水平收缩率和垂直方向收缩率之间相差很小(小于0.1％)，在达到很好的刚韧平衡与低收缩率同时，产品无翘曲，表面无浮纤，扩大了聚丙烯材料的使用范围，可广泛应用于汽车工业、电子电器、电线电缆、室内家电及建筑材料等领域。且制备的阻燃玻纤增强聚丙烯产品在长期存放下，表面不析出，解决了阻燃产品长期存放析出的缺点，真正意义上达到了无卤、环保、性能优异且可长期使用的目的。
具体实施方式
本实施例的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39-75份、包覆聚磷酸铵0-10份、三聚氰胺及其衍生物1-15份、无卤阻燃成炭剂1-15份、阻燃协效剂0-5份、经表面处理的玻璃纤维5-30份、偶联剂0.03-3份、相容剂0.5-8份、增韧剂0-20份、润滑剂0.1-1份、抗氧剂0.01-4份；卤膨胀型阻燃混合物经表面处理，添加量少，对力学性能影响小。阻燃剂通过成炭协效剂加速炭源本身及其与酸源之间的酯化反应来提高阻燃效率，催化主体阻燃剂形成更加致密的碳层，从而降低膨胀型阻燃体系的用量，并能在较低添加量的时候通过UL94 V-0级测试，提高材料的综合性能。无卤膨胀型阻燃混合物的添加对环境友好，因而在使用过程中无有毒的卤素气体释放，特别是在燃烧过程中无有毒害气体的释放，不会对人体造成伤害和对环境造成污染；玻纤经表面处理使聚丙烯材料的耐水性能更突出、阻燃性能更好、力学性能优良、加工成型性能、尺寸收缩率更低，具有在达到相同阻燃级别时阻燃剂用量少特点。且经表面处理的玻璃纤维在保持优良的力学性能的同时，与其他原料的相容性更好，能与相容剂，增韧剂起到协同增效的作用，使原料在产品中的分散性更好，提高力学性能。
本实施例中，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39-75份、包覆聚磷酸铵1-10份、三聚氰胺及其衍生物1-15份、无卤阻燃成炭剂1-15份、阻燃协效剂1-5份、经表面处理的玻璃纤维5-30份、偶联剂0.03-3份、相容剂0.5-8份、增韧剂1-20份、润滑剂0.1-1份、抗氧剂0.01-4份；为优选实施例。
本实施例中，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯55份、包覆聚磷酸铵5份、三聚氰胺及其衍生物7份、无卤阻燃成炭剂7份、阻燃协效剂3份、经表面处理的玻璃纤维10份、偶联剂2份、相容剂4份、增韧剂10份、润滑剂0.5份、抗氧剂2份；为更优选实施例。
本实施例中，经表面处理玻璃纤维为在90-130℃下，经过喷洒硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；硅烷偶联剂的用量为占原料总重量的0.05-0.5％。
所述聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的中的一种或两种以上混合物，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂、阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂复配后再经表面处理，添加量少，对力学性能影响小。
本实施例中，所述增韧剂为辛烯-乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯弹性体、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、茂金属热塑弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶、聚氨醋弹性体中的一种或两种以上混合物；增韧剂与经表面处理玻璃纤维和相容剂协同作用。
本实施例中，所述包覆聚磷酸铵为密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵、EVA包覆聚磷酸铵、聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵中的一种或两种以上混合物；所述三聚氰胺及其衍生物为三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐、磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐、双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐、三聚氰胺硼酸盐中的一种或两种以上混合物；所述无卤阻燃成炭剂为磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪及其盐化合物中的一种或两种以上混合物。
本实施例中，所述阻燃协效剂为氧化钙、氧化铝、三氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化硅、硼酸、硼酸锌、水滑石、分子筛中的一种或两种以上混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂、PE蜡、PP蜡、EVA蜡中的一种或两种以上混合物；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为1-3：1-3复配的抗氧剂。
本发明的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂混合后在温度为90-130℃下，在低转速(40-60转/分)混料机中混料10-30分钟，然后喷洒质量百分数为0.05-0.5％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；卤膨胀型阻燃混合物经表面处理，添加量少，对力学性能影响小。阻燃剂通过成炭协效剂加速炭源本身及其与酸源之间的酯化反应来提高阻燃效率，催化主体阻燃剂形成更加致密的碳层，从而降低膨胀型阻燃体系的用量，并能在较低添加量的时候通过UL94 V-0级测试，提高材料的综合性能；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为90-130℃下，喷洒质量百分数为0.05-0.5％的硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；玻纤经表面处理使聚丙烯材料的耐水性能更突出、阻燃性能更好、力学性能优良、加工成型性能、尺寸收缩率更低，具有在达到相同阻燃级别时阻燃剂用量少特点。且经表面处理的玻璃纤维在保持优良的力学性能的同时，与其他原料的相容性更好，能与相容剂，增韧剂起到协同增效的作用，使原料在产品中的分散性更好，提高力学性能；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、阻燃协效剂、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；将经表面处理的玻璃纤维从挤出机的侧向加料口加入，其余物料从挤出机的入料口加入，为确保获得更好的力学性能。一般玻璃纤维从对应双螺杆挤出机的侧喂料加料口加入以尽量避开挤出机的剪切区。保证长玻纤尽量少经过强剪切区域或剪切区域，使长玻纤保持一定长度，以便增强材料获得更好的力学性能。因此，为了使玻璃纤维受到较少的剪切影响，在保证加工的条件下，可在最后一个剪切区前加入玻璃纤维。
本实施例中，步骤c中，熔融共混温度为165-210℃，双螺杆挤出机主机转速为200-360rpm，真空度为-0.02-0.09Mpa。
实施例一
本实施例提供的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述原料按重量份包括如下组分：聚丙烯(PP K7926)42.2份、三聚氰胺焦磷酸盐5份、聚磷酸哌嗪15份、硼酸锌1份、经表面处理玻璃纤维30份、偶联剂0.1份、马来酸酐接枝聚丙烯KT-1 2份、POE 8200 4份、PE蜡0.2份、抗氧剂0.5份；
本实施例中，经表面处理玻璃纤维为在110℃下，经过喷洒重量百分数为百分数为0.2％的硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为2：3复配的抗氧剂。
制备方法包括以下步骤：
a.将三聚氰胺焦磷酸盐、聚磷酸哌嗪混合后在温度为100℃下，在混料机低转速(40-60转/分)下混料20分钟，经过喷洒质量百分数为0.2％的硅烷偶联剂热处理，制得经表面处理的无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为110℃下，经过喷洒质量百分数为0.1％的硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；
c.称取聚丙烯树脂、包覆聚磷酸铵、表面处理无卤膨胀型阻燃剂、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂。将上述称取的成分预先在高速混料机中充分混匀；将混好的原料置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入。其挤出工艺为：熔融共混温度为165-210℃，双螺杆挤出机主机转速为260rpm，真空度为-0.02-0.09MPa。
实施例二
本实施例提供的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述原料按重量份包括如下组分：聚丙烯(PP K7926)42.2份、包覆聚磷酸铵为5份、三聚氰胺焦磷酸盐5份、聚磷酸哌嗪10份、硼酸锌1份、经表面处理玻璃纤维30份、偶联剂0.1份、马来酸酐接枝聚丙烯KT-1 2份、POE 8200 4份、PE蜡0.2份、抗氧剂0.5份；其余相同。
实施例三
本实施例提供的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述原料按重量份包括如下组分：聚丙烯(PP K7926)42.2份、包覆聚磷酸铵为5份、三聚氰胺焦磷酸盐10份、聚磷酸哌嗪5份、硼酸锌1份、经表面处理玻璃纤维30份、偶联剂0.1份、马来酸酐接枝聚丙烯KT-12份、POE 8200 4份、PE蜡0.2份、抗氧剂0.5份；其余相同。
实施例四
本实施例提供的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述原料按重量份包括如下组分：聚丙烯(PP K7926)52.2份、包覆聚磷酸铵为5份、三聚氰胺焦磷酸盐10份、聚磷酸哌嗪5份、硼酸锌1份、经表面处理玻璃纤维20份、偶联剂0.1份、马来酸酐接枝聚丙烯KT-12份、POE 8200 4份、PE蜡0.2份、抗氧剂0.5份；其余相同。
实施例五
本实施例提供的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述原料按重量份包括如下组分：聚丙烯(PP K7926)52.2份、三聚氰胺焦磷酸盐5份、聚磷酸哌嗪15份、硼酸锌1份、经表面处理玻璃纤维20份、偶联剂0.1份、马来酸酐接枝聚丙烯KT-1 2份、POE 8200 4份、PE蜡0.2份、抗氧剂0.5份；其余相同。
实施例六
本实施例提供的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述原料按重量份包括如下组分：聚丙烯(PP K7926)62.2份、三聚氰胺焦磷酸盐5份、聚磷酸哌嗪15份、硼酸锌1份、经表面处理玻璃纤维10份、偶联剂0.1份、马来酸酐接枝聚丙烯KT-1 2份、POE 8200 4份、PE蜡0.2份、抗氧剂0.5份；其余相同。
实施例七
本实施例的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39份、包覆聚磷酸铵5份、三聚氰胺及其衍生物1份、无卤阻燃成炭剂1份、经表面处理的玻璃纤维5份、偶联剂0.03份、相容剂0.5份、润滑剂0.1份、抗氧剂0.01份。
经表面处理玻璃纤维为在90℃下，经过喷洒0.05％的硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在0.5g/10min的共聚聚丙烯，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯弹性体；所述包覆聚磷酸铵为密胺-甲醛包覆聚磷酸铵；所述三聚氰胺及其衍生物为三聚氰胺和三聚氰胺氰脲酸盐；所述无卤阻燃成炭剂为磷酸哌嗪；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述润滑剂为PP蜡；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为1：1复配的抗氧剂。
制备方法包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂复配后在温度为90℃下，在低转速混料机中混料10分钟，然后喷洒质量百分数为0.05％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为90℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；熔融共混温度为165℃，双螺杆挤出机主机转速为200rpm，真空度为-0.02Mpa。
实施例八
本实施例的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯75份、包覆聚磷酸铵10份、三聚氰胺及其衍生物15份、无卤阻燃成炭剂15份、阻燃协效剂5份、经表面处理的玻璃纤维30份、偶联剂3份、相容剂8份、增韧剂20份、润滑剂1份、抗氧剂4份。
经表面处理玻璃纤维为在130℃下，经过喷洒0.5％硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在100g/10min的均聚聚丙烯，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；
所述增韧剂为二元乙丙橡胶；所述包覆聚磷酸铵为环氧树脂包覆聚磷酸铵；所述三聚氰胺及其衍生物为三聚氰胺氰脲酸盐；所述无卤阻燃成炭剂为聚磷酸哌嗪；所述阻燃协效剂为三氧化硼；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述润滑剂为EVA蜡；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为3：1复配的抗氧剂。
包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后在温度为130℃下，在低转速混料机中混料30分钟，然后喷洒质量百分数为0.5％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为130℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；熔融共混温度为210℃，双螺杆挤出机主机转速为360rpm，真空度为0.09Mpa。
实施例九
原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39份、包覆聚磷酸铵1份、三聚氰胺及其衍生物1份、无卤阻燃成炭剂1份、阻燃协效剂1份、经表面处理的玻璃纤维5份、偶联剂0.03份、相容剂0.5份、增韧剂1份、润滑剂0.1份、抗氧剂0.01份
经表面处理玻璃纤维为在100℃下，经过喷洒0.1％硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的均聚聚丙烯，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；
所述增韧剂为辛烯-乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯弹性体的混合物；所述包覆聚磷酸铵为EVA包覆聚磷酸铵；所述三聚氰胺及其衍生物为三聚氰胺聚磷酸盐；所述无卤阻燃成炭剂为聚磷酸哌嗪盐；所述阻燃协效剂为氧化镁；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述润滑剂为PE蜡和PP蜡；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为2：1复配的抗氧剂。
包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后在温度为100℃下，在低转速混料机中混料20分钟，然后喷洒质量百分数为0.05％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为100℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；熔融共混温度为210℃，双螺杆挤出机主机转速为360rpm，真空度为0.09Mpa。
实施例十
原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯75份、包覆聚磷酸铵10份、三聚氰胺及其衍生物15份、无卤阻燃成炭剂15份、阻燃协效剂5份、经表面处理的玻璃纤维30份、偶联剂3份、相容剂8份、增韧剂20份、润滑剂1份、抗氧剂4份
经表面处理玻璃纤维为在120℃下，经过喷洒0.08％硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的共聚聚丙烯，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶和聚氨醋弹性体；所述包覆聚磷酸铵为密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵的混合物；所述三聚氰胺及其衍生物为双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐和三聚氰胺硼酸盐；所述无卤阻燃成炭剂为磷酸哌嗪；所述阻燃协效剂为氧化钙、氧化铝、三氧化硼的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述润滑剂为PE蜡、PP蜡、EVA蜡的混合物；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为3：2复配的抗氧剂。
包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后在温度为120℃下，在低转速混料机中混料25分钟，然后喷洒质量百分数为0.08％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为120℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；
进一步，步骤c中，熔融共混温度为180℃，双螺杆挤出机主机转速为230rpm，真空度为-0.01Mpa。
实施例十一
原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯55份、包覆聚磷酸铵5份、三聚氰胺及其衍生物7份、无卤阻燃成炭剂7份、阻燃协效剂3份、经表面处理的玻璃纤维10份、偶联剂2份、相容剂4份、增韧剂10份、润滑剂0.5份、抗氧剂2份。
经表面处理玻璃纤维为在120℃下，经过喷洒0.3％硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的共聚聚丙烯，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理；
所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶；所述包覆聚磷酸铵为聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵；所述三聚氰胺及其衍生物为双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐；所述无卤阻燃成炭剂为磷酸哌嗪；所述阻燃协效剂为水滑石；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述润滑剂为EVA蜡；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为2：3复配的抗氧剂。
包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后在温度为100℃下，在低转速混料机中混料20分钟，然后喷洒质量百分数为0.4％的硅烷偶联剂热处理，制得无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为120℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入；熔融共混温度为180℃，双螺杆挤出机主机转速为300rpm，真空度为0.05Mpa。
高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料性能指标
Figure BDA0002342915490000141
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39-75份、包覆聚磷酸铵0-10份、三聚氰胺及其衍生物1-15份、无卤阻燃成炭剂1-15份、阻燃协效剂0-5份、经表面处理的玻璃纤维5-30份、偶联剂0.03-3份、相容剂0.5-8份、增韧剂0-20份、润滑剂0.1-1份、抗氧剂0.01-4份。
2.根据权利要求1所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯39-75份、包覆聚磷酸铵1-10份、三聚氰胺及其衍生物1-15份、无卤阻燃成炭剂1-15份、阻燃协效剂1-5份、经表面处理的玻璃纤维5-30份、偶联剂0.03-3份、相容剂0.5-8份、增韧剂1-20份、润滑剂0.1-1份、抗氧剂0.01-4份。
3.根据权利要求2所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：原料按重量百分比包括以下组分：聚丙烯55份、包覆聚磷酸铵5份、三聚氰胺及其衍生物7份、无卤阻燃成炭剂7份、阻燃协效剂3份、经表面处理的玻璃纤维10份、偶联剂2份、相容剂4份、增韧剂10份、润滑剂0.5份、抗氧剂2份。
4.根据权利要求1所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：经表面处理玻璃纤维为在90-130℃下，经过喷洒硅烷偶联剂热处理后的无碱长玻璃纤维；所述聚丙烯为熔融指数在0.5-100g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的中的一种或两种以上混合物，所述包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂和阻燃协效剂复配后经硅烷偶联剂表面处理。
5.根据权利要求4所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述增韧剂为辛烯-乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯弹性体、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、茂金属热塑弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶、聚氨醋弹性体中的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求5所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述包覆聚磷酸铵为密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵、EVA包覆聚磷酸铵、聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵中的一种或两种以上混合物；所述三聚氰胺及其衍生物为三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐、磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐、双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐、三聚氰胺硼酸盐中的一种或两种以上混合物；所述无卤阻燃成炭剂为磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪及其盐化合物中的一种或两种以上混合物。
7.根据权利要求6所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述阻燃协效剂为氧化钙、氧化铝、三氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化硅、硼酸、硼酸锌、水滑石、分子筛中的一种或两种以上混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂、PE蜡、PP蜡、EVA蜡中的一种或两种以上混合物；所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010以重量比为1-3：1-3复配的抗氧剂。
9.根据权利要求1所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将包覆聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、无卤阻燃成炭剂、阻燃协效剂混合后在温度为90-130℃下，在低转速混料机中混料10-30分钟，然后喷洒硅烷偶联剂热处理，制得经表面处理的无卤膨胀型阻燃混合物；
b.将无碱长玻璃纤维在温度为90-130℃下，喷洒硅烷偶联剂热处理后得到经表面处理的玻璃纤维；
c.将聚丙烯、包覆聚磷酸铵、无卤膨胀型阻燃混合物、偶联剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合均匀后置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其中经表面处理的玻璃纤维由挤出机的侧向加料口加入。
10.根据权利要求9所述的高效无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤c中，熔融共混温度为165-210℃，双螺杆挤出机主机转速为200-360rpm，真空度为-0.02-0.09Mpa。
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