CN111234367A - 一种阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料及其制备方法，其由聚丙烯60‑80份、无卤阻燃剂15‑25份、金属氧化物3‑10份、高效分散剂0.1‑0.5份、抗氧剂0.2‑0.5份、润滑剂0.1‑0.5份，经混合、挤出制备而成。本发明利用膨胀型阻燃剂，同时配合金属氧化物，保证了材料的阻燃性、抗静电性，最终得到综合性能优良的高效膨胀型阻燃聚丙烯产品。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料及其制备方法。
技术背景
聚丙烯以其优异的性价比，在家居日用、电子电器等领域得到了广泛的应用，然而聚丙烯易燃的性能阻碍了其在某些领域的应用。为解决聚丙烯的易燃问题，目前工业上主要采用在聚丙烯基体中添加阻燃剂来达到目的。现有的阻燃剂种类很多，其中卤系阻燃剂的阻燃效率很高，但含卤的阻燃复合材料在燃烧时会释放出有毒、腐蚀性气体，对人类和环境存在着极大隐患；铝镁等无机阻燃剂具有抑烟阻燃和填料多重功能，但阻燃效率较低，需要在高添加量下才能达到较好的阻燃效果，严重损害不饱和聚酯的物理机械性能；磷系阻燃剂因其低烟、无毒的环保特性受到人们的关注。
无卤类阻燃剂应运而生，其中膨胀型阻燃剂是一种新型阻燃体系，通过酸源、炭源、气源等多方作用，改善体系的阻燃性能。然而膨胀型阻燃剂相比卤-锑体系阻燃剂来说，其阻燃效果略低，另阻燃剂易析出。阻燃聚丙烯薄膜表面易沾灰。
铈是一钟镧系元素，具有很好的氧化还原性能。氧化铈是稀土氧化物系列中活性最高的一种氧化物催化剂，具有较为独特的单立方萤石结构。该结构使得CeO2中带隙较大，共价键很强，离子健很弱。正是这种强的共价键，使其表现出一定的抗静电性能。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种适用于工业化批量生产阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，该材料由以下组分按重量份制成：聚丙烯60-80份、膨胀型阻燃剂15-25份、金属氧化物3-10份、高效分散剂0.1-0.5份、抗氧剂0.2-0.5份、润滑剂0.1-0.5份。
进一步方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种以上的混合物。
所述膨胀型阻燃剂为通用型PP用膨胀型阻燃剂。
所述金属氧化物中含有粒径小于50nm的纳米级CeO2。
所述高效分散剂为硅酮类分散剂E525或P121。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1330、抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。
所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料的制备方法，按重量份，将聚丙烯、改性硫酸钡、膨胀型阻燃剂、复合金属氧化物、高效分散剂、抗氧剂和润滑剂一起加入高混机中混合均匀；然后将混合物加入挤出机中，经熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型所得。
进一步方案，所述的挤出机为同向双螺杆挤出机，其长径比至少为32～40，挤出机的转速为180-400转/分，挤出温度为170-195℃。
本发明的有益效果在于：
本发明通过加入金属氧化物对膨胀型阻燃剂起到协效阻燃作用。其中CeO2可以使膨胀阻燃剂烧烧后，炭层更加致密，同时可在其该炭层外表面观察到一层富集的白色物质，该炭层能够起到更好的隔氧、隔热以及隔离可燃气体传递的作用，从而改善膨胀型阻燃聚丙烯的阻燃性能，同时CeO2的强共价键，使材料具有一定的抗静电性能。
所以本发明通过加入金属氧化物和膨胀型阻燃剂共同作用，大幅度提高聚丙烯复合材料的阻燃性能，并提高材料的抗静电性能，改善材料表面沾灰等问题。
经过上述改性后的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料更多地应用到香烟、纺织品等包装产品领域。
具体实施方式：
本发明的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料涉及材料型号如下：
其中所用聚丙烯为PP-R4220、PP-T2028F、PP-F280M、PP-2635；
所用膨胀型阻燃剂为WR01F(苏州安鸿泰)、110DM(上海星贝达)；
所用金属氧化物为CeO2(北京德科岛金)，粒径20nm；
所用抗氧剂为1010、抗氧剂1330和抗氧剂168；
所用分散剂为E525、P121；
所用润滑剂为EBS、硬脂酸钙、硬脂酸锌。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按重量配比分别称60份干燥的PP-R4220、25份膨胀型阻燃剂、10份金属氧化物CeO2、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.3份分散剂E525、0.2份润滑剂EBS，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为150℃，180℃，185℃，190℃，190℃，195℃，主机转速为180rpm，真空度为-0.03MPa。
实施例2
按重量配比分别称取80份干燥的PP-T2028F、15份膨胀型阻燃剂、3份金属氧化物CeO2、0.1份抗氧剂1330、0.1份抗氧剂168、0.1份分散剂P121、0.1份润滑剂EBS；经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为150℃，180℃，185℃，190℃，190℃，195℃，主机转速为200rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例3
按重量配比分别称取70份干燥的PP-F280M、20份膨胀型阻燃剂、7份金属氧化物CeO2、0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168、0.5份分散剂P121、0.3份润滑剂硬脂酸钙；经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为150℃，180℃，185℃，190℃，190℃，195℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例4
按重量配比分别称70份干燥的PP-2635、20份膨胀型阻燃剂、5份金属氧化物CeO2、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.3份分散剂E525、0.2份润滑剂EBS，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为150℃，180℃，185℃，190℃，190℃，195℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
对比例1
按重量配比分别称70份干燥的PP-2635、20份膨胀型阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.3份分散剂E525、0.2份润滑剂EBS，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为150℃，180℃，185℃，190℃，190℃，195℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
对比例2
按重量配比分别称90份干燥的PP-2635、5份金属氧化物CeO2、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.3份分散剂E525、0.2份润滑剂EBS，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为150℃，180℃，185℃，190℃，190℃，195℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
实施例1-4和对比例1-2制备的复合材料的测试数据如下表所示：
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 阻燃级别 | V-0 | V-1 | V-0 | V-0 | V-0 | 不阻燃 |
| 表面电阻率(Ω) | 10<sup>9</sup> | 10<sup>10</sup> | 10<sup>9</sup> | 10<sup>9</sup> | 10<sup>13</sup> | 10<sup>9</sup> |
备注：阻燃采用UL94垂直燃烧法，表面电阻率采用ASTM D257标准测试。
从上表可看出，本发明中由于同时加入了金属氧化物及膨胀型阻燃剂，所以其制备的复合材料的阻燃性及抗静电性能相对于对比例均得到提升。即本发明制备的聚丙烯复合材料可根据客户需求，满足其不同性能的需要，达到阻燃与抗静电效果。
需要说明的是，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 (9)
1.一种阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：该材料由以下组分按重量份制成：聚丙烯60-80份、膨胀型阻燃剂15-25份、金属氧化物3-10份、高效分散剂0.1-0.5份、抗氧剂 0.2-0.5份、润滑剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：所述膨胀型阻燃剂为通用型PP用膨胀型阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：所述金属氧化物中含有粒径小于50nm的纳米级CeO2。
5.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：所述高效分散剂为硅酮类分散剂E525或P121。
6.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1330、抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的阻燃抗静电聚丙烯薄膜复合材料的方法，其特征在于：按重量份，将聚丙烯、膨胀型阻燃剂、金属氧化物、高效分散剂、抗氧剂和润滑剂一起加入高混机中混合均匀；然后将混合物加入挤出机中，经熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型所得。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为同向双螺杆挤出机，其长径比至少为32～40，挤出机的转速为180-400转/分，挤出温度为170-195℃。
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