CN111484664A - 一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料的质量份数组成如下：聚丙烯87‑98份；溴盐阻燃剂0.5‑3份；聚磷酸盐1‑3份；三聚氰胺氰尿酸盐1‑5份；抗氧剂0.3‑1份；抗铜剂0.1‑1份。本发明的优势在所制备的环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料具有质轻、阻燃、耐老化的特性，价格远低于传统的阻燃聚碳酸酯(PC)、阻燃丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯(ABS)材料，可替代阻燃聚碳酸酯(PC)、阻燃丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯(ABS)，另外制备工艺简单，易于进行大规模工业化生产，可广泛地应用于电子电器、电工、家电领域。

Description

一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是世界五大通用塑料之一，无毒无味，密度小(0.92g/m3)，优良的综合性能，吸水率低，耐热性好，并且具有优良的介电性能、挠曲性(一般可达106次)、透明性、成型加工性与化学稳定性，同时价格相对便宜，如今改性PP材料被广泛地应用于电子电器、电工、家电、汽车等领域，尤其是日用家电行业中，应用前景令人十分看好。其一，我国已经逐渐的成为了全球家用电器的生产中心，创建了很多家极具影响力的生产厂家和企业，而这些生产企业具备主动选择生产材料的能力；其二，同行业之间的竞争，也促使企业积极主动去寻求性价比更合理的生产材料，以获取更多的市场。而聚丙烯材料以其优异的力学性能，密度小、良好的绝缘性、优良的耐化学品性以及优异的价格优势，正在逐步取代家电行业中价格较高的PC和ABS等材料，但是由于聚丙烯的氧指数较低，约17.5％左右，容易燃烧，所以当聚丙烯用于电子电器行业时常需要进行阻燃改性，才能适应产品的需求，随着阻燃技术的进步，环保阻燃聚丙烯的研发获得成功，该材料可以取代某些工程塑料在电子电器、电工、家电等领域获得广泛的应用，阻燃聚碳酸酯(PC)漏电起痕性能差，注塑成型条件苛刻、成本高、密度大；阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的耐热性较差，受热容易变形，耐候性差，长时间使用表面变黄，密度大、成本高；新型环保阻燃耐老化聚丙烯(PP)，具有比阻燃ABS更好的耐热性和耐候性，具有比PC更高的耐漏电起痕性能，易于成型、轻质，所以取代阻燃ABS、阻燃PC用于排插、墙开领域以及其他电子电器领域。
本发明专利旨在研究一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，本发明的优势在所制备的环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料具有质轻、阻燃、耐老化的特性，价格远低于传统的阻燃聚碳酸酯(PC)、阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料，可替代阻燃聚碳酸酯 (PC)、阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，另外制备工艺简单，易于进行大规模工业化生产，可广泛地应用于电子电器、电工、家电领域。
发明内容
本发明克服现有技术中的不足，提供一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料。该材料具有优良的耐热性和耐候性，可以达到非常好的阻燃效果以及抗老化效果，更加符合当下消费者对家用电器材料的安全性和耐用性的需求，而且制备工艺简单，易于进行大规模工业化生产。本发明采用的技术方案如下：
其原料按质量分数计，详细配方如下：
聚丙烯87％-98％；
溴盐阻燃剂0.5％-3％；
聚磷酸盐1％-3％；
三聚氰胺氰尿酸盐1％-5％；
抗氧剂0.3％-1％；
抗铜剂0.1％-1％。
1、所述的聚丙烯至少为一种聚丙烯组成。聚丙烯的熔融指数为10-50g/10min(230℃， 2.16Kg)，所述的聚丙烯包括PPK9010、PPS700、PPS1003三种牌号的一种或多种，但不限于上述三种。
2、所述的所述的阻燃剂是溴盐阻燃剂、聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐按一定比例复配组成。
3、所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:2的比例复配组成。
4、所述的抗铜剂型号为MDA-5，但不限于MDA-5。
5、所述制备过程：将聚丙烯、溴盐阻燃剂、聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、抗氧剂、抗铜剂按比例混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，加工温度180～190℃，转速240-280r/min、主喂料频率20-25Hz。
6、本发明的有益效果是：
(1)本发明所制备的聚丙烯复合材料具有优异的力学性能，密度小、良好的绝缘性、优良的耐化学品性、优良的阻燃性能和耐老化性能(2)制备工艺简单，易于进行大规模工业化生产。
具体实施方式
一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料由以下质量份数组成：
聚丙烯87-98份；
溴盐阻燃剂0.5-3份；
聚磷酸盐1-3份；
三聚氰胺氰尿酸盐1-5份；
抗氧剂0.3-1份；
抗铜剂0.1-1份。
1、优选的，所述的聚丙烯为台湾化学有限公司的PPK9010、扬子石化的PP S700、上海赛科石油化工责任有限公司的PP S1003。
2、优选的，所述的溴盐阻燃剂为上海七维化工有限公司的FR619。
3、优选的，所述的聚磷酸盐为道尔化工有限公司的FR6007。
4、优选的，所述的三聚氰胺氰尿酸盐为山东泰星化工有限公司MCA。
5、优选的，所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:2的比例复配组成。进一步优选为巴斯夫的1010与168。
6、优选的，所述的抗铜剂为山东龙口有机化工有限公司的MDA-5。
7、优选的，所述制备过程：将聚丙烯、溴盐阻燃剂、聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、抗氧剂、抗铜剂按比例混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，加工温度180～190℃，转速 240-280r/min、主喂料频率20-25Hz。
以下通过具体的实施例本本发明的内容作进一步的说明。
实施例和对比例的配方组成见表1
表1实施例和对比例的配方组成(质量百分比)
Figure RE-GDA0002460163100000031
Figure RE-GDA0002460163100000041
将上述原料按照所述配比称量混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，加工温度180～190℃，转速240-280r/min、主喂料频率20-25Hz。
将加工后得到的复合材料通过以下测试标准进行检测，悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D256测试，V型缺口；拉伸强度按ASTM D638测试；弯曲强度按ASTM D790 测试；氧指数按GB/T 2406—1993测试；垂直燃烧按UL94测试；起燃温度按IEC 60965-2-1测试；可燃性指数按IEC 60965-2-1测试；热氧老化按GB/T 7141测试；抗铜老化按JB ZQ 3553—1986测试。
表2材料的氧指数、垂直燃烧性能、可燃性指数
Figure RE-GDA0002460163100000042
表2数据分析得出，纯的PP氧指数为17.5％，不具备阻燃性，容易燃烧，PP的燃烧属于少烟型，不成炭，伴随有熔滴起火现象，加入阻燃剂FR619、聚磷酸盐、MCA 之后，三者在体系中发挥协同增效的作用，可明显改善PP的氧指数、垂直燃烧性能和可燃性指数，提高材料的阻燃性能。
表3材料的热氧老化性能和抗铜老化性能
Figure RE-GDA0002460163100000043
表3热氧老化的试验温度120℃，结果表明，抗氧剂的加入，材料的热氧老化性能明显提高，代表延展性的断裂伸长率的保持率会随抗氧剂的增加而增高，说明抗氧剂的加入能够明显改善材料在受热条件下的断链降解，加入抗铜剂后，材料的抗铜老化性能也明显提高，说明抗铜剂的加入能够明显改善材料在铜盐环境下的断链降解。
表4材料的力学性能如下表
Figure RE-GDA0002460163100000051
复合材料体系中同时加入阻燃剂和抗氧剂以后，阻燃剂可能会导致聚丙烯断链降解，降低材料的力学性能，但抗氧剂可以阻碍聚丙烯断链降解的发生，从而使材料的力学性能保持很高的水平，同时兼具优良的阻燃性和抗老化性能。
以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案范围内，对技术内容进行些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于：是由以下质量分数的原料组成：
聚丙烯87%-98%；
溴盐阻燃剂0.5%-3%；
聚磷酸盐1%-3%；
三聚氰胺氰尿酸盐1%-5%；
抗氧剂0.3%-1%；
抗铜剂0. 1%-1%。
2.根据权利要求1所述的一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于：聚丙烯的熔指为10-50g/10min（230℃，2.16Kg）。
3.根据权利要求1所述的一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯包括PPK9010、PPS700、PP S1003三种牌号的一种或多种，但不限于上述三种。
4.根据权利要求1所述的一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的阻燃剂是溴盐阻燃剂、聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐按一定比例复配组成。
5.根据权利要求1所述的一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:2的比例复配组成。
6.根据权利要求1所述的一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗铜剂型号为MDA-5，但不限于MDA-5。
7.权利要求1～6中任意一项所述的一种环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下制备过程：将聚丙烯、溴盐阻燃剂、聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、抗氧剂、抗铜剂按比例混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到环保阻燃耐老化聚丙烯复合材料，加工温度180～190℃，转速240-280r/min、主喂料频率20-25Hz。
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