CN111484668A - 一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，复合材料由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯树脂60‑74份，聚苯乙烯树脂10‑20份，八溴类阻燃剂14‑20份，锑粉4‑6份，无机填充物5‑10份，抗氧剂0.3‑3份，润滑剂0.3‑3份。本发明通过在复合材料中加入无机填充物，不仅对材料的力学性能有所改善，而且能够降低八溴类阻燃剂的含量，从而降低阻燃剂析出风险；同时，无机填充物与八溴类阻燃剂具有一定的协同作用，在八溴类阻燃剂使用量较小的情况下，复合材料具有良好的阻燃性，具有双平衡、协效阻燃作用。此外，由于八溴类阻燃剂的使用量较低，可以降低投入成本，具有较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
八溴类作为添加型阻燃剂，是一种既含有芳香族溴又含有脂肪族溴的高效阻燃剂，常用于聚烯烃类高聚物的阻燃。因为具有阻燃效率高、力学性能损失少、注塑品光泽度高等优点，可广泛用于卫浴等家居材料。
由于八溴类阻燃剂于聚烯烃材料间的分子极性差异较大，因此在制备八溴类阻燃聚丙烯材料的时候常常由于两者材料相容性极差，使得材料制品在放置一段时间会由于阻燃剂迁移出现喷霜现象，影响材料表观。在现有的技术手段中，常用成本价格更高的八溴S醚来替代八溴醚，以改善阻燃剂材料迁移析出。
专利CN 109161094A公开了一种通过添加聚苯乙烯树脂，利用八溴类阻燃剂与聚苯乙烯相容性较好的特性，使八溴醚分子选择性分布于聚苯乙烯中，从而改善八溴类阻燃剂在树脂中的迁移和析出，但该法尚未就阻燃剂的添加量从本质上做出改善。专利CN101333318A公开了一种将阻燃剂用特殊树脂进行包裹制成阻燃母粒，使得在加工的过程中，包覆的阻燃剂不会出现材料析出现象，但是由于该法中所使用的包裹高聚物的所需的加工温度高于聚丙烯材料，因此在后期使用过程中材料会存在塑化不良，阻燃剂分散不均等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。通过添加无机填充物来降低阻燃剂的使用量，同时通过优化配方改善阻燃剂与材料的相容性，从而降低阻燃剂在使用中的析出。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种阻燃聚丙烯复合材料，由以下组分按重量份制备而成：
进一步方案，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种；所述聚丙烯树脂在230℃，2.16kg条件下的熔融指数为3-50g/10min。
进一步方案，所述八溴类阻燃剂为四溴双酚s双(2，3-二溴丙基醚)、四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚)中的一种。
进一步方案，所述锑粉为三氧化二锑，主要与八溴类阻燃剂复配使用。
进一步方案，所述无机填充物为硅灰石。进一步优选的，所述硅灰石中二氧化硅的质量分数为30％-60％，硅灰石的长径比1:8-1:20，D50为10±2μm。
进一步方案，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂；所述抗氧剂包括主抗氧剂1010和辅抗氧剂168，所述主抗氧剂1010和辅抗氧剂168的重量比为1:1-1:4。
本发明的另一个目的是提供上述所述的阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取各组分后加入高混机中混合均匀得到混合物料；
(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出即得最终产物；所述双螺杆挤出机的L:D＝(30-45):1，转速为260-450转/min，喂料速度为8-20rpm；双螺杆挤出机的各区温度设定为：一区170-200℃，二区180-200℃，三区180-200℃，四区160-190℃，五区160-190℃，六区160-190℃七区160-190℃，八区160-190℃，九区170-190℃，十区180-200℃。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明通过在复合材料中加入无机填充物，不仅对材料的力学性能有所改善，而且能够降低八溴类阻燃剂的含量，从而降低阻燃剂析出风险；同时，无机填充物与八溴类阻燃剂具有一定的协同作用，在八溴类阻燃剂使用量较小的情况下，复合材料具有良好的阻燃性，具有双平衡、协效阻燃作用。此外，由于八溴类阻燃剂的使用量较低，可以降低投入成本，具有较好的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：
聚丙烯树脂(PP)：武汉石化K8009；
聚苯乙烯：宁波台化GPPS 535N；
八溴醚：潍坊谦丰化工有限公司；
八溴S醚：山东博涛集团有限公司；
三氧化二锑：华星锑业有限公司；
无机填充物：江西奥特科技有限公司硅灰石；
润滑剂为硬脂酸钙，市售；
抗氧剂为主抗氧剂1010和辅抗氧剂168按重量比为1:1组成的混合物；
上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
下列实施例中阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照表1中的重量分数称取各物料，在高混机中充分混合5min得到混合物料；
(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出即得最终产物；双螺杆挤出机的L:D＝45:1，螺杆的转速为350转/min，喂料速度15rpm，挤出机各区温度设定为：一区180℃，二区180℃，三区180℃，四区170℃，五区170℃，六区170℃七区170℃，八区180℃，九区180℃，十区190℃。
材料的综合性能通过悬臂梁缺口冲击强度、拉伸强度、阻燃等级的数值进行评判。各实施例和对比例制备得到的材料注塑成标准样条后，进行性能测试。悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T 1843.1执行，样条尺寸为长80±2mm，宽10±0.2mm，厚4.0±0.2mm，A型缺口，缺口底部半径0.25±0.05mm；拉伸强度按照GB/T 1040.2执行，测试速度为50mm/min，样条尺寸为长大于150mm，宽10.0±0.2mm，厚4.0±0.2mm；阻燃等级按照GB UL 94执行，样条尺寸为长127±2mm，宽12.7±1mm，厚3.2±0.1mm。
表1实施例及对比例中各组分用量表
表2实施例及对比例制得的阻燃聚丙烯复合材料的性能结果
从表1可以看出，对比例1-4中不含有硅灰石，但由于对比例1-2中添加的阻燃剂较多，因此可以满足UL 94V0燃烧标注。而在对比例3-4中在未添加硅灰石的基础上减少了阻燃剂的添加量，因此不符合UL 94的燃烧标准。相对于实施例1-2，添加与对比例3-4相同分数的阻燃剂并添加硅灰石，可以满足UL 94V0燃烧标准，这说明添加的填充物有助于提高阻燃等级。实施例3-6中，改变八溴阻燃剂的添加量，同样可以达到阻燃标准。综合比较实施例1-6和对比例1-6，可以发现实施例1-6中添加硅灰石后对材料的拉伸强度明显提高，而对比例1-2中未添加硅灰石，相比添加硅灰石的材料拉伸强度降低。
本专利相比于专利CN 101333318A和专利CN 109161094A公开的在八溴类阻燃剂中添加聚苯乙烯树脂，利用阻燃剂与聚苯乙烯良好的相容性，以改善阻燃剂的析出和迁移。本申请专利通过增加填充物以减少阻燃剂的添加量来改善析出，同时也提高了聚丙烯材料的气体力学性能，本专利更为经济实惠。
Claims (9)
1.一种阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯树脂 60-74份，
聚苯乙烯树脂 10-20份，
八溴类阻燃剂 14-20份，
无机填充物 5-10份，
锑粉 4-6份，
抗氧剂 0.3-3份，
润滑剂 0.3-3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：所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种；所述聚丙烯树脂在230℃，2.16kg条件下的熔融指数为3-50g/10min。
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：所述八溴类阻燃剂为四溴双酚s双（2，3-二溴丙基醚）、四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚) 中的一种。
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：所述锑粉为三氧化二锑。
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：所述无机填充物为硅灰石。
6.根据权利要求5所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述硅灰石中二氧化硅的质量分数为30%-60%，硅灰石的长径比1:8-1:20，D50为10±2μm。
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：所述润滑剂为硬脂。
8.根据权利要求7所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述主抗氧剂1010和辅抗氧剂168的重量比为1:1-1:4。
9.如权利要求1-8任一所述的阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按配比称取各组分后加入高混机中混合均匀得到混合物料；
（2）将混合物料加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出即得最终产物；所述双螺杆挤出机的L:D=(30-45):1，转速为260-450转/min，喂料速度为8-20rpm；双螺杆挤出机的各区温度设定为：一区170-200℃，二区180-200℃，三区180-200℃，四区160-190℃，五区160-190℃，六区160-190℃七区160-190℃，八区160-190℃，九区170-190℃，十区180-200℃。
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