CN111647232A - 一种阻燃聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚丙烯塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚丙烯塑料技术领域，具体涉及一种阻燃聚丙烯塑料及其制备方法，该聚丙烯塑料包括如下组分：丙烯、三元乙丙橡胶、玻璃纤维、四氯化钛、三乙基铝、滑石粉、阻燃剂、偶联剂、抗氧化剂和催化剂，以质量百分数计，上述各组分的含量之和为100％。其制备方法包括如下步骤：步骤一：原料选取；步骤二：聚丙烯制作；步骤三：混合搅拌；步骤四：塑料制作；步骤五：低温风冷；步骤六：检验包装。采用该制备方法制得的聚丙烯塑料不仅具有一定的拉伸强度和弯曲强度，耐冲击性也大幅度提高，并且具有很好的阻燃性与耐热性，安全可靠；其制备工艺简单严谨，原料成本低，大大节约了生产成本，有利于生产加工。

Description

一种阻燃聚丙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯塑料技术领域，具体涉及一种阻燃聚丙烯塑料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是由丙烯聚合制得的一种热塑性树脂，按甲基排列位置可将其分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种；甲基排列在分子主链同一侧的称之为等规聚丙烯，甲基无序排列在分子主链两侧的称之为无规聚丙烯，甲基交替排列在分子主链两侧的称之为间规聚丙烯。
目前工业生产的聚丙烯通常用于制作塑料进行装饰，传统聚丙烯塑料制作工艺复杂，成本高昂，不利于加工与生产，同时传统聚丙烯塑料的拉伸强度和耐冲击性较低，不利于用户使用；另外，传统聚丙烯材料不具备阻燃性与耐热性，极易燃烧，危害极大。因此，设计制备一种阻燃聚丙烯塑料来克服上述缺陷是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种阻燃聚丙烯塑料及其制备方法，得到的聚丙烯塑料不仅具有一定的拉伸强度和弯曲强度，耐冲击性也大幅度提高，并且具有很好的阻燃性与耐热性，安全可靠；其制备工艺简单严谨，原料成本低，大大节约了生产成本，有利于生产加工。
为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃聚丙烯塑料，以质量百分数计，包括如下组分：15-25％的丙烯、20-30％的三元乙丙橡胶、15-25％的玻璃纤维、10-20％的四氯化钛、2-4％的三乙基铝、10-20％的滑石粉、1-3％的阻燃剂、5-10％的偶联剂、0.5-1.0％的抗氧化剂和0.5-1.0％的催化剂，上述各组分的含量之和为100％。
进一步的，以质量百分数计，所述组分的含量分别为：丙烯16％、三元乙丙橡胶25％、玻璃纤维20％、四氯化钛10％、三乙基铝4％、滑石粉10％、阻燃剂3％、偶联剂10％、抗氧化剂1％和催化剂1％。
进一步的，所述阻燃剂为无机氢氧化铝阻燃剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：原料选取；步骤二：聚丙烯制作；步骤三：混合搅拌；步骤四：塑料制作；步骤五：低温风冷；步骤六：检验包装。
进一步的，所述步骤一中，以质量百分数计，分别称取15-25％的丙烯、20-30％的三元乙丙橡胶、15-25％的玻璃纤维、10-20％的四氯化钛、2-4％的三乙基铝、10-20％的滑石粉、1-3％的阻燃剂、5-10％的偶联剂、0.5-1.0％的抗氧化剂和0.5-1.0％的催化剂，所称取的各组分的含量之和为100％。
进一步的，所述步骤二中，聚丙烯制作包括如下步骤：
(1)向反应釜中加入三乙基铝，保持温度为20-30℃，缓慢搅拌10min；所称量的三乙基铝体积约占反应釜容量的三分之一；
(2)向三乙基铝中加入四氯化钛，升温至30-40℃，缓慢搅拌均匀；
(3)保持温度不变，边搅拌边向反应釜内缓慢加入丙烯，密闭反应釜，通入氢气，直至反应釜内溶液变白，产生大量泡沫；
(4)停止加热，向反应釜中加入抗氧化剂，静置冷却30min，即得聚丙烯溶液。
进一步的，所述步骤三中，混合搅拌包括如下步骤：
(1)将所述步骤二中得到的聚丙烯溶液倒入搅拌釜中，保持温度为20-30℃，向搅拌釜中缓慢添加三元乙丙橡胶，持续搅拌2-3h；
(2)再向搅拌釜中添加滑石粉与催化剂，升温至35-45℃，添加偶联剂，密闭搅拌釜，向搅拌釜中通入惰性气体，反应1-2h，即可得到聚丙烯白色乳液；
(3)将聚丙烯白色乳液倒入置料桶中存储，放置在阴凉地备用。
进一步的，所述步骤四中，塑料制作包括如下步骤：
(1)将所述步骤三得到的聚丙烯白色乳液倒入双螺旋挤出机中，预先使用人工搅拌10min，使溶液打散；
(2)再向双螺旋挤出机内添加玻璃纤维和阻燃剂，开启双螺旋挤出机，设置其温度为100-180℃，挤出成型；双螺旋挤出机功率为300W；
(3)将挤出成型的条状物料存放在置料桶中，静置冷却。
进一步的，所述步骤五中，低温风冷包括如下步骤：
(1)将所述步骤四得到的条状物料依次排开放置于风冷机中，所述条状物料放置的间距为2-5cm；
(2)开启风冷机，设置温度为20℃，持续风冷50min；
(3)关闭风冷机，取出条状物料，放置在轧锻机中进行压制，制成阻燃聚丙烯塑料。
进一步的，所述步骤六中，将所述步骤五制得的阻燃聚丙烯塑料捆扎包装，保证每捆数量相同，再将捆扎好的阻燃聚丙烯塑料分箱整体打包存储。
本发明的有益效果：
本发明所选用原料无毒无害，通过丙烯的共聚反应得到聚丙烯，再通过添加三元乙丙橡胶与玻璃纤维，采用反应性共混技术对聚丙烯进行共混改性，在保证了聚丙烯具有一定拉伸强度和弯曲强度的前提下大幅度提高聚丙烯的耐冲击性；另外，采用四氯化钛和三乙基铝可形成齐格勒-纳塔催化剂，在常压下即可制得高晶度聚丙烯，该方法具有简单严谨、低耗能、原材料成本低廉等优点。最后，通过与阻燃剂配合使用，增加了聚丙烯塑料的阻燃性与耐热性，安全可靠，效果显著。
附图说明
图1为本发明提供的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
为了进一步理解本发明，将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种阻燃聚丙烯塑料，其原料各组分的质量百分数为：丙烯16％、三元乙丙橡胶25％、玻璃纤维20％、四氯化钛10％、三乙基铝4％、滑石粉10％、无机氢氧化铝阻燃剂3％、硅烷偶联剂10％、抗氧化剂1％和催化剂1％。
阻燃聚丙烯塑料采用如下的步骤制备：
(1)按照上述各组分的占比称取原料，其中三乙基铝的体积约占反应釜容量的三分之一；
(2)向反应釜中加入已称好的三乙基铝，设置温度为25℃，缓慢搅拌10min；再向反应釜中加入四氯化钛，升温至35℃，缓慢搅拌均匀；保持温度不变，边搅拌边向反应釜内缓慢加入丙烯，密闭反应釜，通入氢气，直至反应釜内溶液变白，产生大量泡沫；停止加热，向反应釜中加入抗氧化剂，静置冷却30min，即得聚丙烯溶液；
(3)将制得的聚丙烯溶液倒入搅拌釜中，保持温度为25℃，向搅拌釜中缓慢添加三元乙丙橡胶，持续搅拌2.5h；再向搅拌釜中添加滑石粉与催化剂，升温至40℃，添加偶联剂，密闭搅拌釜，向搅拌釜中通入惰性气体，反应1.5h，即可得到聚丙烯白色乳液；将聚丙烯白色乳液倒入置料桶中存储，放置在阴凉地备用；
(4)制得的聚丙烯白色乳液先人工搅拌10min，使溶液打散，再倒入双螺旋挤出机中；向双螺旋挤出机内添加玻璃纤维和阻燃剂，开启双螺旋挤出机，设置其温度为100-180℃，螺杆转速为350r/min，挤出成型；将挤出成型的条状物料存放在置料桶中，静置冷却；
(5)将步骤(4)得到的条状物料依次排开放置于风冷机中，放置的间距为3cm；开启风冷机，设置温度为20℃，持续风冷50min后，关闭风冷机，取出条状物料，放置在轧锻机中进行压制，制成阻燃聚丙烯塑料；
(6)将制得的阻燃聚丙烯塑料捆扎包装，保证每捆数量相同，再将捆扎好的阻燃聚丙烯塑料分箱整体打包存储。
实施例2
一种阻燃聚丙烯塑料，其原料各组分的质量百分数为：20％的丙烯、22％的三元乙丙橡胶、16％的玻璃纤维、14％的四氯化钛、3％的三乙基铝、15％的滑石粉、2％的阻燃剂、7％的偶联剂、0.5％的抗氧化剂和0.5％的催化剂。
阻燃聚丙烯塑料采用如下的步骤制备：
(1)按照上述各组分的占比称取原料，其中三乙基铝的体积约占反应釜容量的三分之一；
(2)向反应釜中加入已称好的三乙基铝，设置温度为20℃，缓慢搅拌10min；再向反应釜中加入四氯化钛，升温至30℃，缓慢搅拌均匀；保持温度不变，边搅拌边向反应釜内缓慢加入丙烯，密闭反应釜，通入氢气，直至反应釜内溶液变白，产生大量泡沫；停止加热，向反应釜中加入抗氧化剂，静置冷却30min，即得聚丙烯溶液；
(3)将制得的聚丙烯溶液倒入搅拌釜中，保持温度为20℃，向搅拌釜中缓慢添加三元乙丙橡胶，持续搅拌2h；再向搅拌釜中添加滑石粉与催化剂，升温至35℃，添加偶联剂，密闭搅拌釜，向搅拌釜中通入惰性气体，反应1h，即可得到聚丙烯白色乳液；将聚丙烯白色乳液倒入置料桶中存储，放置在阴凉地备用；
(4)制得的聚丙烯白色乳液先人工搅拌10min，使溶液打散，再倒入双螺旋挤出机中；向双螺旋挤出机内添加玻璃纤维和阻燃剂，开启双螺旋挤出机，设置其温度为100-180℃，螺杆转速为350r/min，挤出成型；将挤出成型的条状物料存放在置料桶中，静置冷却；
(5)将步骤(4)得到的条状物料依次排开放置于风冷机中，放置的间距为2cm；开启风冷机，设置温度为20℃，持续风冷50min后，关闭风冷机，取出条状物料，放置在轧锻机中进行压制，制成阻燃聚丙烯塑料；
(6)将制得的阻燃聚丙烯塑料捆扎包装，保证每捆数量相同，再将捆扎好的阻燃聚丙烯塑料分箱整体打包存储。
实施例3
一种阻燃聚丙烯塑料，其原料各组分的质量百分数为：22％的丙烯、26％的三元乙丙橡胶、15％的玻璃纤维、16％的四氯化钛、2％的三乙基铝、12％的滑石粉、1％的阻燃剂、5％的偶联剂、0.5％的抗氧化剂和0.5的催化剂。
阻燃聚丙烯塑料采用如下的步骤制备：
(1)按照上述各组分的占比称取原料，其中三乙基铝的体积约占反应釜容量的三分之一；
(2)向反应釜中加入已称好的三乙基铝，设置温度为30℃，缓慢搅拌10min；再向反应釜中加入四氯化钛，升温至40℃，缓慢搅拌均匀；保持温度不变，边搅拌边向反应釜内缓慢加入丙烯，密闭反应釜，通入氢气，直至反应釜内溶液变白，产生大量泡沫；停止加热，向反应釜中加入抗氧化剂，静置冷却30min，即得聚丙烯溶液；
(3)将制得的聚丙烯溶液倒入搅拌釜中，保持温度为30℃，向搅拌釜中缓慢添加三元乙丙橡胶，持续搅拌3h；再向搅拌釜中添加滑石粉与催化剂，升温至45℃，添加偶联剂，密闭搅拌釜，向搅拌釜中通入惰性气体，反应2h，即可得到聚丙烯白色乳液；将聚丙烯白色乳液倒入置料桶中存储，放置在阴凉地备用；
(4)制得的聚丙烯白色乳液先人工搅拌10min，使溶液打散，再倒入双螺旋挤出机中；向双螺旋挤出机内添加玻璃纤维和阻燃剂，开启双螺旋挤出机，设置其温度为100-180℃，螺杆转速为350r/min，挤出成型；将挤出成型的条状物料存放在置料桶中，静置冷却；
(5)将步骤(4)得到的条状物料依次排开放置于风冷机中，放置的间距为5cm；开启风冷机，设置温度为20℃，持续风冷50min后，关闭风冷机，取出条状物料，放置在轧锻机中进行压制，制成阻燃聚丙烯塑料；
(6)将制得的阻燃聚丙烯塑料捆扎包装，保证每捆数量相同，再将捆扎好的阻燃聚丙烯塑料分箱整体打包存储。
试验例
针对上述实施例1-3制备得到的阻燃聚丙烯塑料，进行垂直燃烧、拉伸强度、冲击强度、热变形温度等测试以评估材料的力学和阻燃性能，测试数据如下：
冲击强度/Kj/m<sup>2</sup> UL94等级 拉伸强度/MPa 热变形温度/℃
实施例1 18 V0 28 122
实施例2 11 V1 21 109
实施例3 16 V0 24 116
上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃聚丙烯塑料，其特征在于，以质量百分数计，包括如下组分：15-25％的丙烯、20-30％的三元乙丙橡胶、15-25％的玻璃纤维、10-20％的四氯化钛、2-4％的三乙基铝、10-20％的滑石粉、1-3％的阻燃剂、5-10％的偶联剂、0.5-1.0％的抗氧化剂和0.5-1.0％的催化剂，上述各组分的含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯塑料，其特征在于，以质量百分数计，所述组分的含量分别为：丙烯16％、三元乙丙橡胶25％、玻璃纤维20％、四氯化钛10％、三乙基铝4％、滑石粉10％、阻燃剂3％、偶联剂10％、抗氧化剂1％和催化剂1％。
3.根据权利要求1-2所述的一种阻燃聚丙烯塑料，其特征在于，所述阻燃剂为无机氢氧化铝阻燃剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：原料选取；步骤二：聚丙烯制作；步骤三：混合搅拌；步骤四：塑料制作；步骤五：低温风冷；步骤六：检验包装。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，以质量百分数计，分别称取15-25％的丙烯、20-30％的三元乙丙橡胶、15-25％的玻璃纤维、10-20％的四氯化钛、2-4％的三乙基铝、10-20％的滑石粉、1-3％的阻燃剂、5-10％的偶联剂、0.5-1.0％的抗氧化剂和0.5-1.0％的催化剂，所称取的各组分的含量之和为100％。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，聚丙烯制作包括如下步骤：
(1)向反应釜中加入三乙基铝，设置温度为20-30℃，缓慢搅拌10min；
(2)向三乙基铝中加入四氯化钛，升温至30-40℃，缓慢搅拌均匀；
(3)保持温度不变，边搅拌边向反应釜内缓慢加入丙烯，密闭反应釜，通入氢气，直至反应釜内溶液变白，产生大量泡沫；
(4)停止加热，向反应釜中加入抗氧化剂，静置冷却30min，即得聚丙烯溶液。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，混合搅拌包括如下步骤：
(1)将所述步骤二中得到的聚丙烯溶液倒入搅拌釜中，保持温度为20-30℃，向搅拌釜中缓慢添加三元乙丙橡胶，持续搅拌2-3h；
(2)再向搅拌釜中添加滑石粉与催化剂，升温至35-45℃，添加偶联剂，密闭搅拌釜，向搅拌釜中通入惰性气体，反应1-2h，即可得到聚丙烯白色乳液；
(3)将聚丙烯白色乳液倒入置料桶中存储，放置在阴凉地备用。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，塑料制作包括如下步骤：
(1)将所述步骤三得到的聚丙烯白色乳液预先使用人工搅拌10min，使溶液打散，再倒入双螺旋挤出机中；
(2)向双螺旋挤出机内添加玻璃纤维和阻燃剂，开启双螺旋挤出机，设置其温度为100-180℃，挤出成型；
(3)将挤出成型的条状物料存放在置料桶中，静置冷却。
9.根据权利要求8所述的一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，低温风冷包括如下步骤：
(1)将所述步骤四得到的条状物料依次排开放置于风冷机中，所述条状物料放置的间距为2-5cm；
(2)开启风冷机，设置温度为20℃，持续风冷50min；
(3)关闭风冷机，取出条状物料，放置在轧锻机中进行压制，制成阻燃聚丙烯塑料。
10.根据权利要求9所述的一种阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，将所述步骤五制得的阻燃聚丙烯塑料捆扎包装，打包存储。
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