CN112250957A - 一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法；无卤阻燃聚丙烯塑料由下述组分组成：60～70质量份聚丙烯接枝共聚物，5～8质量份噁嗪树脂，4～7质量份季戊四醇，1～5质量份癸二酸二丁酯，2～5质量份邻苯二甲酸二异壬酯，2～6质量份空心玻璃珠，2～6质量份甲基膦酸二甲酯，5～9质量份羟基硅油，2～5质量份热稳定剂；本发明通过在聚丙烯分子链上接枝阻燃剂制备得到的无卤阻燃聚丙烯塑料，使聚丙烯分子具有阻燃性，克服了阻燃剂分散的均匀性不易保证、难以避免阻燃成分的流失和直接影响制品的长期阻燃性能的问题。

Description

一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明属高分子化学合成领域，具体涉及一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是丙烯加聚反应而成的聚合物，系白色蜡状材料，外观透明而轻，密度为0.89～0.91g/cm3，易燃，熔点165℃，在155℃左右软化，使用温度范围为-30～140℃，在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀，能在高温和氧化作用下分解，聚丙烯广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、医疗器械、汽车、自行车、零件、输送管道、化工容器等生产，也用于食品、药品包装。
聚丙烯分子链由碳氢元素组成，容易燃烧，不具有阻燃性，在制备聚丙烯材料中，通常会添加阻燃剂，如中国专利CN103467852B公开了一种聚丙烯阻燃塑料，通过在聚丙烯材料中添加三甲硅基甲基膦酸二甲酯、氰尿酸三聚氰胺、氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂，得到一种具有良好的阻燃功能聚丙烯塑料。再如CN107216542B一种无卤阻燃聚丙烯材料，通过在聚丙烯材料中添加由双磷酸哌嗪、季戊四醇双磷酸酯密胺盐、三聚氰胺氰尿酸盐、有机蒙脱土复合而成的无卤复合阻燃剂，得到一种在具有较好的阻燃性能、力学性能以及耐水解析出性能的同时，生产成本较低、生产工序简单的无卤阻燃聚丙烯材料。
上述发明专利均是将阻燃剂以物理混合方法添加入聚丙烯基材中，由于阻燃剂分子与聚丙烯基材之间结合作用较弱，阻燃剂分散的均匀性不易保证，此外也难以避免阻燃成分的流失问题，直接影响制品的长期阻燃性能。基于上述陈述，本发明提出了一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种无卤阻燃聚丙烯塑料及其制备方法，通过在聚丙烯分子链上接枝阻燃剂，使聚丙烯分子具有阻燃性。
本发明的目的在于提供一种无卤阻燃聚丙烯塑料。
本发明的另一目在于是提供上述无卤阻燃聚丙烯塑料的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
无卤阻燃聚丙烯塑料的制备方法如下：
按照重量配比制成：60～70质量份聚丙烯接枝共聚物，5～8质量份噁嗪树脂，4～7质量份季戊四醇，1～5质量份癸二酸二丁酯，2～5质量份邻苯二甲酸二异壬酯，2～6质量份空心玻璃珠，2～6质量份甲基膦酸二甲酯，5～9质量份羟基硅油，2～5质量份热稳定剂在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到无卤阻燃聚丙烯塑料。
所述聚丙烯接枝共聚物，其结构式如下式(I)所示：
Figure BDA0002728698430000021
式中n的取值为24～95。
上述聚丙烯接枝共聚物的制备方法如下：
以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、端羧基聚丙烯与SOCl2进行酰胺化反应，再与异氰脲酸双(丙烯酰氧乙基)酯进行酯化反应，得到聚丙烯接枝共聚物，其中端羧基聚丙烯、SOCl2与异氰脲酸双(丙烯酰氧乙基)酯的摩尔比为1:1:1。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供了一种无卤阻燃聚丙烯塑料，通过在聚丙烯分子链上接枝阻燃剂，使聚丙烯分子具有阻燃性。
(2)本发明提供了一种无卤阻燃聚丙烯塑料，克服了将阻燃剂以物理混合方法添加入聚丙烯基材，由于阻燃剂分子与聚丙烯基材之间结合作用较弱，阻燃剂分散的均匀性不易保证、难以避免阻燃成分的流失和直接影响制品的长期阻燃性能的问题。
附图说明
图1为聚丙烯接枝共聚物的核磁氢谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
将端羧基聚丙烯(5.99g,4.0mmol)和20ml无水四氢呋喃THF加入反应器中，待反应温度升到70℃后，缓慢滴加SOCl2(2.9ml,4.0mmol)，滴加完毕反应2h，结束反应后，减压蒸馏除去SOCl2和THF，得到端羧基聚丙烯酰氯化产物，加适量的甲苯溶解。
将异氰脲酸双(丙烯酰氧乙基)酯(1.48g,4.0mmol)加入到50ml Schlenk瓶中，抽充氮气三次后，N2保护下，一次性注射器加入30ml无水甲苯，升温至70℃，待异氰脲酸(丙烯酰氧乙基)酯完全溶解后注射入1ml吡啶，搅拌30min后，滴加上述端羧基聚丙烯酰氯化产物，升温至80℃继续反应2.5h，产物冷却到室温，经甲苯/甲醇不断溶解/沉淀循环两次后，真空45℃下烘干至恒重，得到聚丙烯接枝共聚物5.19g，产率为69.5％。
实施例2
按照重量配比制成：60质量份聚丙烯接枝共聚物，7质量份噁嗪树脂，6质量份季戊四醇，3质量份癸二酸二丁酯，3质量份邻苯二甲酸二异壬酯，4质量份空心玻璃珠，4质量份甲基膦酸二甲酯，8质量份羟基硅油，5质量份热稳定剂在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到无卤阻燃聚丙烯塑料。
实施例3
按照重量配比制成：65质量份聚丙烯接枝共聚物，6质量份噁嗪树脂，5质量份季戊四醇，2质量份癸二酸二丁酯，3质量份邻苯二甲酸二异壬酯，4质量份空心玻璃珠，4质量份甲基膦酸二甲酯，7质量份羟基硅油，4质量份热稳定剂在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到无卤阻燃聚丙烯塑料。
实施例4
按照重量配比制成：70质量份聚丙烯接枝共聚物，5质量份噁嗪树脂，4质量份季戊四醇，2质量份癸二酸二丁酯，3质量份邻苯二甲酸二异壬酯，4质量份空心玻璃珠，3质量份甲基膦酸二甲酯，6质量份羟基硅油，3质量份热稳定剂在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到无卤阻燃聚丙烯塑料。
对比例1
加工前，将聚丙烯在80℃下真空干燥12h，在双辊温度为155℃的开放式热炼机上加入100wt％聚丙烯，待其熔融包辊后，混炼10min后均匀出片，在平板硫化机上于160℃下热压10min、室温冷压8min、出片，在万能制样机上制备各种标准样条，进行阻燃性能测试。
极限氧指数测试：所用仪器为英国RS公司的FTAII(1600)型极限氧指数仪，测试标准GB/T 2406.2-2009，样条规格100mm×6mm×3mm，一组5-10条，测试前将样条置于温度23±2℃，湿度50±5％环境下调节88h以上。
UL-94垂直燃烧测试：所用仪器为江宁分析仪器厂的CZF-5A水平垂直燃烧测定仪进行UL-94垂直燃烧测试，样条规格为125mm×13mm×3.2mm，一组5-10条，测试标准是UL94ISBN 0-7629-0082-2。测试前将样条置于温度23±2℃，湿度50±5％环境下调节48h以上。
本发明通过极限氧指数和UL-94垂直燃烧测试对无卤阻燃聚丙烯塑料的阻燃性能进行评价，结果如表1所示。
表1为无卤阻燃聚丙烯塑料的阻燃性能。
样品 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
LOI(％) 30.4 29.1 28.0 17.8
UL-94 V-1 V-1 V-1 N.R
从表1可以看出，本发明在聚丙烯聚合物链上接枝具有阻燃效果的有机小分子能明显提高聚丙烯的阻燃性能。通过实施例2～4和比较例1的数据对比可看出，纯PP的LOI仅为17.8％，当在聚丙烯分子链上接枝具有阻燃效果的有机小分子来改性聚苯丙烯时，LOI可以达到30.4％，有效提高聚苯丙烯的阻燃性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无卤阻燃聚丙烯塑料，其特征在于，所述的无卤阻燃聚丙烯塑料由下述组分组成：60～70质量份聚丙烯接枝共聚物，5～8质量份噁嗪树脂，4～7质量份季戊四醇，1～5质量份癸二酸二丁酯，2～5质量份邻苯二甲酸二异壬酯，2～6质量份空心玻璃珠，2～6质量份甲基膦酸二甲酯，5～9质量份羟基硅油，2～5质量份热稳定剂，其中，聚丙烯接枝共聚物具有式(I)所示结构：
Figure FDA0002728698420000011
式中n的取值为25～95。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将60～70质量份聚丙烯接枝共聚物，5～8质量份噁嗪树脂，4～7质量份季戊四醇，1～5质量份癸二酸二丁酯，2～5质量份邻苯二甲酸二异壬酯，2～6质量份空心玻璃珠，2～6质量份甲基膦酸二甲酯，5～9质量份羟基硅油，2～5质量份热稳定剂在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到无卤阻燃聚丙烯塑料。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯塑料，其特征在于，所述聚丙烯接枝共聚物的制备方法包括如下步骤：
以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、端羧基聚丙烯与SOCl2进行酰胺化反应，再与异氰脲酸双(丙烯酰氧乙基)酯进行酯化反应，得到聚丙烯接枝共聚物。
4.根据权利要求3所述的一种无卤阻燃聚丙烯塑料，其特征在于，所述聚丙烯接枝共聚物的制备方法中，端羧基聚丙烯、SOCl2与异氰脲酸双(丙烯酰氧乙基)酯的摩尔比为1:1:1。
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