CN112457576A - 一种改性pp材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性PP材料及其制备方法与应用，由包括如下重量份的原料制成：PP树脂：40.2‑57.2份；阻燃剂：12‑20份；阻燃协效剂：5‑10份；滑石粉：20份；抑烟剂：3‑5份；物理型吸附剂：1‑2份；化学型除味剂：1‑2份；抗氧剂：0.4份；润滑剂：0.4份，其中，所述的化学型吸附剂制备方法为：将孔径在100‑500um的活性炭浸渍在浓度为1‑2mol/L硝酸银溶液中，在50‑70℃环境下静置48‑72h，使硝酸银溶液充分浸入到活性炭的孔洞内即得。本发明所述的改性PP材料具有低烟密度、低气味、低VOC、低收缩、阻燃特点。

Description

一种改性PP材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其是涉及一种改性PP材料及其制备方法与应用。
背景技术
PP(聚丙烯)作为五大通用塑料之一，由于其质轻、耐腐蚀、价格低廉等优点，被广泛应用于家电、汽车、建筑工业、卫浴家居等领域，但是PP易燃，放热量大且伴有熔滴，严重限制了其应用范围。传统的阻燃改性PP材料需要加入大量阻燃剂，阻燃剂通常包括溴系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、磷氮溴复合型阻燃剂，这些阻燃剂在挤出机加工造粒过程中会产生溴化物、硫化物、氮化物等小分子物质，所以大部分阻燃改性PP材料气味高，VOC含量高，不适用于对气味、VOC要求较高的汽车制造行业。此外，传统阻燃改性PP材料接触“着火源”时，阻燃剂受热会产生小分子副产物，同时伴有浓烟产生，烟密度过高，不适用于类似汽车的密闭空间。某些新型阻燃PP材料接触“着火源”时，烟密度较低，但是材料收缩率过高，制件成型后收缩比例较大，导致制件无法装配。目前市面上暂时没有一款可以同时兼顾低烟密度、低气味、低VOC、低收缩四项性能的阻燃改性PP材料。市面上汽车行业使用的阻燃改性PP材料普遍存在气味大、VOC含量高、阻燃时烟密度大、收缩率大等问题。
中国专利CN211493052 U公开了一种阻燃PP建筑模板，这种阻燃PP建筑模板收缩率低、阻燃性能稳定，但是材料气味大、VOC含量高、阻燃时烟密度大。中国专利CN105440443 A公开了一种碳酸钙填充的无卤阻燃PP材料，这种阻燃PP材料烟密度低，但是材料本身气味大、VOC含量高，同时收缩率大。中国专利CN 106543562 A公开了一种含氮硅硼无卤阻燃剂与DOPO协效阻燃PP/EVA复合材料，这种阻燃PP/EVA复合材料烟密度低，但是材料本身气味大、VOC含量高，同时收缩率大。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种改性PP材料，目的在于改善阻燃改性PP材料烟密度大、气味大、VOC含量高、收缩率大的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种改性PP材料，由包括如下重量份的原料制成：
PP树脂：40.2-57.2份；
阻燃剂：12-20份；
阻燃协效剂：5-10份；
滑石粉：20份；
抑烟剂：3-5份；
物理型吸附剂：1-2份；
化学型除味剂：1-2份；
抗氧剂：0.4份；
润滑剂：0.4份；
其中，所述的化学型吸附剂制备方法为：将孔径在100-500um的活性炭浸渍在浓度为1-2mol/L硝酸银溶液中，在50-70℃环境下静置48-72h，使硝酸银溶液充分浸入到活性炭的孔洞内即得。
进一步的，所述阻燃剂由十溴二苯乙烷与锑白按照3：1比例复配而得的阻燃剂。
进一步的，所述物理型吸附剂为硅酸盐类多孔吸附剂，优选为硅藻土和或多孔硅酸镁，孔径在10-50um之间。
进一步的，所述阻燃协效剂为金属氢氧化物。如：氢氧化镁、氢氧化铝等。
进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按照1:1比例复配的抗氧剂；所述的受阻酚类抗氧剂选自THANOX 1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的一种或两种以上；所述的磷酸酯类抗氧剂选自THANOX 168、抗氧剂Y-002、抗氧剂X-002中的一种或两种以上。
进一步的，所述的润滑剂为酰胺类润滑剂，如芥酸酰胺、EBS B50等。
本发明还提供一种上述改性PP材料的制备方法，具体包括如下步骤：
将PP树脂与阻燃剂、阻燃协效剂、滑石粉、抑烟剂、物理型吸附剂、化学型除味剂、抗氧剂、润滑剂放入高混机内混合均匀然后从挤出机的主喂料口喂入，在挤出机中熔融、挤出、造粒，得到改性PP材料。
进一步的，所述的挤出机优选为双螺杆挤出机，所述的熔融的温度为190-230℃。
本发明还提供一种上述的改性PP材料用于汽车用制造行业，特别用于汽车的内饰部件的制备。
相对于现有技术，本发明所述的透明阻燃抗静电ABS材料及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明改性PP材料，通过加入阻燃剂十溴二本乙烷和锑白，使PP材料达到阻燃V-0。所用的阻燃剂添加量为12-20％，低于12％时阻燃达不到V-0，高于20％时，阻燃时产生的烟气过多。
(2)本发明的改性PP材料，通过加入阻燃协效剂提高阻燃剂的阻燃效率，减少阻燃剂的使用量，保证材料阻燃稳定性。
(3)本发明的改性PP材料，通过加入片层状结构的滑石粉使阻燃材料的收缩率降到0.9％以内。滑石粉的片层状结构抑制PP分子链的蜷曲、收缩，从而降低材料的收缩率。
(4)本发明的改性PP材料，通过加入抑烟剂使PP材料在接触着火源时迅速成碳，材料表面形成致密的碳层，防止阻燃剂燃烧副产物从材料中逸出，从而降低阻燃PP材料的烟密度。
(5)本发明的改性PP材料，所加入物理型吸附剂吸附是多孔球状结构，比表面积大，可以有效吸附改性PP材料在挤出级中加工过程中产生的甲醛、乙醛、甲苯等挥发性有机物，降低材料的VOC含量。
(6)本发明的改性PP材料，所加入的化学型除味剂的载体是多孔结构的活性炭，可以有效吸附阻燃剂加工过程中产生的溴化物，溴化物与活性炭孔洞内的硝酸银溶液反应生成溴化银沉淀，防止溴化物的二次逸出，从而有效降低了材料中可挥发性溴化物的含量，降低了材料的气味。所述溴化物以溴化氢(HBr)为例，其与化学性除味剂反应方程式为：HBr+AgNO3＝AgBr↓(沉淀物)+HNO3。
(7)本发明的改性PP材料，通过加入抗氧剂防止PP材料在挤出级加工过程中受热分解。
(8)本发明的改性PP材料，通过加入润滑剂改善材料的加工性能，保证材料可以通过挤出机顺利加工、造粒。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
本发明实施例和对比例中PP树脂选用的是：型号：PP 548RQ，生产厂家为中沙天津石化有限公司；
本发明实施例和对比例中阻燃剂选用的是：十溴二苯乙烷，生产厂家为济南紫光化工有限公司；
本发明实施例和对比例中阻燃协效剂选用的是：锑白，生产厂家为山东登诺新材料科技有限公司；
本发明实施例和对比例中滑石粉选用的是：型号：TYT-777A，生产厂家为海城添源化工有限责任公司；
本发明实施例和对比例中抑烟剂选用的是：型号：Charmax XC 100,生产厂家为广州埃登达化工有限公司；
本发明实施例和对比例中物理型吸附剂选用的是：型号：JHD-100A，生产厂家为宁波孚美化工；
本发明实施例和对比例中抗氧剂选用的是：型号：THANOX 1010，厂家：巨奇塑胶江苏有限公司；型号：THANOX 168，厂家：巨奇塑胶江苏有限公司，按照1:1比例复配得到烦人抗氧剂；
本发明实施例和对比例中润滑剂选用的是：型号：EBS B50，生产厂家为上海贝青利实业发展有限公司；
本发明实施例中活性炭选用的是：椰壳活性炭，生产厂家为天津瑞能环保设备有限公司；
本发明实施例中硝酸银选用的是：硝酸银(分析纯)，生产厂家为河南欣之源化工产品有限公司。本发明实施例中硝酸银溶液是用硝酸银与蒸馏水配置的，使用容器为500ml容量瓶。
下面结合实施例来详细说明本发明。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度190-200℃，二区温度190-200℃，三区温度200-210℃，四区温度200-210℃，五区温度210-220℃，六区温度210-230℃，七区温度220-230℃，八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，主机转速300-380转/分钟。
实施例1-3
一种改性PP材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将PP树脂与阻燃剂、阻燃协效剂、滑石粉、抑烟剂、物理型吸附剂、化学型除味剂、抗氧剂、润滑剂放入高混机内混合均匀后从挤出机的主喂料口喂入，在挤出机中熔融、挤出、造粒、得到改性PP材料。
实施例1-3中化学型除味剂的制备方法为：将孔径在100um的活性炭浸渍在浓度为1mol/L硝酸银溶液中，在50℃环境下静置48h，使硝酸银溶液充分浸入到活性炭的孔洞内即得。
对比例1-2
一种阻燃改性PP，原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机主喂料口中，双螺杆机熔融挤出，造粒后干燥。所述组分均为现有技术。
表1实施例和对比例的改性PP材料的原料配方(按质量百分比)
Figure BDA0002749152000000061
Figure BDA0002749152000000071
表2实施例和对比例的改性PP材料的测试数据
Figure BDA0002749152000000072
对比例的材料为目前市场上通用的阻燃改性PP材料，采用普遍的配方及加工工艺，平行对比材料的烟密度、气味等级、VOC含量、收缩率等性能，相比之下，实施例具有接触着火源时烟密度低、材料本身气味低、VOC含量低、收缩率低等优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性PP材料，其特征在于：由包括如下重量份的原料制成：
PP树脂：40.2-57.2份；
阻燃剂：12-20份；
阻燃协效剂：5-10份；
滑石粉：20份；
抑烟剂：3-5份；
物理型吸附剂：1-2份；
化学型除味剂：1-2份；
抗氧剂：0.4份；
润滑剂：0.4份；
其中，所述的化学型吸附剂制备方法为：将孔径在100-500um的活性炭浸渍在浓度为1-2mol/L硝酸银溶液中，在50-70℃环境下静置48-72h，使硝酸银溶液充分浸入到活性炭的孔洞内即得。
2.根据权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于：所述阻燃剂由十溴二苯乙烷与锑白按照3：1比例复配而得的阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于：所述物理型吸附剂为硅酸盐类多孔吸附剂，优选为硅藻土和或多孔硅酸镁，孔径在10-50um之间。
4.根据权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于：所述阻燃协效剂为金属氢氧化物。
5.根据权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按照1:1比例复配的抗氧剂；所述的受阻酚类抗氧剂选自THANOX 1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的一种或两种以上；所述的磷酸酯类抗氧剂选自THANOX 168、抗氧剂Y-002、抗氧剂X-002中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于：所述的润滑剂为酰胺类润滑剂。
7.根据权利要求1所述的改性PP材料，其特征在于：所述的滑石粉为微观结构为片层状的滑石粉。
8.权利要求1-7任一所述的改性PP材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将PP树脂与阻燃剂、阻燃协效剂、滑石粉、抑烟剂、物理型吸附剂、化学型除味剂、抗氧剂、润滑剂放入高混机内混合均匀然后从挤出机的主喂料口喂入，在挤出机中熔融、挤出、造粒，得到改性PP材料。
9.根据权利要求8所述的改性PP材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融的温度为190-230℃。
10.一种权利要求1-9任一所述改性PP材料在汽车用制造行业中的应用，特别用于汽车的内饰部件的制备。
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