CN112724535B - 一种高灼热丝阻燃ppe/pp复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高灼热丝阻燃ppe/pp复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料及其制备方法和应用，按重量份计，包括组分：PPE树脂20份~50份；共聚PP树脂20份~50份；相容剂5份~10份；溴锑阻燃剂15份~30份；硫酸钡10份~25份。本发明选用特定乙烯含量的共聚PP树脂与PPE树脂作为基体树脂，通过添加硫酸钡与特定配比的溴锑体系的阻燃剂协效作用，显著提高PPE/PP复合材料的阻燃性能和GWIT性能，制备得到高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，达到UL94 V‑0（2.0mm）阻燃等级，且可通过825℃GWIT测试，同时具有优异的抗冲击性能，满足大功率电子电器对高性能阻燃材料的需求。

Description

一种高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚苯醚（PPE）是一种高性能热塑性工程塑料，具有良好的力学性能、化学稳定性、耐热性能等，但存在耐溶剂性能差、缺口冲击敏感、熔体粘度大等缺点，一般都作为合金来使用。而作为通用塑料的聚丙烯（PP），其物理机械性能与耐热性方面较差，但在加工性、耐油性、耐酸碱腐蚀性以及成本上优势明显。通过制备PPE/PP合金，综合了PPE和PP两种材料的优点，进一步拓宽材料的应用，可广泛应用于电子电器领域。
电器在使用的过程中，特别是大功率器如：排插、暖风机等，可能会发生电流过载或短路问题，此时电器中的电线或电热丝的温度急剧升高，容易引发电器塑料起火，甚至引发火灾。因此，对于使用在大功率电器中的材料，要求要有优良的阻燃性能和高灼热丝性能，在遇到上述情况时，塑料部件能够具有自熄功能或完全不发生明火。另外，在电子电器领域（特别是大型电器外壳）应用的材料，除了对阻燃性能有高要求，还要求材料具有很好的力学强度，能够防止电器在使用过程中受损。
传统PPE/PP合金材料是通过添加磷系阻燃剂提高材料的阻燃性能，但阻燃剂的添加往往会很大程度上影响材料的力学性能，尤其是抗冲击性能，且灼热丝温度（GWIT值）不高，无法达到使用要求。目前对于综合性能优异的高灼热丝阻燃材料仍有着较大需求。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，能通过825℃GWIT测试，且抗冲击性能优。
本发明的另一目的在于提供上述高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，按重量份计，包括以下组分：
PPE树脂 20份~50份；
共聚PP树脂 20份~50份；
相容剂 5份~10份；
溴锑阻燃剂 15份~30份；
硫酸钡 10份~25份。
所述的PPE树脂的数均分子量分布为20000-60000。
本发明采用的共聚PP树脂为乙烯-丙烯共聚，其中，乙烯含量为5%~15%；乙烯含量太低，材料抗冲击性能差；乙烯含量过高，影响材料的阻燃性能；优选的，所述的共聚PP树脂在230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为3~50g/10min。所述熔体流动速率参照标准ISO1133-1-2011进行测定。
所述的相容剂选自马来酸酐接枝PPE或马来酸酐接枝SEBS中的任意一种。优选的，所述的相容剂选自马来酸酐接枝SEBS。
本发明所述的溴锑阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑按重量比（2.8~4.5）：1复配。
所述的硫酸钡的粒径D90为0.1~8微米。本发明通过添加硫酸钡，与溴锑阻燃剂有很好的协效阻燃作用，且可以显著提高材料的GWIT性能；本发明采用的硫酸钡为球状结构，不影响材料的力学性能。优选的，所述的硫酸钡的粒径D90为0.1~5微米，硫酸钡的粒径过大，反而会使材料的GWIT降低。
根据材料性能需求，本发明的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，按重量份数计，还包括0~5份助剂；所述助剂选自抗氧剂或润滑剂中的至少一种。
合适的抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇、β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯中的至少一种；所述的润滑剂选自芥酸酰胺、硬脂酸锌或硅油中的至少一种。
本发明还提供了上述高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将各组分混合均匀，投入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机加温熔融后，通过模口挤出成条，再水冷风干，切粒，制得高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料；其中，挤出机温度为170℃~200℃；转速为250rpm~600rpm。
本发明还提供了上述高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料的应用，可应用于电子电器领域，具体可用于暖风机、插头插座、电池外壳或充电器外壳等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明选用特定乙烯含量的共聚PP树脂与PPE树脂作为基体树脂，通过添加硫酸钡与特定配比的溴锑体系的阻燃剂协效作用，显著提高PPE/PP复合材料的阻燃性能和GWIT性能，制备得到高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，达到UL94 V-0（2.0mm）阻燃等级，且可通过825℃GWIT测试，同时具有优异的抗冲击性能，满足大功率电子电器对高性能阻燃材料的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
PPE树脂1：PPE LXR040，蓝星化工有限公司，数均分子量30000~38000；
PPE树脂2：PPE PX100L，三菱化工，数均分子量44000~52000；
共聚PP树脂1：乙烯含量为13%，在230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为20g/10min；
共聚PP树脂2：乙烯含量为8%，在230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为10g/10min；
共聚PP树脂3：乙烯含量为18 %，在230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为3 g/10min；
均聚PP树脂：PP HP500N；
相容剂：马来酸酐接枝SEBS，市购；
十溴二苯乙烷：市购；
三氧化二锑：市购；
硫酸钡1：粒径D90为1~2微米；
硫酸钡2：粒径D90为6~8微米；
硫酸钡3：粒径D90为10~12微米；
滑石粉：粒径D90为1~2微米；
云母粉：粒径D90为1~2微米；
抗氧剂：四[β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇，市购；
实施例和对比例的PPE/PP复合材料的制备方法：
按照配比，将各组分混合均匀，投入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机加温熔融后，通过模口挤出成条，再水冷风干，切粒，制得高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料；其中，挤出机温度为170℃~200℃；转速为250rpm~600rpm。
相关性能的测试方法：
GWIT测试：参照标准GB/T 5169.13-2013进行测试；
阻燃等级测试：按UL94标准测试，样条厚度2.0mm；
悬臂梁缺口冲击强度测试：参照标准ISO 178-2010进行测试；
表1：实施例1~6中各组份的具体配比（按重量份计）和性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
PPE树脂1 30 30 30 30
PPE树脂2 35 40
共聚PP树脂1 50 50 50 40
共聚PP树脂2 50 45
相容剂 5 5 5 5 5 5
十溴二苯乙烷 18 12 18 18 16 20
三氧化二锑 6 4 6 6 4 6
硫酸钡1 20 20 20 15 25
硫酸钡2 20
抗氧剂 0.5 0.5
GWIT/℃ 875 850 850 825 825 875
UL94阻燃等级 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
悬臂梁缺口冲击强度/kJ/m<sup>2</sup> 30 33 28 24 25 24
表2：对比例1~9中各组份的具体配比（按重量份计）和性能测试结果
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7 对比例8 对比例9 对比例10
PPE树脂1 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
共聚PP树脂1 50 50 50 50 50 50 50 50
共聚PP树脂3 50
均聚PP树脂 50
相容剂 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
十溴二苯乙烷 16 20 18 18 18 18 18 18 12 /
三氧化二锑 8 4 6 6 6 6 6 6 4 /
硫酸钡1 20 20 20 20 / / 20
硫酸钡3 20
滑石粉 20
云母粉 20
GWIT/℃ 825 825 800 750 750 800 800 750 750 800
UL94阻燃等级 V-1 V-1 V-0 V-1 V-1 V-1 V-0 V-0 V-2 HB
悬臂梁缺口冲击强度/kJ/m<sup>2</sup> 29 20 10 8 9 38 3 30 33 35
由上述实施例可看出，本发明要求的组分配比制得PPE/PP复合材料，厚度2.0mm即能达到UL94 V-0阻燃等级，且GWIT达到825℃以上，同时冲击强度高，具有很好的抗冲击性能。
对比例1/2与实施例1比较，十溴二苯乙烷与三氧化二锑的配比不在要求范围，材料的阻燃性能差，无法达到V-0阻燃等级；对比例3采用粒径过大的硫酸钡，反而会使复合材料的GWIT降低，且抗冲击性能差；对比例4/5，添加滑石粉或云母粉，并无提升GWIT的效果，且反而会影响材料的阻燃性能和冲击强度；对比例6，PP树脂的乙烯含量过高，虽然冲击强度较高，但会影响材料的阻燃性能；对比例7，采用均聚PP树脂，材料GWIT低，且抗冲击性能差；对比例8/9与实施例1/2比较可看出，添加硫酸钡能够显著提高材料的GWIT，具有协效阻燃作用，且不影响材料的抗冲击性能。

Claims (9)

1.一种高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
PPE树脂 20份~50份；
共聚PP树脂 20份~50份；
相容剂 5份~10份；
溴锑阻燃剂 15份~30份；
硫酸钡 10份~25份；
所述的共聚PP树脂为乙烯-丙烯共聚，其中，乙烯含量为5%~15%；
所述的溴锑阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑按重量比（2.8~4.5）：1复配。
2.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，所述的PPE树脂的数均分子量分布为20000~60000。
3.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，所述的共聚PP树脂在230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为3~50g/10min。
4.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，所述的相容剂选自马来酸酐接枝PPE或马来酸酐接枝SEBS中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，所述的硫酸钡的粒径D90为0.1~8微米。
6.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，所述的硫酸钡的粒径D90为0.1~5微米。
7.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料，其特征在于，按重量份计，还包括0~5份助剂；所述助剂选自抗氧剂或润滑剂中的至少一种。
8.根据权利要求1~7任一项所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比，将各组分混合均匀，投入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机加温熔融后，通过模口挤出成条，再水冷风干，切粒，制得高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料；其中，挤出机温度为170℃~200℃；转速为250rpm~600rpm。
9.根据权利要求1~7任一项所述的高灼热丝阻燃PPE/PP复合材料的应用，其特征在于，用于电子电器领域。
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