CN112745570B - 一种聚丙烯无卤阻燃母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯无卤阻燃母粒及其制备方法和应用。该聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，包括如下重量份的组分：均聚低熔指聚丙烯5～20份，茂金属低等规度聚丙烯2～10份，无卤阻燃剂90～113份，其他助剂0～2份；所述均聚低熔指聚丙烯粉为粉状，熔融指数为230℃，2.16kg条件下2～4g/10min，所述茂金属低等规度聚丙烯的等规度为55～65％。本发明通过以粉状的均聚低熔指聚丙烯为载体，同时添加有少量的茂金属低等规度聚丙烯，开发出了一种高光泽、分散度良好的聚丙烯无卤阻燃母粒，且该聚丙烯无卤阻燃母粒在‑40℃下具有优异的抗冲击性能。本发明的聚丙烯无卤阻燃母粒中阻燃剂含量≥75％，具有优异的阻燃效果。

Description

一种聚丙烯无卤阻燃母粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子领域，更具体的，涉及一种聚丙烯无卤阻燃母粒及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯(PP)材料具有密度低、隔热保温性能好、隔音性能好等优点，在建筑保温材料、包装、交通运输等领域应用广泛。高分子聚丙烯遇火剧烈燃烧，其氧指数为17～18之间，极大限制了PP的使用范围。为了避免这种情况发生，有效提高塑料的阻燃性，加入阻燃剂是关键。为了使阻燃剂更好的分散于聚丙烯体系，阻燃剂通常以阻燃母粒的形式添加进聚丙烯材料中。
现有技术中对于聚丙烯无卤阻燃母粒的研究大部分都着眼于无卤阻燃剂的含量或加工工艺。中国专利CN101643649公开了一种膨胀型无卤阻燃剂及采用该阻燃剂的阻燃母粒，阻燃剂母粒的阻燃剂含量较低，仅为50～60％，且该阻燃母粒采用了低分子的二氨基二苯甲烷、磷化物等，容易在聚烯烃树脂中迁移。中国专利申请CN102604226A公开了一种聚丙烯专用无卤阻燃母粒及其制备方法，该聚丙烯专用无卤阻燃母粒中阻燃剂含量能达到90％，但其加工温度为190℃，较高含量的阻燃剂在过高的加工温度中存在分散不良、易降解的问题。
由于无卤阻燃剂添加量的增大，对于聚丙烯材料的韧性有很大影响，特别是低温下韧性，难以维持较高的低温冲击强度。与此同时，随着市场消费水平的不断发展，消费者对于一些家电产品，如暖风机、加热器等有更高的外观要求，希望在保持良好阻燃性能的情况下，外观光泽度更高。而现有技术对于聚丙烯无卤阻燃母粒的高光泽均无相关报道。
因此，需要开发出一种具有优异光泽度、分散性，兼具良好低温韧性的聚丙烯无卤阻燃母粒。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的光泽度低、分散差、低温韧性差的缺陷，提供一种聚丙烯无卤阻燃母粒，该聚丙烯无卤阻燃母粒具有较高的光泽度、良好的分散性，同时具有较高的低温冲击强度。
本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯无卤阻燃母粒的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯无卤阻燃母粒的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种聚丙烯无卤阻燃母粒，包括如下重量份的组分：
均聚低熔指聚丙烯5～20份，
茂金属低等规度聚丙烯2～10份，
无卤阻燃剂90～113份，
其他助剂0～2份；
所述均聚低熔指聚丙烯为粉状，熔融指数为230℃，2.16kg条件下2～4g/10min，
所述茂金属低等规度聚丙烯的等规度为55～65％。
均聚低熔指聚丙烯粉的熔融指数的检测方法按照ISO 1133-1-2011；
茂金属低等规度聚丙烯的等规度的检测方法按照GB/T 2412-2008。
本发明的聚丙烯无卤阻燃母粒以均聚低熔指聚丙烯为载体，同时添加有少量的茂金属低等规度聚丙烯，由于茂金属低等规度聚丙烯的流动性非常好，与聚丙烯无卤阻燃母粒中其它相的流动性差异较大，在聚丙烯无卤阻燃母粒注塑的过程中，茂金属低等规度聚丙烯易最先注塑到模具表面形成凝固层形成高光面，达到较高的光泽度。
所述茂金属低等规度聚丙烯的等规度为55～65％，较低的等规度给聚丙烯无卤阻燃母粒带来了优异的耐低温冲击性能。若茂金属聚丙烯的等规度过高，则其结晶度较高，刚性过高，制得的聚丙烯无卤阻燃母粒耐冲击性能差。
与此同时，本发明中以粉状的均聚低熔指聚丙烯树脂为基体，由于无卤阻燃剂的物理状态一般也为粉末状，无卤阻燃剂能够更均匀地分散于粉状的均聚低熔指聚丙烯树脂中，达到良分散的效果，获得分散性更好的聚丙烯无卤阻燃母粒。
优选地，所述均聚低熔指聚丙烯的熔融指数为230℃，2.16kg条件下3.5g/10min。
优选地，所述茂金属低等规度聚丙烯的等规度为60％。
发明人研究发现，当均聚低熔指聚丙烯的熔融指数为230℃，2.16kg条件下3.5g/10min，茂金属低等规度聚丙烯的等规度为60％时，聚丙烯无卤阻燃母粒的分散度和光泽度更优。
优选地，所述均聚低熔指聚丙烯的平均粒径为100～300μm。
在平均粒径100～300μm的范围下，无卤阻燃剂能够与均聚低熔指聚丙烯更好的分散、混合。
所述无卤阻燃剂为哌嗪磷酸盐、三聚氰胺及衍生物和无机金属锌化合物的混合物。
优选地，所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪、焦磷酸三聚氰胺和氧化锌的混合物。
焦磷酸哌嗪、焦磷酸三聚氰胺或氧化锌中任一组分均在聚丙烯体系中具有良好的分散性；焦磷酸哌嗪、焦磷酸三聚氰胺和氧化锌的混合物作为聚丙烯体系的无卤阻燃剂，具有更优的的耐温性和阻燃效果。
更优选地，所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪58～68重量份、焦磷酸三聚氰胺28～37重量份、氧化锌4～8重量份。
所述其他助剂为抗氧化剂和/或润滑剂。
优选地，所述其他助剂为0～1重量份的抗氧剂和0～1重量份的润滑剂。
优选地，所述抗氧剂主抗氧剂和辅抗氧剂。
可选的，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和/或硫醚类抗氧剂。
优选地，所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂、酰胺类润滑剂中的一种或几种。
本发明还保护上述聚丙烯无卤阻燃母粒的制备方法，包括如下步骤：
将均聚低熔指聚丙烯粉、茂金属低等规度聚丙烯、无卤阻燃剂、其他助剂混合后加至挤出机，经熔融造粒，得到所述聚丙烯无卤阻燃母粒。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为180～210℃。
本发明还保护上述聚丙烯无卤阻燃母粒在制备家用电器、电子电器中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过以粉状的均聚低熔指聚丙烯为载体，同时添加有少量的茂金属低等规度聚丙烯，开发出了一种高光泽、分散度良好的聚丙烯无卤阻燃母粒，且该聚丙烯无卤阻燃母粒在-40℃下具有优异的抗冲击性能。本发明的聚丙烯无卤阻燃母粒中阻燃剂含量≥75％，具有优异的阻燃效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可通过市售得到，具体如下：
Figure BDA0002837585140000041
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1～15
实施例1～15的聚丙烯无卤阻燃母粒中各组分的含量如表1所示。
其制备方法为：根据表1将各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备得到聚丙烯无卤阻燃母粒；其中，双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃。
表1实施例1～15的聚丙烯无卤阻燃母粒的组分含量(重量份)
Figure BDA0002837585140000051
表1续实施例1～15的聚丙烯无卤阻燃母粒的组分含量(重量份)
Figure BDA0002837585140000052
对比例1～8
对比例1～8的聚丙烯无卤阻燃母粒中各组分的含量如表2所示。
其制备方法为：根据表2将各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备得到聚丙烯无卤阻燃母粒；其中，双螺杆挤出机的挤出温度为180～210℃。
表2对比例1～8的聚丙烯无卤阻燃母粒的组分含量(重量份)
Figure BDA0002837585140000061
性能测试
对上述实施例及对比例制备的聚丙烯无卤阻燃母粒进行性能测试，测试方法如下：
光泽度：将各聚丙烯无卤阻燃母粒制成100mm*100mm*2mm的方板，使用光泽度仪检测60°的光泽度。
分散系数：将各聚丙烯无卤阻燃母粒制成100mm*100mm*1mm的方板，通过二次原相仪对表面进行观察，二次原相仪量化出2mm*2mm面积上出现的黑斑数量，根据表面黑斑的数量分为10个等级，1级黑斑数量为＜2个，2-10级黑斑数量依次为2或3个，4或5个，6或7个，8或9个，10或11个、12或13个、14或15个、16或17个、≥18个；根据分散系数评判丙烯无卤阻燃母粒的分散度，1级最好，10级最差。
-40℃缺口冲击强度：将各聚丙烯无卤阻燃母粒注塑成100mm*100mm*2mm的方板，然后将方板放入温度-40℃强制对流烘箱中，按照ISO 180:2000方法检测冲击强度，单位为kJ/m2。
测试结果
实施例1～15的测试结果见表3，对比例1～8的测试结果见表4。
表3实施例1～15的性能测试结果
Figure BDA0002837585140000062
Figure BDA0002837585140000071
由表3的测试结果可以看出，本发明各实施例的聚丙烯无卤阻燃母粒均具有良好的分散性，分散度≤5，优异的光泽度，光泽度≥50，以及良好的低温冲击强度，-40℃缺口冲击强度≥3.0kJ/m2。
由实施例1～5，均聚低熔指聚丙烯的熔融指数优选为230℃，2.16kg条件下3.5g/10min，添加量优选为5～10份；由实施例1、实施例6～9，茂金属低等规度聚丙烯的等规度优选为60％，添加量优选为5～10份。在上述条件下，聚丙烯无卤阻燃母粒具有更优的光泽度、分散度和更高的低温冲击强度。
由实施例10～14，可以看出，当无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪、焦磷酸三聚氰胺和氧化锌的混合物时，聚丙烯无卤阻燃母粒的分散系数更小，且光泽度和-40℃缺口冲击强度更高。更优的，无卤阻燃剂由焦磷酸哌嗪58～68重量份、焦磷酸三聚氰胺28～37重量份、氧化锌4～8重量份组成。
表4对比例1～8的性能测试结果
Figure BDA0002837585140000072
对比例1中，粉状的均聚低熔指聚丙烯替换为粒状的聚丙烯，对比例2中，均聚低熔指聚丙烯替换为熔融指数12g/10min的聚丙烯，对比例3中，均聚低熔指聚丙烯含量过少，对比例4中，均聚低熔指聚丙烯混合了部分高熔指聚丙烯；对比例1～4的聚丙烯无卤阻燃母粒均分散性差，分散系数达到7级以上，低温下韧性差，-40℃缺口冲击强度分别仅为2.0kJ/m2、2.3kJ/m2、2.1kJ/m2、2.5kJ/m2。对比例5中茂金属聚丙烯的等规度＜55％，对比例6中茂金属聚丙烯的等规度＞65％，制得的聚丙烯无卤阻燃母粒光泽度均≤45，无法达到高光泽的实际需求。对比例7～8中，茂金属低等规度聚丙烯添加量为0或过多，一方面，影响了聚丙烯无卤阻燃母粒的光泽度、低温韧性，另一方面也使得聚丙烯无卤阻燃母粒的分散度较差。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，包括如下重量份的组分：
均聚低熔指聚丙烯5～20份，茂金属低等规度聚丙烯2～10份，无卤阻燃剂90～113份，其他助剂0～2份；
所述均聚低熔指聚丙烯为粉状，平均粒径为100～300μm，熔融指数为230℃，2.16kg条件下2～4g/10min，
所述茂金属低等规度聚丙烯的等规度为55～65％。
2.根据权利要求1所述聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，所述均聚低熔指聚丙烯的熔融指数为230℃，2.16kg条件下3.5g/10min。
3.根据权利要求1所述聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，所述茂金属低等规度聚丙烯的等规度为60％。
4.根据权利要求1所述聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，所述无卤阻燃剂为哌嗪磷酸盐、三聚氰胺及衍生物和无机金属锌化合物的混合物。
5.根据权利要求4所述聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪、焦磷酸三聚氰胺和氧化锌的混合物。
6.根据权利要求5所述聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪58～68重量份、焦磷酸三聚氰胺28～37重量份、氧化锌4～8重量份。
7.根据权利要求1所述聚丙烯无卤阻燃母粒，其特征在于，所述其他助剂为抗氧化剂和/或润滑剂。
8.权利要求1～7任一项所述聚丙烯无卤阻燃母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将均聚低熔指聚丙烯粉、茂金属低等规度聚丙烯、无卤阻燃剂、其他助剂混合后加至挤出机，经熔融造粒，得到所述聚丙烯无卤阻燃母粒。
9.权利要求1～7任一项所述聚丙烯无卤阻燃母粒在制备家用电器、电子电器中的应用。
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