CN112759827B - 阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112759827B
CN112759827B CN201911002654.7A CN201911002654A CN112759827B CN 112759827 B CN112759827 B CN 112759827B CN 201911002654 A CN201911002654 A CN 201911002654A CN 112759827 B CN112759827 B CN 112759827B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polypropylene
flame retardant
flame
polypropylene composition
composition according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911002654.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112759827A (zh
Inventor
于芳
梁文斌
马伊
张寅灵
张春波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Original Assignee
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Energy Investment Corp Ltd, National Institute of Clean and Low Carbon Energy filed Critical China Energy Investment Corp Ltd
Priority to CN201911002654.7A priority Critical patent/CN112759827B/zh
Publication of CN112759827A publication Critical patent/CN112759827A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112759827B publication Critical patent/CN112759827B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • C08J9/10—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing nitrogen, the blowing agent being a compound containing a nitrogen-to-nitrogen bond
    • C08J9/102—Azo-compounds
    • C08J9/103—Azodicarbonamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C08J9/0019—Use of organic additives halogenated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C08J9/0023—Use of organic additives containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C08J9/0028—Use of organic additives containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0095—Mixtures of at least two compounding ingredients belonging to different one-dot groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • C08J9/08—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/122—Hydrogen, oxygen, CO2, nitrogen or noble gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/02—CO2-releasing, e.g. NaHCO3 and citric acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/04—N2 releasing, ex azodicarbonamide or nitroso compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/06—CO2, N2 or noble gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/08—Supercritical fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2451/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2451/06—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2487/00—Characterised by the use of unspecified macromolecular compounds, obtained otherwise than by polymerisation reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K2003/026—Phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K3/2279—Oxides; Hydroxides of metals of antimony
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/02—Halogenated hydrocarbons
    • C08K5/03—Halogenated hydrocarbons aromatic, e.g. C6H5-CH2-Cl
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/06—Ethers; Acetals; Ketals; Ortho-esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34922—Melamine; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明涉及阻燃塑料领域，公开了一种阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。该阻燃聚丙烯组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂等；聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应。本发明的阻燃聚丙烯组合物能够制备具有较大发泡倍率且力学性能较好的所述阻燃性发泡聚丙烯。

Description

阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃塑料领域，具体涉及一种阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。
背景技术
以聚丙烯(PP)为基体制备的发泡材料具有质量轻、缓冲性能好、耐热性和保温性优良的特点，可广泛应用于汽车、包装和隔热材料等多个领域。与传统的聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)发泡材料相比，PP有以下优势：(1)优良的耐热性：发泡PS通常在80℃下使用，发泡PE也仅能耐70-80℃，而发泡PP能耐120℃；(2)优良的机械性能；(3)良好的热绝缘性：由于发泡PP热导率比发泡PE低，具有良好的热绝缘性，因此可用作高级隔热保温材料；(4)加工性能好：发泡PP在室温下具有300％的高伸长率，在120℃时，其伸长率可达1000％，因此发泡PP制件可在120℃温度下进行二次加工；(5)发泡PP具有高冲击能量吸收能力和良好回弹性；(6)良好的耐化学腐蚀性；(7)良好的耐应力开裂性能，耐食用油，满足油腻食品包装的需求；(8)可回收再生：由于PP分子链上存在一个甲基，其降解性能明显优于PS和PE。基于上述优点，聚丙烯发泡材料在许多工业领域的应用前景非常广阔。
然而，聚丙烯的极限氧指数低，易燃烧，燃烧时放热多并伴有熔滴，而且在点燃后离开火源火还能保持自燃，极易传播火焰，从而带来安全隐患。因此极大限制了其在一些对阻燃性能要求较严格的电气工程、汽车构件、家电零部件、建筑领域中的应用。此外，采用普通聚丙烯进行发泡时，由于聚丙烯的线性结构，熔体强度小、无法包裹住气泡，容易造成发泡过程气体逃逸现象，从而导致泡孔塌陷、气泡合并，发泡成形难。要制备高发泡倍率且泡孔均匀的聚丙烯发泡材料，需要改善聚丙烯材料的熔体强度。
CN108485067A公开了一种阻燃性发泡聚丙烯珠粒，包括如下组分：聚丙烯100份，发泡剂0.46-0.7份，色母7.3-11份，阻燃剂0.46-0.7份和抗氧化剂3.8-4.8份。所制备的阻燃性发泡聚丙烯珠粒的燃烧速率低于国家标准GB8410-2006对于内饰材料不高于每分钟100毫米燃烧速度的要求。该发明通通过机械混合的方法将阻燃剂添加到聚丙烯中，成本较低廉，但缺点在于阻燃剂的加入可能与聚丙烯相容性较差，从而阻燃效果不持久。
CN107915901A公开了一种聚丙烯环保阻燃泡沫材料及其制备方法，包括以下原料：硅藻土、聚丙烯、发泡剂、纳米TiO2、磷系膨胀型阻燃剂、羧基化聚丙烯、过氧化二异丙苯、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硬脂酸。所使用磷系膨胀型阻燃剂是一种环保的绿色阻燃剂，其体系自身具有协同作用，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。该方法将阻燃剂通过化学方法结合到聚丙烯的主链或侧链上，使改性的聚丙烯具有阻燃性，但制备工艺复杂，成本较高。
另外，现有技术的聚丙烯熔体改性剂来提高聚丙烯的发泡倍率，但发泡聚丙烯制品的力学性能较差，而且也存在与发泡聚丙烯中的阻燃剂相容性差的问题，这也现在了发泡塑料的应用。
因此，如何获得同时具备较高发泡倍率、持久阻燃性能且力学性能较高的发泡聚丙烯制品，是本领域亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。
本发明的第一方面提供了一种阻燃聚丙烯组合物，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；
所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应；
配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯和/或聚环氧乙烷；
配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，所述含胺基物质选自化合物I和化合物II中的至少一种，所述化合物I为含有胺基基团、醚键和芳基基团的有机物，所述化合物II为多胺；
以各配方中的极性单体接枝聚丙烯与组分A的总重量为基准，所述极性单体接枝聚丙烯的用量为95-99.8重量％，所述组分A的用量为0.2-5重量％。
本发明的第二方面提供了一种阻燃性发泡聚丙烯的制备方法，该制备方法包括：将本发明第一方面所述的阻燃聚丙烯组合物进行发泡成型，得到阻燃性发泡聚丙烯。
本发明的第三方面提供了由本发明第二方面所述制备方法制得的阻燃性发泡聚丙烯。
本发明的阻燃聚丙烯组合物的阻燃剂、发泡剂等与聚丙烯基体之间具有较高的相容性，能够制备具有较大发泡倍率且力学性能较好的阻燃性发泡聚丙烯。具体地，由实施例部分可知，所制备的阻燃性发泡聚丙烯的发泡倍率不小于12，UL-94阻燃等级均为V0级，极限氧指数LOI值不低于30，拉伸强度＞3.1MPa，弯曲模量＞31.5MPa。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种可发泡的阻燃聚丙烯组合物，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；
所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒。
所述配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；所述组分A选自多异氰酸酯和聚环氧乙烷中的至少一种，且所选择的极性单体能够与所选择的组分A配合需在所述反应挤出的过程中发生化学反应。
所述配方(1)中，所述丙烯酸酯具体可以选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。所述甲基丙烯酸酯具体选自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
所述配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的一种或多种；所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，且所选择的极性单体能够与所选择的组分A配合需在所述反应挤出的过程中发生化学反应。
所述配方(2)中，在所述组分A为含胺基物质的情况下，与至少一种所述极性单体相互配合，与配方(1)均可实现既提高聚丙烯改性剂熔体强度，又能提高发泡聚丙烯力学性能并保证阻燃性。
在本发明中，所述聚丙烯改性剂中，以各配方中的极性单体接枝聚丙烯与组分A的总重量为基准，所述极性单体接枝聚丙烯的用量为95-99.8重量％，优选为96-99.5重量％；所述组分A的用量为0.2-5重量％，优选为0.5-4重量％。
在本发明中，所述多异氰酸酯可以是任何能与所述极性单体发生化学反应的多异氰酸酯。通常地，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(优选为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯)、2,4-二甲苯二异氰酸酯、2,6-二甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和4,4,4-三苯基甲烷三异氰酸酯中的一种或多种。
在本发明中，所述聚环氧乙烷分子量为50×104-200×104g/mol。
在本发明中，所述含胺基物质选自化合物I和/或化合物II。所述化合物I为含有胺基基团、醚键和芳基基团的有机物，所述化合物II为多胺，且所述化合物I和所述化合物II不同。
按照一种具体的实施方式，所述化合物I为4,4’-二氨基二苯醚、苯氧基苯胺、3,4’-二氨基二苯醚和3,3’,4,4’-四氨基二苯醚中的一种或多种，优选为苯氧基苯胺和/或3,3’,4,4’-四氨基二苯醚。
在本发明中，所述化合物II可以为烷基二胺、亚烷基二胺、亚烷基三胺、亚烷基四胺、亚烷基五胺和芳基二胺中的一种或多种，例如为C2-12的烷基二胺、C2-12的亚烷基二胺、C2-C12的亚烷基三胺、C2-C12的亚烷基四胺、C2-C12的亚烷基五胺和C6-C18的芳基二胺中的一种或多种。
按照一种具体的实施方式，所述化合物II为四亚乙基五胺、三亚乙基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、对苯二胺、间苯二胺、1,6-己二胺、1,9-二氨基壬烷和1,12-二氨基十二烷中的一种或多种。
在本发明中，所述极性单体接枝聚丙烯(也称为聚(丙烯-接枝-极性单体))可通过商购获得，也可通过本领域熟知的方法制得，例如可通过溶液接枝法、熔融接枝法、固相接枝法、辐射接枝法等制得。按照一种实施方式，通过所述熔融接枝法制备所述极性单体接枝聚丙烯，包括：将所述极性单体(1-10％)与聚丙烯(90-99％)、引发剂(0.1-3％)混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机温度设定为160-230℃，挤出机转速100-400r/min，喂料速率为5-15Hz，经水槽冷却后造粒，将产物干燥，得到极性单体接枝聚丙烯。所述引发剂可以选自过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、二叔丁基过氧化异丙基苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷中的至少一种。
按照一种实施方式，所述极性单体接枝聚丙烯的接枝率为0.1-3重量％，优选为0.5-2重量％。所述极性单体接枝聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数(MI)可以为30-600g/10min，优选为45-350g/10min。
在本发明中，所述聚丙烯改性剂的制备过程中，反应挤出的方式可以按照常规操作进行，针对本发明，优选反应挤出的温度为170-220℃。挤出的其它条件可以为本领域的常规选择，例如挤出机的转速为50-250r/min，喂料转速为3-15Hz。所述反应挤出可以在双螺杆挤出机中进行。挤出造粒后，可以将产物在80-95℃下干燥30-120min。
在本发明中，所述阻燃聚丙烯组合物中，聚丙烯可以选自各种聚合方式得到的均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯等。优选情况下，所述聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为1-10g/10min，更优选为2-4g/10min。所述聚丙烯可通过商购获得。
本发明对所述发泡剂没有特别的限定，只要能实现聚丙烯发泡即可，具体可以是化学发泡剂或物理发泡剂。所述化学发泡剂优选选自偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)、碳酸氢钠、柠檬酸、碳酸钠、碳酸铵和4,4’-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。所述物理发泡剂优选选自丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷、己烷、异己烷、N2、CO2、CH4、H2、空气和氟利昂中的至少一种，更优选为CO2。
在本发明中，所述阻燃剂例如可以选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、六溴环十二烷、八溴醚、六溴对二甲苯、三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、聚磷酸铵、磷酸酯、磷酸盐、羟基硅油、硅氧烷、三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、双氰胺和氰尿酸三聚氰胺盐中的至少一种，优选选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、三聚氰胺、红磷、八溴醚和三氧化二锑中的至少一种。
在本发明中，可选地，所述阻燃聚丙烯组合物还包含成核剂。所述成核剂可以选自滑石粉、云母、碳酸钙、氧化钙、高岭土和二氧化硅中的至少一种。
在本发明中，优选地，以所述阻燃聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯的含量为55-92重量％，所述聚丙烯改性剂的含量为3-15重量％，所述发泡剂的含量为1-10重量％，所述阻燃剂的含量为4-20重量％，所述成核剂的含量为0-3重量％。
更优选地，以所述阻燃聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯的含量为65-88重量％，所述聚丙烯改性剂的含量为5-12重量％，所述发泡剂的含量为2-6重量％，所述阻燃剂的含量为5-18重量％，所述成核剂的含量为0-2重量％。
按照一种实施方式，所述阻燃聚丙烯组合物是通过将所述聚丙烯、聚丙烯改性剂、发泡剂、阻燃剂和可选的成核剂在150-180℃下挤出造粒得到。得到颗粒状的所述阻燃聚丙烯组合物作为阻燃聚丙烯母粒，方便进一步地制备为阻燃性发泡聚丙烯。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种阻燃性发泡聚丙烯的制备方法，该制备方法包括：将本发明第一方面所述的阻燃聚丙烯组合物进行发泡成型，得到阻燃性发泡聚丙烯。
按照一种实施方式，通过模压发泡工艺制备发泡聚丙烯，所述发泡成型的过程具体包括：将母粒状的所述阻燃聚丙烯组合物(即可发泡的阻燃聚丙烯母粒)进行模压发泡成型，再冷却。其中，可先将所述阻燃聚丙烯组合物中的各组分在150-180℃下进行共混并造粒，得到可发泡的阻燃聚丙烯母粒，所述阻燃聚丙烯组合物中的发泡剂为化学发泡剂。
在该实施方式中，所述模压发泡成型的条件包括：温度为180-210℃，压力为0.1-0.2MPa，压制成型时间为5-15min。本发明中涉及的压力均为表压。所述冷却的温度为128-140℃。所述冷却之后，通过卸除压力打开模具，得到阻燃性发泡聚丙烯。
按照另一种实施方式，通过挤出发泡工艺制备发泡聚丙烯，所述发泡成型的过程具体包括：将所述的阻燃聚丙烯组合物中的各组分在挤出发泡设备上共混并发泡。所述共混的温度可以为150-210℃，所述发泡的温度可以为160-180℃。所述挤出发泡设备包括依次串联的双螺杆挤出机和单螺杆挤出机，其中，所述发泡阶段在单螺杆挤出机中进行。在该实施方式中，优选所述可发泡聚丙烯组合物中含有所述成核剂。
根据本发明的第三方面，本发明提供了由上述制备方法制得的阻燃性发泡聚丙烯。所述阻燃性发泡聚丙烯的平均孔径可以为100-600μm，优选为300-500μm，发泡倍率≥8，优选发泡倍率≥12。
优选地，所述阻燃性发泡聚丙烯的UL-94阻燃等级为V0级，极限氧指数LOI值不低于30，拉伸强度＞3.15MPa，弯曲模量＞31MPa。
本发明的阻燃性发泡聚丙烯具有较高的发泡倍率，并且具有较好的阻燃性能和力学性能，可应用在电气工程、汽车构件、家电零部件、建筑等相关领域。
下面用详细的示范性实施例进一步描述本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
以下实施例和对比例中，
(1)主要原料
马来酸酐接枝聚丙烯牌号为PO1020，购自埃克森美孚，接枝率为1.2％，MI为348g/10min；
聚环氧乙烷，分子量100万g/mol，购自阿拉丁试剂公司；
均聚聚丙烯为T30S，购自茂名石化；
聚丙烯L5E89为普通线形聚丙烯，购自神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司；
聚丙烯WB140为高熔体强度聚丙烯，购自北欧化工；
PE100，牌号为3490，购自北欧化工。
(2)表征和测试
采用岛津IRPresidge-21型傅立叶变换红外光谱仪对聚丙烯改性剂进行红外光谱分析。
发泡聚丙烯阻燃性的测试方法：按照UL94等级测试标准进行可燃性能测试，使用水平垂直燃烧试验仪(北京鑫生卓锐公司)测定。按照标准GB/T2406-2008塑料用氧指数法测定燃烧行为，使用YZS-10A型智能极限氧指数测定仪(天津循煜科公司)测定极限氧指数(LOI)。
发泡聚丙烯的力学性能测试方法如表1所示：
表1
项目 单位 测试标准
拉伸强度 MPa ISO 527-1
弯曲模量 MPa ISO 178/A
所提到的份数均指重量份。
以下实施例均用于说明本发明的阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。
实施例1
(1)制备聚丙烯改性剂
称取丙烯酰胺接枝聚丙烯(接枝率为1.0％，MI为64g/10min)99份，与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯1份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26型双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为185℃，挤出机转速200r/min，喂料转速9Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥30min，得到聚丙烯改性剂。经红外分析，红外光谱图中，在3322cm-1处为N-H键的伸缩振动峰，2935cm-1处为饱和烷烃C-H键的特征吸收峰，酯基中-C＝O的伸缩振动在1670cm-1处，变形振动在1560cm-1处，说明丙烯酰胺与异氰酸酯发生反应，所制备的产品为目标产品。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取聚丙烯改性剂5份、偶氮二甲酰胺2份、十溴二苯醚5份和88份均聚聚丙烯T30S混合均匀后加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为170℃，挤出机转速200r/min，喂料转速8Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥30min，得到聚丙烯母粒。
称取25g聚丙烯母粒放置在宽10cm、长12cm、高1mm的模具中，放置在压片机的下压台上，合上压板。在200℃、压力0.1MPa下，加热保压5min后，冷却至128℃，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
对比例1
称取5份PE100、偶氮二甲酰胺2份、十溴二苯醚5份和88份均聚聚丙烯T30S混合均匀后加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为170℃，挤出机转速200r/min，喂料转速8Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥30min，得到聚丙烯母粒。
称取25g聚丙烯母粒放置在宽10cm、长12cm、高1mm的模具中，放置在压片机的下压台上，合上压板。在200℃、压力0.1MPa下，加热保压5min后，冷却至128℃，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
对比例2
称取5份聚丙烯WB140、偶氮二甲酰胺2份、十溴二苯醚5份和88份均聚聚丙烯T30S混合均匀后加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为170℃，挤出机转速200r/min，喂料转速8Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥30min，得到聚丙烯母粒。
称取25g聚丙烯母粒放置在宽10cm、长12cm、高1mm的模具中，放置在压片机的下压台上，合上压板。在200℃、压力0.1MPa下，加热保压5min后，冷却至128℃，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例2
(1)制备聚丙烯改性剂
称取丙烯酸乙酯接枝聚丙烯(接枝率为1.2％，MI为71g/10min，下同)99.2份，与聚环氧乙烷0.8份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出机温度为190℃，挤出机转速250r/min，喂料转速10Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥30min，得到聚丙烯改性剂。经红外分析，得到的谱图中，1125cm-1是C-O-C的不对称伸缩振动峰，1735cm-1是羰基伸缩振动峰，1031cm-1为伯醇酯O-C-C的伸缩振动峰，说明丙烯酸乙酯与聚环氧乙烷发生反应，所制备的产品为目标产品。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取聚丙烯改性剂10份、碳酸钠5份、红磷8份和77份均聚聚丙烯T30S混合均匀后加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为180℃。挤出机转速220r/min，喂料转速8Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥60min，得到聚丙烯母粒。
称取25g聚丙烯母粒放置在宽10cm、长12cm、高1mm的模具中，放置在压片机的下压台上，合上压板。在200℃、压力0.1MPa下，加热保压8min后，冷却至130℃，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例3
(1)制备聚丙烯改性剂
称取丙烯酸异辛酯接枝聚丙烯(接枝率为1.0％，MI为89g/10min)98.5份与聚环氧乙烷1.5份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为200℃，挤出机转速180r/min，喂料转速7Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥30min，得到聚丙烯改性剂。经红外分析，得到的谱图中，1725cm-1是羰基伸缩振动峰，1090cm-1和1125cm-1处为C-O-C基团的对称和非对称伸缩振动峰，说明丙烯酸异辛酯与聚环氧乙烷发生反应，所制备的产品为目标产品。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取聚丙烯改性剂5份、三聚氰胺15份、二氧化硅2份、76份聚丙烯L5E89混合均匀后加入到双螺杆挤出机中共混挤出，同时由超临界CO2注入系统注入2份超临界CO2，挤出温度设定为200℃。挤出机转速200r/min，喂料转速10Hz，之后进行挤出发泡，设定与双螺杆挤出机串联的单螺杆挤出发泡设备的发泡温度为170℃，经挤出，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例4
(1)聚丙烯改性剂的制备
称取马来酸酐接枝聚丙烯99.5份，与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯0.5份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为200℃，挤出机转速250r/min，喂料转速10Hz。挤出造粒，所得产品在95℃下干燥30min，得到聚丙烯改性剂。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取聚丙烯改性剂10份、八溴醚18份、滑石粉1份、68份聚丙烯L5E89混合均匀后加入到双螺杆挤出机中共混挤出，同时由超临界CO2注入系统注入3份超临界CO2，挤出温度设定为190℃。挤出机转速250r/min，喂料转速12Hz，之后进行挤出发泡，设定与双螺杆挤出机串联的单螺杆挤出发泡设备的发泡温度为160℃，经挤出，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
对比例3
按照实施例4的方法制备阻燃性发泡聚丙烯，所不同的是，不加入聚丙烯改性剂，且将聚丙烯L5E89的用量提高到78份，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例5
(1)聚丙烯改性剂的制备
称取甲基丙烯酸接枝聚丙烯(接枝率为1.2％，MI为79g/10min)96.5份，与六亚甲基二异氰酸酯3.5份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为200℃，挤出机转速250r/min，喂料转速10Hz。挤出造粒，所得产品在95℃下干燥30min，得到聚丙烯改性剂。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取聚丙烯改性剂8份、三氧化二锑5份、滑石粉2份、80份聚丙烯L5E89混合均匀后加入到双螺杆挤出机中共混挤出，同时由超临界CO2注入系统注入5份超临界CO2，挤出温度设定为190℃。挤出机转速250r/min，喂料转速12Hz，之后进行挤出发泡，设定与双螺杆挤出机串联的单螺杆挤出发泡设备的发泡温度为160℃，经挤出，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
对比例4
按照实施例5的方法制备阻燃发泡聚丙烯，所不同的是，在制备聚丙烯改性剂的过程中，将六亚甲基二异氰酸酯替换为质量比为1:1的4,4’-二氨基二苯醚和四亚乙基五胺制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例6
(1)制备聚丙烯改性剂
称取三聚丙烯酸异氰尿酸酯接枝聚丙烯(接枝率为1.6％，MI为78g/10min，下同)99份与1,6-己二胺1份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为190℃。挤出机转速250r/min，喂料转速10Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥60min，得到聚丙烯改性剂。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取聚丙烯改性剂15份、偶氮二甲酰胺4份、十溴二苯乙烷8份、三氧化二锑2份和71份均聚聚丙烯T30S混合均匀后加入到双螺杆挤出机中共混挤出，挤出温度设定为180℃。挤出机转速200r/min，喂料转速8Hz。设定与双螺杆挤出机串联的单螺杆挤出发泡设备的发泡温度为170℃，经挤出，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
对比例5
按照实施例6的方法制备阻燃性发泡聚丙烯，所不同的是，在制备聚丙烯改性剂的过程中，将三聚丙烯酸异氰尿酸酯接枝聚丙烯替换为等质量的马来酸酐接枝聚丙烯。
所制备的发泡聚丙烯的性质如表2所示。
对比例6
(1)聚丙烯改性剂的制备
称取马来酸酐接枝聚丙烯99份，与苯氧基苯胺0.5份和对苯二胺0.5份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为200℃，挤出机转速100r/min，喂料转速7Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥70min，得到聚丙烯改性剂。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
同实施例6。
所制得的阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例7
(1)聚丙烯改性剂的制备
称取丙烯酸环氧酯接枝聚丙烯(接枝率为1.4％，MI为159g/10min)97.5份，与1,9-二氨基壬烷2.5份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为190℃，挤出机转速150r/min，喂料转速5Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥30min，得到聚丙烯改性剂。经红外分析，得到的谱图中，1689cm-1处出现酰胺键的特征吸收峰，说明丙烯酸环氧酯与1,9-二氨基壬烷发生反应，所制备的产品为目标产品。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取5份聚丙烯改性剂、5份碳酸氢钠、5份十溴二苯醚和90份聚丙烯L5E89混合均匀后加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为180℃，挤出机转速200r/min，喂料转速9Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥30min，得到聚丙烯母粒。
称取25g聚丙烯母粒放置在宽10cm、长12cm、高1mm的模具中，放置在压片机的下压台上，合上压板。在200℃、压力0.2MPa下，加热保压10min后，冷却至135℃，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例8
(1)聚丙烯改性剂的制备
称取甲基丙烯酸二甲氨基酯(接枝率为1.8％，MI为76g/10min)接枝聚丙烯97.2份，与二亚乙基三胺2.8份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为200℃，挤出机转速50r/min，喂料转速9Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥120min，得到聚丙烯改性剂。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
称取10份聚丙烯改性剂、10份碳酸氢钠、20份十溴二苯醚和60份L5E89混合均匀后加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为200℃，挤出机转速200r/min，喂料转速9Hz。挤出造粒后，在90℃下干燥30min，得到聚丙烯母粒。
称取25g聚丙烯母粒放置在宽10cm、长12cm、高1mm的模具中，放置在压片机的下压台上，合上压板。在200℃、压力0.2MPa下，加热保压10min后，冷却至135℃，制得阻燃性发泡聚丙烯。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例9
(1)聚丙烯改性剂的制备
称取丙烯酰胺接枝聚丙烯99.2份，与聚环氧乙烷0.8份混合充分。将混合完全的原料加入到AK26双螺杆挤出机中，挤出温度设定为200℃，挤出机转速50r/min，喂料转速3Hz。挤出造粒，所得产品在90℃下干燥120min，得到聚丙烯改性剂。
(2)阻燃性发泡聚丙烯的制备
同实施例7。
阻燃性发泡聚丙烯的性质如表2所示。
实施例10
按照实施例9的方法制备阻燃性发泡聚丙烯，所不同的是，在制备聚丙烯改性剂的过程中，将丙烯酰胺接枝聚丙烯替换为三聚丙烯酸异氰尿酸酯接枝聚丙烯。
所制备的发泡聚丙烯的性质如表2所示。
表2
Figure BDA0002241812090000171
由表1的结果可以看出，以本发明的阻燃聚丙烯组合物制备的阻燃性发泡聚丙烯可以既具有更高的发泡倍率，在保证阻燃性的同时也具有较好的拉伸和弯曲性能。
对比例1-2没有加入聚丙烯改进剂而使用聚丙烯分别与聚乙烯(PE100)或市售高熔体强度聚丙烯(WB140)混合；对比例3不加入聚丙烯改进剂发泡，对比例1-3得到的发泡产物发泡倍率很低，只能达到3-5倍。
将实施例5与对比例4、实施例6与对比例5-6对比可知，以本发明的极性单体接枝聚丙烯与组分A反应形成的聚丙烯改性剂在保证发泡倍率的同时能提高发泡材料的力学性能，对比例5的材料发泡倍率太低，尽管对比例4和6的发泡聚丙烯发泡倍率较高，但是拉伸强度和弯曲模量较低。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；
所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应；
配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯和/或聚环氧乙烷；
配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，所述含胺基物质选自化合物I和化合物II中的至少一种，所述化合物I为含有胺基基团、醚键和芳基基团的有机物，所述化合物II为多胺；
以各配方中的极性单体接枝聚丙烯与组分A的总重量为基准，所述极性单体接枝聚丙烯的用量为95-99.8重量％，所述组分A的用量为0.2-5重量％；
以所述阻燃聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯的含量为55-92重量％，所述聚丙烯改性剂的含量为3-15重量％，所述发泡剂的含量为1-10重量％，所述阻燃剂的含量为4-20重量％，所述成核剂的含量为0-3重量％。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，以所述阻燃聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯的含量为65-88重量％，所述聚丙烯改性剂的含量为5-12重量％，所述发泡剂的含量为2-6重量％，所述阻燃剂的含量为5-18重量％，所述成核剂的含量为0-2重量％。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-二甲苯二异氰酸酯、2,6-二甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和4,4,4-三苯基甲烷三异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述聚环氧乙烷的分子量为50×104-200×104g/mol。
6.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述化合物I为4,4’-二氨基二苯醚、苯氧基苯胺、3,4’-二氨基二苯醚和3,3’,4,4’-四氨基二苯醚中的一种或多种；
所述化合物II为烷基二胺、亚烷基二胺、亚烷基三胺、亚烷基四胺、亚烷基五胺和芳基二胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述化合物II为C2-12的烷基二胺、C2-12的亚烷基二胺、C2-C12的亚烷基三胺、C2-C12的亚烷基四胺、C2-C12的亚烷基五胺和C6-C18的芳基二胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述化合物II为四亚乙基五胺、三亚乙基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、对苯二胺、间苯二胺、1,6-己二胺、1,9-二氨基壬烷和1,12-二氨基十二烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述极性单体接枝聚丙烯的接枝率为0.1-3重量％。
10.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述极性单体接枝聚丙烯的接枝率为0.5-2重量％。
11.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，配方(1)中，所述丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种；所述甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述反应并挤出的温度为170-220℃。
13.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、六溴环十二烷、八溴醚、六溴对二甲苯、三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、聚磷酸铵、磷酸酯、羟基硅油、硅氧烷、三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、双氰胺和氰尿酸三聚氰胺盐中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、三聚氰胺、红磷、八溴醚和三氧化二锑中的至少一种。
15.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、柠檬酸和4,4’-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。
16.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述发泡剂选自丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷、己烷、异己烷、N2、CO2、CH4、H2、空气和氟利昂中的至少一种。
17.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述发泡剂选自CO2。
18.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述成核剂选自滑石粉、云母、碳酸钙、氧化钙、高岭土和二氧化硅中的至少一种。
19.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述阻燃聚丙烯组合物是通过将所述聚丙烯、聚丙烯改性剂、发泡剂、阻燃剂和可选的成核剂在150-180℃下挤出造粒得到。
20.一种阻燃性发泡聚丙烯的制备方法，该制备方法包括：将权利要求1-18中任意一项所述的阻燃聚丙烯组合物进行发泡成型，得到阻燃性发泡聚丙烯。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其中，所述发泡成型的过程包括：将母粒状的所述可发泡的阻燃聚丙烯组合物进行模压发泡成型；
所述模压发泡成型的条件包括：温度为180-210℃，压力为0.1-0.2MPa，压制成型时间为5-15min。
22.根据权利要求20所述的制备方法，其中，所述发泡成型的过程包括：将所述可发泡的阻燃聚丙烯组合物中的各组分在挤出发泡设备上共混并发泡；所述共混的温度为150-210℃，所述发泡的温度为160-180℃。
23.由权利要求20-22中任意一项所述的制备方法制得的阻燃性发泡聚丙烯。
CN201911002654.7A 2019-10-21 2019-10-21 阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法 Active CN112759827B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911002654.7A CN112759827B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911002654.7A CN112759827B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112759827A CN112759827A (zh) 2021-05-07
CN112759827B true CN112759827B (zh) 2022-01-25

Family

ID=75691733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911002654.7A Active CN112759827B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112759827B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003022917A1 (en) * 2001-09-06 2003-03-20 Equistar Chemicals, Lp Propylene polymer compositions having improved melt strength
CN1775851A (zh) * 2005-11-25 2006-05-24 中山大学 高熔体强度聚丙烯树脂及其制备方法
CN101092500A (zh) * 2007-07-20 2007-12-26 唐山市福恩特防腐电气控制设备有限公司 一种高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法
CN104861302A (zh) * 2015-06-09 2015-08-26 北京斯维浩特新材料科技有限公司 一种高阻燃聚丙烯发泡片材及其制备方法
RU2014153836A (ru) * 2014-12-30 2016-07-20 Публичное акционерное общество "СИБУР Холдинг" Полипропиленовая композиция с высокой прочностью расплава и способ ее получения
CN108285574A (zh) * 2017-01-10 2018-07-17 神华集团有限责任公司 一种可发泡聚丙烯组合物和发泡聚丙烯及其制备方法
CN108285511A (zh) * 2017-01-10 2018-07-17 神华集团有限责任公司 聚合物熔体强度改性剂及其制备方法和应用以及聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120220730A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Fina Technology, Inc. High Melt Strength Polypropylene and Methods of Making Same
WO2014099397A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Polyad Services Llc Flame retardant polymer compositions
KR101439152B1 (ko) * 2013-05-06 2014-09-11 현대자동차주식회사 폴리프로필렌 수지 조성물

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003022917A1 (en) * 2001-09-06 2003-03-20 Equistar Chemicals, Lp Propylene polymer compositions having improved melt strength
CN1775851A (zh) * 2005-11-25 2006-05-24 中山大学 高熔体强度聚丙烯树脂及其制备方法
CN101092500A (zh) * 2007-07-20 2007-12-26 唐山市福恩特防腐电气控制设备有限公司 一种高熔体强度聚丙烯材料及其制备方法
RU2014153836A (ru) * 2014-12-30 2016-07-20 Публичное акционерное общество "СИБУР Холдинг" Полипропиленовая композиция с высокой прочностью расплава и способ ее получения
CN104861302A (zh) * 2015-06-09 2015-08-26 北京斯维浩特新材料科技有限公司 一种高阻燃聚丙烯发泡片材及其制备方法
CN108285574A (zh) * 2017-01-10 2018-07-17 神华集团有限责任公司 一种可发泡聚丙烯组合物和发泡聚丙烯及其制备方法
CN108285511A (zh) * 2017-01-10 2018-07-17 神华集团有限责任公司 聚合物熔体强度改性剂及其制备方法和应用以及聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112759827A (zh) 2021-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102449044B (zh) 具有优异的对太阳辐射耐受性和优化热绝缘和机械性质的发泡制品
CN102015851B (zh) 具有提高隔热能力的可发泡乙烯基芳族聚合物的组合物、它们的制备方法和由其得到的发泡制品
US8476371B2 (en) Interpolymer resin particles
US20160304691A1 (en) Halogen-Free Flame-Retardant Polyolefin Composite Foam Material And Preparation Method Thereof
CN112759826B (zh) 可发泡聚丙烯组合物和发泡聚丙烯及其制备方法
KR101947860B1 (ko) 난연성 발포 스티렌계 수지 조성물
CN111234373B (zh) 一种无卤阻燃聚丙烯泡沫材料的制备方法
EP2406307A2 (en) Styrenic polymer composition
CN103224681B (zh) 硅烷自交联无卤阻燃聚烯烃发泡复合材料及其制备方法
CN115322491B (zh) 一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用
WO2012028953A1 (en) Expanded polyolefin containing powdered activated carbon
US20120132845A1 (en) Expandable vinyl aromatic polymers and process for the preparation thereof
CN106995559A (zh) 一种ul94‑5va级的高gwit增强聚丙烯组合物及其制备方法
CN103665584A (zh) 丙烯乙烯高熔体强度聚丙烯发泡板材或片材及其制备方法
CN112759827B (zh) 阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法
CN102888053B (zh) 一种无卤阻燃聚丙烯发泡材料及制备方法
CN104479165A (zh) 一种制备聚丙烯低温固相发泡珠粒的方法
KR101099027B1 (ko) 난연성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법
KR20140085261A (ko) 발포성 수지 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 발포체
CN103665582A (zh) 丙烯乙烯丁烯高熔体强度聚丙烯发泡板材或片材及其制备方法
JP2012167148A (ja) 複合樹脂粒子、発泡性樹脂粒子、それらの製造方法、発泡粒子及び発泡成形体
KR102119032B1 (ko) 발포성 수지 조성물, 이를 이용한 발포체 및 제조방법
CN115433399B (zh) 一种阻燃防水热塑性弹性体材料及制备方法及防水卷材
KR101767984B1 (ko) 난연성 및 단열성이 우수한 발포 성형체 및 이의 제조방법
JPH04220440A (ja) 二次発泡成形性、強度に優れたスチレン系樹脂発泡体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant