CN114085463A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，涉及改性塑料领域。本发明提供了一种聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂70‑90份、阻燃组合物2.3‑3份、驱虫组合物6‑12份；其中，所述阻燃组合物包括以下组分：次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐和联枯；所述驱虫组合物包含呋喃香豆素，所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为5‑60％；所述驱虫组合物还包含氟虫腈、联苯菊酯中的至少一种。本发明提供了一种兼顾白蚁驱杀功能的阻燃PP材料。
Description
技术领域
本发明涉及改性塑料领域，尤其是一种聚丙烯复合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，被广泛应用于排插、墙壁开关、家用电器等与电接触的行业领域。排插、墙壁开关、家用电器由于与电源接触，所用的材料需要具有良好的阻燃性能。其次随着夏天的来临，白蚁繁殖加快，特别是南方地区，排插、开关、家用电器等容易遭受到白蚁的啃食，外壳被啃食后内部金属结构裸露，容易导致触电诱发安全事故，所以对白蚁的驱杀性是日常生活使用中的一项非常实用的功能。
普通PP材料易燃，放热量大且无法自熄，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、膨胀型阻燃剂等。在墙壁开关、家用电器连接器等与电源线接触的领域，其塑料制件作为电源线的保护壳，不仅有阻燃要求，还有透明性要求，方便消费者和维修人员监控到内部电源线的状态，方便维护和维修，而阻燃剂的添加会严重降低材料的透明度，阻燃剂添加量过多还会影响材料的韧性、冲击强度变差。某些国内阻燃PP材料虽然拥有良好的阻燃性能，但是材料冲击强度低，且透明度差。市面上用于排插、墙壁开关、家用电器等行业的阻燃PP材料普遍存在着透明度低、不具有白蚁驱避性等问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明提供了一种兼顾白蚁驱杀功能的阻燃PP材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂70-90份、阻燃组合物2.3-3份、驱虫组合物6-12份；其中，所述阻燃组合物包括以下组分：次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐和联枯；所述驱虫组合物为呋喃香豆素、氟虫腈、联苯菊酯中的至少一种；所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为5-60％。
本发明提供了一种聚丙烯复合材料，申请人在实际探究过程中发现，次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯三种原料，使材料得到良好的阻燃性能。次磷酸铝材料被点燃时迅速生成聚磷酸，聚磷酸可以迅速脱去-H，阻止进一步燃烧；三聚氰胺氰尿酸盐在材料被点燃时可以迅速产生难燃气体隔绝空气；联枯在材料被点燃时会产生活性自由基，自由基促进PP分子链断裂，变成均匀液滴带走燃烧所需要的大量热量。本发明提供的三种阻燃成分具有协同作用，缺一不可。
本发明通过加入呋喃香豆素，可以有效抑制白蚁体内分解药物的酶活性，增加其余驱虫剂在白蚁体内的药效时间。添加呋喃香豆素后，相同添加量下其余驱虫组合物的药效更强，对白蚁的驱杀效果更为明显。同时呋喃香豆素的添加可以使其余驱虫剂在白蚁群中的传播效果更明显，使蚁群更快灭绝。本发明选用的驱虫组合物为白色或透明的有机小分子成分，带有颜色的有机驱虫药或无机不透光驱虫药会影响整体透明度。本发明所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为5-60％。本发明申请人在实际实验过程中发现，呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为5-60％时，制备得到的聚丙烯复合材料的驱虫效果较好。
优选地，所述次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯的重量比为：次磷酸铝：三聚氰胺氰尿酸盐：联枯＝1.6-2：0.4-0.5：0.3-0.5。本申请发明人在实际实验过程中发现，这三种成分在本发明提供的范围内时，制备得到的聚丙烯复合材料具有很好的阻燃性和透明度。
优选地，所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为30-50％。本发明申请人在实际实验过程中发现，呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为30-50％时，制备得到的聚丙烯复合材料的驱虫效果达到最佳。
优选地，所述聚丙烯复合材料还包括1-2重量份的成核剂。本发明申请人在实际实验过程中发现，加入成核剂后，本发明制备得到的聚丙烯复合材料可以进一步提升透明度，对于现在的排插、家用电器市场，具有高透明度可以观察到内部结构的外壳材料更能受到消费者的青睐。
优选地，所述成核剂为山梨醇类成核剂、取代芳基磷酸酯盐类成核剂、脂肪羧酸金属化合物类成核剂、芳香族羧酸金属化合物类成核剂中的至少一种。本发明选用的成核剂为增透型成核剂，可以使聚丙烯材料结晶，且晶粒分布更均匀，晶粒尺寸细小，更容易使光线透过，提高材料透明度。
优选地，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂、均聚聚丙烯树脂中的至少一种；所述聚丙烯树脂的透明度大于80％(透明度按照ASTM D1003-2013标准进行测试)。本发明选用的聚丙烯树脂透明度大于80％，本发明需要制备兼顾白蚁驱杀功能、高透明度的阻燃PP材料，因此选用的聚丙烯树脂的透明度需要大于80％。
优选地，所述聚丙烯复合材料还包括0.2-0.4重量份的硅烷类加工用油、0.2-0.6重量份的抗氧剂和0.2-0.6重量份的润滑剂。
优选地，所述的聚丙烯复合材料，如下(a)-(c)中的至少一种：
(a)所述硅烷类加工用油为二甲基硅油、二乙基硅油、甲基苯基硅油、甲氧基硅油中的至少一种；
(b)所述抗氧剂为苯酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种；
(c)所述润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种。
此外，本发明提供了所述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称量聚丙烯复合材料中的各组分，加至混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将步骤(1)中得到的预混物加至双螺杆挤出机中，进行熔融、挤出、造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
优选地，所述步骤(2)中，一区温度170-180℃，二区温度180-190℃，三区温度180-190℃，四区温度190-200℃，五区温度190-200℃，六区温度190-205℃，七区温度190-205℃，八区温度200-210℃，九区温度200-210℃，主机转速300-350转/分钟。
进一步地，本发明提供了所述的聚丙烯复合材料在插排、开关、家用电器中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供了一种兼顾白蚁驱杀功能、高透明度三项性能的阻燃PP材料。本发明提供了一种聚丙烯复合材料，申请人在实际探究过程中发现，次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯三种原料，使材料得到良好的阻燃性能，并且具有很好的透明度。本发明通过加入呋喃香豆素，可以有效抑制白蚁体内分解药物的酶活性，增加其余驱虫剂在白蚁体内的药效时间。添加呋喃香豆素后，相同添加量下其余驱虫组合物的药效更强，对白蚁的驱杀效果更为明显。同时呋喃香豆素的添加可以使其余驱虫剂在白蚁群众的传播效果更明显，使蚁群更快灭绝。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；本发明实施例和对比例所用的市售产品均相同。
现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
聚丙烯树脂：
聚丙烯树脂1：共聚聚丙烯树脂PP 340R，透明度86.2％，厂家中石化；
聚丙烯树脂2：均聚聚丙烯树脂PP 6012,透明度81.1％，天津石化；
聚丙烯树脂3：共聚聚丙烯PP 548RQ，透明度67.2％，厂家中沙石化；
阻燃组合物：
次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯(23-二甲基-23-二苯基丁烷，化学分子式为C18H22)，均为市售产品；
替代次磷酸铝：八溴硫醚类阻燃剂，型号八溴S醚，市售；
替代三聚氰胺氰尿酸盐：十溴类阻燃剂，型号十溴二苯乙烷，市售；
替代联枯：锑白类阻燃剂，三氧化二锑，市售；
驱虫组合物：呋喃香豆素、氟虫腈(5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-4-三氟甲基亚磺酰，分子式为C12H4Cl2F6N4OS)，均为市售产品；
替代氟虫腈：氯化烟酰类杀虫剂-吡虫啉，市售。
成核剂：山梨醇类成核剂，市售；
硅烷类加工用油：二甲基硅油，市售；
抗氧剂：抗氧剂A：抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)；抗氧剂B：抗氧剂412S(季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯))，市售；
润滑剂：酰胺类润滑剂，EBS B50，市售；
实施例1-15及对比例1-13
实施例1-15及对比例1-13的聚丙烯复合材料的组分及重量份选择如表1、表2所示，其中，实施例1-15及对比例1-13的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称量聚丙烯复合材料中的各组分，加至混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将步骤(1)中得到的预混物加至双螺杆挤出机中，进行熔融、挤出、造粒，得到所述聚丙烯复合材料；挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度170-180℃，二区温度180-190℃，三区温度180-190℃，四区温度190-200℃，五区温度190-200℃，六区温度190-205℃，七区温度190-205℃，八区温度200-210℃，九区温度200-210℃，主机转速300-350转/分钟。
表1组分及重量份选择
表2组分及重量份选择
性能测试
将实施例1-15及对比例1-13制备的聚丙烯复合材料进行相关性能测试，具体测试方法如下：
(1)透明度，按照标准ASTM D1003-2013方法进行测试；
(2)阻燃性能，按照标准UL94-2013方法进行测试，计入第一次燃烧10s秒测试后继续燃烧时间t1，和第二次燃烧10s测试后继续燃烧时间t2；
(3)白蚁驱杀性测试实验方法如下：
实验装置：一只长宽高各位80cm的透明正方体玻璃箱，正方体玻璃箱顶部留有气孔，气孔用孔径小于0.1mm的棉纱布覆盖，方箱设有透气孔和喂食孔；
测试方法：将测试装置放在常温23±2℃，湿度65±10％的环境中，用实施例和对比例分别通过注塑机注塑成10mm*10mm*2mm的方板，方板数量各10块，注塑机加工温度190-220℃，将10块方板放入玻璃箱中。在玻璃箱中放入100只白蚁。每隔3天进行一次集中投喂，每隔7天记录玻璃箱的白蚁数量和死亡率；死亡率＝死亡白蚁数/总白蚁数。
测试结果如下表3和表4所示：
表3性能测试结果
表4性能测试结果
由实施例1-6对比可知，本发明阻燃组合物的组分及重量份的选择均会影响最终制备得到的聚丙烯复合材料的综合性能。当阻燃组合物2.3-3份、驱虫组合物6-12份时，制备得到的聚丙烯复合材料的综合性能更佳。阻燃组合物过量时，透明度下降严重，阻燃组合物过少时，阻燃效果差。当所述阻燃组合物中，次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯的重量比为：次磷酸铝：三聚氰胺氰尿酸盐：联枯＝1.6-2：0.4-0.5：0.3-0.5时，制备得到的聚丙烯复合材料的阻燃性能更佳。
由实施例1、对比例1-7对比可知，本发明所述阻燃组合物中，次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯具有协同增效的效果，缺一不可。当采用其它阻燃剂替代本发明中某一种组分时，阻燃效果变差；当采用过量的其他类型阻燃剂达到很好的阻燃效果时，制备得到的聚丙烯复合材料的透明度下降严重。
由实施例7-11、对比例8-13对比可知，所述驱虫组合物为呋喃香豆素、氟虫腈、联苯菊酯中的至少一种；所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为5-60％时，可以达到较好的驱虫效果。所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为30-50％时，驱虫效果更佳。本发明选用的驱虫剂为无色驱虫剂，采用吡虫啉时，不仅驱虫效果下降，且制备得到的聚丙烯复合材料的透明度下降。
由实施例12-13、实施例15对比可知，本发明优选的聚丙烯树脂的透明度大于80％，最终制备得到的聚丙烯复合材料的透明度较高，且具有很好的阻燃驱虫效果；当聚丙烯树脂的透明度低于80％，制备得到的聚丙烯复合材料的透明度较差，但是仍然具有很好的阻燃驱虫效果；实施例15不含成核剂时，也是对最终制备得到的聚丙烯复合材料的透明度有影响，具有很好的阻燃驱虫效果，可以应用于对透明度要求不高的领域。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯树脂70-90份、阻燃组合物2.3-3份、驱虫组合物6-12份；
其中，所述阻燃组合物包括以下组分：次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐和联枯；所述驱虫组合物包含呋喃香豆素，所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为5-60％；所述驱虫组合物还包含氟虫腈、联苯菊酯中的至少一种。
2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、联枯的重量比为：次磷酸铝：三聚氰胺氰尿酸盐：联枯＝1.6-2：0.4-0.5：0.3-0.5。
3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述呋喃香豆素在驱虫组合物中的质量百分比为30-50％。
4.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料还包括1-2重量份的成核剂。
5.如权利要求4所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为山梨醇类成核剂、取代芳基磷酸酯盐类成核剂、脂肪羧酸金属化合物类成核剂、芳香族羧酸金属化合物类成核剂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂、均聚聚丙烯树脂中的至少一种；所述聚丙烯树脂的透明度大于80％。
7.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料还包括0.2-0.4重量份的硅烷类加工用油、0.2-0.6重量份的抗氧剂和0.2-0.6重量份的润滑剂。
8.如权利要求7所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，如下(a)-(c)中的至少一种：
(a)所述硅烷类加工用油为二甲基硅油、二乙基硅油、甲基苯基硅油、甲氧基硅油中的至少一种；
(b)所述抗氧剂为苯酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种；
(c)所述润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种。
9.如权利要求1-8任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按配比称量聚丙烯复合材料中的各组分，加至混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将步骤(1)中得到的预混物加至双螺杆挤出机中，进行熔融、挤出、造粒，得到所述聚丙烯复合材料。
10.如权利要求1-8任一项所述的聚丙烯复合材料在插排、开关、家用电器中的应用。
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