CN114213757A - 一种阻燃pp材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种阻燃pp材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃PP材料及其制备方法和应用,阻燃PP材料是由包括以下重量份的原料制成:聚丙烯69~90份,复配阻燃剂10~30份,抗氧剂0.2~1份,乙烯基双硬脂酰胺0.1~1份,白油0.2~1份;所述复配阻燃剂包括碳酸钙和协效阻燃剂。与传统的阻燃PP材料相比,本发明克服了现有技术中碳酸钙的存在对阻燃性能的负面影响,阻燃性能稳定可控,解决了现有阻燃体系不可添加碳酸钙的问题,从而达到降低成本的目的。本发明中的阻燃PP材料采用碳酸钙进行填充,阻燃等级达到V2级,可以满足灯饰产品、电控盒、端子盖或电子电器产品对材料阻燃性能的要求,且极大的降低了材料的成本。

Description

一种阻燃PP材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料领域,具体涉及一种阻燃PP材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前,市场上的填充阻燃PP材料通常会在配方体系中添加滑石粉、硫酸钡,尚未有添加碳酸钙的填充阻燃材料,这是因为外加的碳酸钙会与阻燃剂发生反应,导致阻燃效果减弱或造成阻燃失效的现象,而碳酸钙又是一种低成本的原料,若能实现使用碳酸钙来填充阻燃材料,将极大的降低阻燃PP材料的成本。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题,本发明的目的之一在于提供一种阻燃PP材料。
本发明的目的之二在于提供一种阻燃PP材料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种阻燃PP材料在灯饰产品、电控盒、端子盖或电子电器中的应用。
为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
本发明的第一个方面在于提供一种阻燃PP材料,由包括以下重量份的原料制成:聚丙烯69~90份,复配阻燃剂10~30份,抗氧剂0.2~1份,乙烯基双硬脂酰胺0.1~1份,白油0.2~1份;所述复配阻燃剂包括碳酸钙和协效阻燃剂。
优选地,所述阻燃PP材料中,所述聚丙烯的重量份为79~89;进一步优选地,所述聚丙烯的重量份为80~85。
优选地,所述阻燃PP材料中,所述复配阻燃剂的重量份为10~30份;进一步优选地,所述复配阻燃剂的重量份为10~20份;更进一步优选地,所述复配阻燃剂的重量份为10~15份。
优选地,所述阻燃PP材料中,所述抗氧剂的重量份为0.2~0.8份;进一步优选地,所述抗氧剂的重量份为0.3~0.6份;更进一步优选地,所述抗氧剂的重量份为0.3~0.5份。
优选地,所述阻燃PP材料中,所述乙烯基双硬脂酰胺的重量份为0.1~0.8份;进一步优选地,所述乙烯基双硬脂酰胺的重量份为0.1~0.6份;更进一步优选地,所述乙烯基双硬脂酰胺的重量份为0.3~0.5份。
优选地,所述阻燃PP材料中,所述白油的重量份为0.2~0.8份;进一步优选地,所述白油为的重量份0.2~0.6份;更进一步优选地,所述白油的重量份为0.3~0.5份。
优选地,所述乙烯基双硬脂酰胺(EBS)为乳白色小颗粒。
优选地,所述复配阻燃剂中,碳酸钙与协效阻燃剂的质量比为(4~6):1;进一步优选地,所述复配阻燃剂中,碳酸钙与协效阻燃剂的质量比为(4.5~5.5):1;更进一步优选地,所述复配阻燃剂中,碳酸钙与协效阻燃剂的质量比为5:1。本发明通过在阻燃PP材料中引入大剂量的碳酸钙,可以极大的降低了阻燃PP材料的原料成本,且并未降低阻燃PP材料的阻燃性能。
优选地,所述复配阻燃剂的白度L值大于90。
优选地,所述协效阻燃剂包括含磷阻燃剂、含溴阻燃剂和引发剂。
优选地,所述含磷阻燃剂包括苯基次磷酸铝,次磷酸铝,二乙基次膦酸铝中的至少一种。
优选地,所述含溴阻燃剂包括三聚氰胺氢溴酸盐、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯中至少一种。
优选地,所述引发剂包括2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、对异丙苯聚合物中的至少一种。
优选地,所述含磷阻燃剂、含溴阻燃剂与引发剂的质量比为7:(1.8~2.2):(0.8~1.2)。
优选地,所述聚丙烯包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。聚丙烯为颗粒状或粉末状。
优选地,所述聚丙烯为PPV30G、PP450、PPK8009中的至少一种。
优选地,所述聚丙烯在230℃,2.16kg的荷重下测得的MFR为9~50g/10min;进一步优选地,所述聚丙烯在230℃,2.16kg的荷重下测得的MFR为20~50g/10min。
优选地,所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
优选地,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种;进一步优选地,所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物;更进一步优选地,所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:(0.8~1.2);更优选地,所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:1。
优选地,所述抗氧剂1010为巴斯夫1010。
优选地,所述抗氧剂168为巴斯夫168。
优选地,所述抗氧剂中,受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:(0.8~1.2);进一步优选地,所述抗氧剂中,受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:(0.9~1.1);更进一步优选地,所述抗氧剂中,受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:1。
优选地,所述白油为环烷油或白矿油中的至少一种;所述白油在40℃时的运动粘度为31~33Pa·s。
优选地,所述阻燃PP材料的拉伸强度为24~33MPa;进一步优选地,所述阻燃PP材料的拉伸强度为28~33MPa;更进一步优选地,所述阻燃PP材料的拉伸强度为30~33MPa。
优选地,所述阻燃PP材料的弯曲模量为1600~2100MPa;进一步优选地,所述阻燃PP材料的弯曲模量为1650~2100MPa;更进一步优选地,所述阻燃PP材料的弯曲模量为1700~2100MPa;更进一步优选地,所述阻燃PP材料的弯曲模量为1750~2100MPa。
优选地,所述阻燃PP材料的收缩率为1.2~1.5%;进一步优选地,所述阻燃PP材料的收缩率为1.3~1.5%。
本发明的第二个方面在于提供一种本发明第一个方面提供的阻燃PP材料的制备方法,包括以下步骤:
将聚丙烯与白油混合;再与复配阻燃剂、抗氧剂和乙烯基双硬脂酰胺混合;然后挤出造粒,制得所述阻燃PP材料。本发明通过聚丙烯与白油先进行混合,使白油充分粘附在聚丙烯表面,从而使聚丙烯与其他材料之间的混合均匀性更佳。
优选地,所述混合采用高速搅拌机进行混合。
优选地,所述混合时间为2~10min;进一步优选地,所述混合时间为2~6min;更进一步优选地,所述混合时间为3~5min。
优选地,所述挤出造粒步骤是采用双螺杆挤出机进行。
优选地,所述双螺杆挤出机的温度为170~190℃;进一步优选地,所述双螺杆挤出机的温度为175~185℃;更进一步优选地,所述双螺杆挤出机的温度为180~185℃。
优选地,所述双螺杆挤出机的转速为200~550rpm;进一步优选地,所述双螺杆挤出机的转速为300~500rpm;更进一步优选地,所述双螺杆挤出机的转速为400~500rpm。
优选地,本发明的第三个方面在于提供一种本发明第一个方面提供的阻燃PP材料在灯饰产品、电控盒、端子盖或电子电器中的应用。
本发明的有益效果是:与传统的阻燃PP材料相比,本发明克服了现有技术中碳酸钙的存在对阻燃性能的负面影响,阻燃性能稳定可控,解决了现有阻燃体系不可添加碳酸钙的问题,从而达到降低成本的目的。此外,本发明中的阻燃PP材料采用碳酸钙进行填充,阻燃等级达到V2级,可以满足灯饰产品、电控盒、端子盖或电子电器产品对材料阻燃性能的要求,且极大的降低了材料的成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施作进一步详细说明,但本发明的实施和保护不限于此。需要指出的是,以下若为有未特别详细说明之过程,均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,视为可以通过市售购买得到的常规产品。
本发明中的聚丙烯PPV30G、PPK8009购买自中国石油化工集团公司,PP450粉购买自茂名市创华化工有限公司;抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配混合所得,购买自巴斯夫股份公司;EBS为乳白色小颗粒,购买自星贝达(北京)化工材料有限公司;所述的白油为环烷油或白矿油,购买自广州市自厚化工科技有限公司。复配阻燃剂是由碳酸钙与协效阻燃剂按照重量比10:2进行配置。协效阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺氢溴酸盐与2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷且三者的质量比为7:2:1。
本发明实施例1至实施例6中的阻燃PP材料按照下表1中的原料配比进行复配。
本发明实施例1至实施例6中的阻燃PP材料的制备方法包括以下步骤:
(1)按照下表1的重量份数称取原料;
(2)先将聚丙烯和白油放入高速搅拌机搅拌2~4分钟,使白油充分粘附在聚丙烯表面;
(3)加入复配阻燃剂搅拌3~5分钟混合均匀,然后,加入助剂,搅拌均匀,制得混合料;
(4)将混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒,得到阻燃PP材料,该阻燃PP材料是采用碳酸钙填充。双螺杆挤出机的温度为180℃,转速为450rpm。
表1实施例1~6中的阻燃PP材料的原料配比(重量份数)
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
均聚PP 89.1 74.1 79.1 74.1 69.1 49.1
共聚PP 10 5 5 10 20
复配阻燃剂 10 10 15 20 20 30
抗氧剂1010 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
抗氧剂168 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
EBS 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
白油 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
分别测试实施例1~6中的阻燃PP材料的拉伸性能、弯曲性能和阻燃性能等性能,具体测试结果记录在下表2中,其中:拉伸性能按照GB/T1040-2006标准中记载的测试方法测试;弯曲性能按照GB/T9341-2000标准中记载的测试方法测试;收缩率按照GB/T 17037.4标准中记载的测试方法测试。
表2实施例1~6中的阻燃PP材料的性能测试结果
Figure BDA0003442418860000041
Figure BDA0003442418860000051
由上表2中的实施例1~6的测试数据可知,本发明中的阻燃PP材料的阻燃效果极佳,达到V2级,能应用于灯饰产品、电控盒、端子盖、以及电子电器等。本发明避免了现有技术中碳酸钙的引入对阻燃性能的负面影响:1、碳酸钙的灯芯作用,提高了塑料的导热性,使塑料内部温度提高,加剧塑料分解并释放出更多的挥发性可燃物质;2、碳酸钙会对阻燃剂起很严重的干扰作用,破坏塑料表面的隔氧层形成;3、碳酸钙为碱性,在溴系酸性体系中会出现化学反应和严重的对抗效应。本发明有效规避碳酸钙独立外加,减弱阻燃效果的现象,解决了现有的阻燃体系不可添加碳酸钙的问题,从而达到稳定阻燃、降低成本的目的。此外,本发明实施例1~6中的阻燃PP材料具有高的弯曲模量,表明本发明通过引入碳酸钙提高了阻燃PP材料的力学性能。
上面对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种阻燃PP材料,其特征在于:由包括以下重量份的原料制成:聚丙烯69~90份,复配阻燃剂10~30份,抗氧剂0.2~1份,乙烯基双硬脂酰胺0.1~1份,白油0.2~1份;所述复配阻燃剂包括碳酸钙和协效阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃PP材料,其特征在于:所述复配阻燃剂中,碳酸钙与协效阻燃剂的质量比为(4~6):1。
3.根据权利要求1所述的阻燃PP材料,其特征在于:所述协效阻燃剂包括含磷阻燃剂、含溴阻燃剂和引发剂;所述含磷阻燃剂、含溴阻燃剂与引发剂的质量比为7:(1.8~2.2):(0.8~1.2)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的阻燃PP材料,其特征在于:所述复配阻燃剂的白度L值大于90。
5.根据权利要求1所述的阻燃PP材料,其特征在于:所述聚丙烯在230℃,2.16kg的荷重下测得的MFR为9~50g/10min。
6.根据权利要求1至3任一项所述的阻燃PP材料,其特征在于:所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的阻燃PP材料,其特征在于:所述抗氧剂中,受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:(0.8~1.2)。
8.权利要求1~7任一项所述的阻燃PP材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:将聚丙烯与白油混合;再与复配阻燃剂、抗氧剂和乙烯基双硬脂酰胺混合;然后挤出造粒,制得所述阻燃PP材料。
9.根据权利要求8所述的阻燃PP材料的制备方法,其特征在于:所述挤出造粒步骤是采用双螺杆挤出机进行;所述双螺杆挤出机的温度为170~190℃;所述双螺杆挤出机的转速为200~550rpm。
10.权利要求1~7任一项所述的阻燃PP材料在灯饰产品、电控盒、端子盖或电子电器中的应用。
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