CN114621525A - 无卤阻燃增强聚丙烯及制备方法和在新能源领域的应用 - Google Patents

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CN114621525A CN202210412260.4A CN202210412260A CN114621525A CN 114621525 A CN114621525 A CN 114621525A CN 202210412260 A CN202210412260 A CN 202210412260A CN 114621525 A CN114621525 A CN 114621525A
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Abstract

本发明提供无卤阻燃增强聚丙烯及制备方法和在新能源领域的应用，具体涉及一种无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，包括40‑70％聚丙烯混合物、20‑28％无卤阻燃剂、0‑20％聚烯烃弹性体、0.1‑0.5％分散剂、0‑5％阻燃增效剂、0‑30％玻璃纤维、0.1‑0.5％润滑剂、0.1‑0.5％抗氧化剂、0‑1％钛白粉。本发明所涉及的无卤阻燃增强聚丙烯中添加有聚丙烯混合物、无卤阻燃剂、玻璃纤维等物质，无卤阻燃剂提供优异的阻燃性能，玻璃纤维则可提高无卤阻燃增强聚丙烯产品在各种使用环境下的耐受性能，多方面提高无卤阻燃增强聚丙烯产品的性能，使得该无卤阻燃增强聚丙烯产品具有较好的使用寿命和使用效果。

Description

无卤阻燃增强聚丙烯及制备方法和在新能源领域的应用
技术领域
本发明是无卤阻燃增强聚丙烯及制备方法和在新能源领域的应用，属于无卤阻燃增强聚丙烯技术领域。
背景技术
聚丙烯作为通用塑料之一，无毒、环保、可回收、更具有良好的机械强度、化学稳定性、较好的成型加工性能以及综合成本较低等诸多优点，自问世以来，广泛应用于建筑、纺织、汽车、家电、电子电器、包装等领域，更是逐渐取代ABS、PC/ABS等工程塑料在汽车零部件中得到了广泛的应用。
新能源汽车由于其环保特性成为国家汽车行业的发展趋势，新能源汽车采用电池组替代了燃油车的发动机，因此其对于电池组周边的材料需要具有优异的阻燃性能。
然而聚丙烯材料本身不具备阻燃性，及其易燃；而且未经改性的聚丙烯其机械强度、耐热性以及尺寸稳定性均较差，限制其大规模应用，因而，通过改性手段来赋予聚丙烯材料阻燃特性以及提高机械强度非常有必要。
目前，用于聚丙烯材料的多为无卤阻燃剂，无卤磷氮阻燃剂的优势在于其阻燃性能优异，而且燃烧后生成产物为二氧化碳、水以及氮气等无毒气体；但仍存在不足之处，例如表面极性强，导致与聚丙烯的相容性比较差，热稳定性以及水解稳定性非常差，在新能源汽车长期使用后，由于热老化导致的阻燃剂热分解以及潮湿天气造成的阻燃剂水解，最终材料阻燃性能严重下降。
因此，本申请提供一种利用有机的磷氮系阻燃剂改性聚丙烯的方法及应用，提高聚丙烯阻燃效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供无卤阻燃增强聚丙烯及制备方法和在新能源领域的应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述第一个目的，提供一种无卤阻燃增强聚丙烯，本发明通过如下技术方案实现。
无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，组分及含量为：
Figure BDA0003604170850000021
优选的，所述聚丙烯混合物包括聚丙烯PP8303、聚丙烯PP7726、聚丙烯PP6012中的两种及以上。
优选的，所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪类阻燃剂。
优选的，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺。
优选的，所述阻燃增效剂为有机化蒙脱土、碳纳米管、石墨烯纳米材料中的一种。
优选的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维、E-CR玻璃纤维中的一种及以上。
具体的：无碱玻璃纤维即E玻纤，就其性能而言，强度高于钢丝、重量较金属材料轻、抗疲劳强度高、具有优异的电性能、绝缘强度高、介电常数低、尺寸稳定性好、化学性能稳定、耐候性好、导热系数低、且具有几乎不吸水、遇火不燃烧不冒烟等诸多优点，在国内应用最为广泛；E-CR玻璃纤维作为一种改造后的玻璃纤维，具有良好的耐酸性、耐水性，添加后可提高无卤阻燃增强聚丙烯产品的整体的耐酸耐水性；综上，玻璃纤维可以通过间接提高无卤阻燃增强聚丙烯产品的各种耐受性能来延缓无卤阻燃增强聚丙烯产品的老化速度，增强无卤阻燃增强聚丙烯产品在不同环境如寒冷、炎热、潮湿天气下的耐受性，提高无卤阻燃增强聚丙烯产品的使用寿命和使用效果。
为了实现第二个目的，提供一种无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，本发明通过下述技术方案实现。
无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，用于制备上述无卤阻燃增强聚丙烯，包括如下步骤：
S1.按比例称取上述物料，将聚丙烯混合物、无卤阻燃剂、聚烯烃弹性体、分散剂、阻燃增效剂、玻璃纤维、润滑剂、抗氧化剂、钛白粉依次加入高混机混合10-20分钟，出料，-80℃冷冻干燥，得到预混物，备用；
S2.将步骤S1所得的预混物加入双螺杆挤出机，共混挤出，双螺杆挤出机的料筒温度控制在180-220℃范围内；
S3.将步骤S2挤出的熔体冷却、切成10-15mm的颗粒、烘干，得到无卤阻燃增强聚丙烯。
优选的，所述步骤S1中冷冻干燥时间为10-20min之间。
优选的，所述步骤S2中双螺杆挤出机的转速是300-500r/min。
具体的：不同于传统的烘干干燥，所述步骤S1中的冷冻干燥是将含水物料冷冻到冰点以下，去除物料内水分的干燥方法，一方面能够快速去除物料内含有的水分，达到干燥效果，另一方面在去除水分的同时最大限度的保持了物料原有的纤维结构、多孔结构等结构，保证了物料内部结构也处于充分干燥的状态，以及减少各物料中的分子内化学键、分子间化学键的不必要的断裂，达到减少物料在制备过程中不必要的损耗的作用，起到提高无卤阻燃增强聚丙烯产品的使用寿命和使用效果的作用。
为了实现第三个目的，提供无卤阻燃增强聚丙烯在新能源领域的应用，本发明通过下述技术方案实现。
通过上述制备方法得到的无卤阻燃增强聚丙烯在新能源领域的应用，所述无卤阻燃增强聚丙烯用于制备新能源汽车电池组周边覆盖件、阻燃电器零部件、阻燃零部件电子。
本发明的有益效果：
(1)本发明涉及一种无卤阻燃增强聚丙烯，该无卤阻燃增强聚丙烯中添加有聚丙烯混合物、无卤阻燃剂、玻璃纤维等物质，聚丙烯混合物中包括至少两种型号的聚丙烯材料，相比于单一型号的聚丙烯材料具有更优异的耐受性能，无卤阻燃剂为无卤阻燃增强聚丙烯产品提供优异的阻燃性能，玻璃纤维则可提高无卤阻燃增强聚丙烯产品在各种使用环境下的耐受性能，多方面提高无卤阻燃增强聚丙烯产品的性能，使得该无卤阻燃增强聚丙烯产品具有较好的使用寿命和使用效果。
(2)本发明涉及一种无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，该制备方法采取不同于现有技术的烘干方式，从制备过程中降低无卤阻燃增强聚丙烯产品的损耗、延缓老化速度、延长使用寿命。
(3)本发明涉及一种无卤阻燃增强聚丙烯在新能源领域的应用，该无卤阻燃增强聚丙烯产品可广泛应用于电器外壳、电控盒、新能源电池、圣诞灯灯头、木塑产品、轨道交通、阻燃材料等行业中，尤其由于本无卤阻燃增强聚丙烯产品具有优异的阻燃、抗老化、耐受酸碱、耐温抗寒等特性，更加适用于制备新能源汽车电池组周边覆盖件、阻燃电器零部件、阻燃零部件电子。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，用于制备无卤阻燃增强聚丙烯，包括如下步骤：
S1.按比例称取物料，将聚丙烯混合物、无卤阻燃剂、聚烯烃弹性体、分散剂、阻燃增效剂、玻璃纤维、润滑剂、抗氧化剂、钛白粉等物料根据具体需要依次加入高混机混合10-20分钟，出料，-80℃冷冻干燥10-20min，得到预混物，备用；
S2.将步骤S1所得的预混物加入双螺杆挤出机，共混挤出，双螺杆挤出机的料筒温度控制在180-220℃范围内，双螺杆挤出机的转速是300-500r/min；
S3.将步骤S2挤出的熔体冷却、切成10-15mm的颗粒、烘干，得到无卤阻燃增强聚丙烯。
实施例2
以实施例1所述方法制备无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，各组分及含量为：
Figure BDA0003604170850000051
实施例3
以实施例1所述方法制备无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，各组分及含量为：
Figure BDA0003604170850000052
实施例4
以实施例1所述方法制备无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，各组分及含量为：
Figure BDA0003604170850000053
Figure BDA0003604170850000061
实施例5
以实施例1所述方法制备无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，各组分及含量为：
Figure BDA0003604170850000062
实施例6
以实施例1所述方法制备无卤阻燃增强聚丙烯，以质量百分比计，各组分及含量为：
Figure BDA0003604170850000063
Figure BDA0003604170850000071
实施例7
以实施例6所述方法制备的无卤阻燃增强聚丙烯产品，可广泛应用于电器外壳、电控盒、新能源电池、圣诞灯灯头、木塑产品、轨道交通、阻燃材料等行业中，尤其，用于制备新能源汽车电池组周边覆盖件、阻燃电器零部件、阻燃零部件电子。
对比例1
选取专利公开号为CN101139455A的发明专利中实施例1所公开的阻燃增强聚丙烯材料作为对照。
为进一步验证本发明所述的无卤阻燃增强聚丙烯的各项产品性能，将实施例2-6、对比例1制备出来的无卤阻燃增强聚丙烯颗粒在注塑成型机上注塑出标准测试样条，按照ISO527标准进行拉伸性能测试、按照ISO178标准进行弯曲性能测试、按照ISO75标准进行热变形温试，对无卤阻燃增强聚丙烯产品的性能进行测试及评判，测试结果如表1所示。
表1无卤阻燃增强聚丙烯产品性能测试结果
Figure BDA0003604170850000072
Figure BDA0003604170850000081
由上述试验可看出，由实施例2-6制备得到的无卤阻燃增强聚丙烯在拉伸性能、弯曲性能、热变形温试等方面均能达到或高于现有产品的水平，尤其在断裂伸长率、弯曲模量、抗冲击强度这三个方面，显著高于对比例1的对照产品。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于，以质量百分比计，组分及含量为：
Figure FDA0003604170840000011
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于：所述聚丙烯混合物包括聚丙烯PP8303、聚丙烯PP7726、聚丙烯PP6012中的两种及以上。
3.根据权利要求2所述的无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于：所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪类阻燃剂。
4.根据权利要求3所述的无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于：所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺。
5.根据权利要求4所述的无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于：所述阻燃增效剂为有机化蒙脱土、碳纳米管、石墨烯纳米材料中的一种。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维、E-CR玻璃纤维中的一种及以上。
7.无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，用于制备权利要求1-6任一所述的无卤阻燃增强聚丙烯，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按比例称取上述物料，将聚丙烯混合物、无卤阻燃剂、聚烯烃弹性体、分散剂、阻燃增效剂、玻璃纤维、润滑剂、抗氧化剂、钛白粉依次加入高混机混合10-20分钟，出料，-80℃冷冻干燥，得到预混物，备用；
S2.将步骤S1所得的预混物加入双螺杆挤出机，共混挤出，双螺杆挤出机的料筒温度控制在180-220℃范围内；
S3.将步骤S2挤出的熔体冷却、切成10-15mm的颗粒、烘干，得到无卤阻燃增强聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中冷冻干燥时间为10-20min之间。
9.根据权利要求7所述的无卤阻燃增强聚丙烯的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中双螺杆挤出机的转速是300-500r/min。
10.通过如权利要求8-9任一所述的制备方法得到的无卤阻燃增强聚丙烯在新能源领域的应用，其特征在于：所述无卤阻燃增强聚丙烯用于制备新能源汽车电池组周边覆盖件、阻燃电器零部件、阻燃零部件电子。
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