CN114685848A - 膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用 - Google Patents

膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114685848A
CN114685848A CN202011605234.0A CN202011605234A CN114685848A CN 114685848 A CN114685848 A CN 114685848A CN 202011605234 A CN202011605234 A CN 202011605234A CN 114685848 A CN114685848 A CN 114685848A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plastic
flame retardant
parts
stirring
intumescent flame
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.)
Pending
Application number
CN202011605234.0A
Other languages
English (en)
Inventor
刘若鹏
赵治亚
杨鸿帆
张运湘
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.)
Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Luoyang Institute of Cutting Edge Technology
Original Assignee
Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Luoyang Institute of Cutting Edge Technology
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 Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd, Luoyang Institute of Cutting Edge Technology filed Critical Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Priority to CN202011605234.0A priority Critical patent/CN114685848A/zh
Publication of CN114685848A publication Critical patent/CN114685848A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • 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
    • C08K3/04—Carbon
    • 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
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • 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
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • 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
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C08K2003/322—Ammonium phosphate
    • C08K2003/323—Ammonium polyphosphate
    • 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
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种膨胀型阻燃组合物，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：3～15份纳米碳材料与10～30份聚磷酸铵。纳米碳材料与聚磷酸铵以一定比例复配，两者协同增效，共同作用，能够提高阻燃组合物以及塑料的氧指数。该膨胀型阻燃组合物具有高阻燃性能以及优异的力学性能和热稳定性，并且所需要的原材料价格低廉，加工过程简单，可实现大规模推广。

Description

膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种膨胀型阻燃组合物、塑料及其制备方法及应用。
背景技术
聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等热塑性通用塑料，由于其具有耐化学性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能，在汽车、包装、纺织、家具、装饰和食品领域取得了广泛的应用。然而，由于聚丙烯等热塑性塑料由碳氢结构组成，极易燃烧，且点燃后火焰传播快，对人身和财产安全造成巨大的潜在威胁，同时也限制了其在防火领域的进一步应用。因此，提高聚丙烯等通用塑料的阻燃性能十分必要。
提高材料阻燃性能最直接简便的方法是添加阻燃剂。阻燃剂大致分为膨胀型阻燃剂、无机阻燃剂、磷系阻燃剂和卤系阻燃剂等。其中，膨胀型阻燃剂由于其低毒、低烟以及对材料性能损害小等优点引起了研究人员的关注。膨胀型阻燃剂由碳源、酸源和气源三部分组成，在燃烧过程中，碳源由一系列碳化反应形成致密残炭层，酸源与氧自由基反应减缓材料降解，气源释放不可燃气体减少空气与材料的接触，同时减缓热量的传递，三者共同作用形成膨胀碳层，共同提高了材料的阻燃性能。然而，添加量大、降低基体材料的力学性能及热稳定性，成为膨胀阻燃剂应用的缺点。为提高阻燃效率和材料的综合性能，研究人员做了大量工作开发新型碳源，虽然一定程度上提高了阻燃效率，但往往原料成本高昂，且合成步骤复杂，限制了其广泛应用。就阻燃而言，单独使用碳纳米材料作为阻燃剂时，氧指数测试较低，且难以达到垂直燃烧(UL-94)V-0级要求，即虽然火焰蔓延速率和强度得到了有效的抑制，但材料本身的难燃性无有效的提高。
发明内容
基于此，本发明提供了一种膨胀型阻燃组合物，该膨胀型阻燃组合物具有高阻燃性能以及优异的力学性能和热稳定性，并且所需要的原材料价格低廉，可实现大规模推广。
本发明通过如下技术方案实现。
一种膨胀型阻燃组合物，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：3～15份纳米碳材料与10～30份聚磷酸铵。
在其中一个实施例中，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料优选份数包括：5～10份纳米碳材料与15～20份聚磷酸铵。
在其中一个实施例中，所述纳米碳材料选自如下材料的至少一种：碳纳米管、石墨烯与纳米炭黑。
本发明还提供一种如上所述的膨胀型阻燃组合物的制备方法，将将所述膨胀型阻燃组合物的制备原料混合，第一次搅拌。
本发明还提供如上所述的膨胀型阻燃组合物作为阻燃剂在制备塑料中的应用。
本发明还提供一种塑料，以质量份计，所述塑料的制备原料包括如上所述的膨胀型阻燃组合物，以及20～80份热塑性塑料和5～10份增容剂。
在其中一个实施例中，以质量份计，所述塑料的制备原料包括如上所述的膨胀型阻燃组合物，以及20～80份热塑性塑料、5～10份增容剂和0.3～1份抗氧剂。
在其中一个实施例中，增容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯与马来酸酐接枝聚乙烯中的至少一种；所述热塑性塑料为聚丙烯类、聚乙烯类、聚乳酸类或聚氯乙烯类塑料。
本发明还提供一种如上所述的塑料的制备方法，包括如下步骤：
取所述热塑性塑料与所述增容剂，混合，第二次搅拌；
取第二次搅拌后的产物与所述膨胀型阻燃组合物，混合，第三次搅拌。
在其中一个实施例中，第二次搅拌的温度条件为170℃～190℃，第二次搅拌的时间条件为2min～4min；第三次搅拌的温度条件为170℃～190℃，第三次搅拌的时间条件为7min～10min。
与现有技术相比较，本发明的膨胀型阻燃组合物具有如下有益效果：
本发明所述的膨胀型阻燃组合物将纳米碳材料与聚磷酸铵以一定比例复配，两者协同增效，共同作用，能够提高组合物以及塑料的氧指数及垂直燃烧，显著增强阻燃性能。此外，由于纳米粒子本身优异的热稳定性和捕捉组合物及塑料热降解过程中产生的自由基，在提高其阻燃性能的同时，也显著提高了塑料的热稳定性。此外，该膨胀型阻燃组合物的原料价格低廉，加工过程简单，可实现大规模推广。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种膨胀型阻燃组合物，以质量份计，膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：3～15份纳米碳材料与10～30份聚磷酸铵。
纳米碳材料作为膨胀型阻燃剂的碳源，能够在提高材料力学性能、耐热性能的同时，在材料燃烧过程形成致密的碳层，因此成为阻燃的另一热点研究领域。然而传统技术单独将纳米碳材料用作阻燃剂时，材料的氧指数测试结果较低，且难以达到垂直燃烧(UL-94)V-0级要求，即虽然火焰蔓延速率和强度得到了有效的抑制，但材料本身的难燃性没有得到有效的提高，这也限制了纳米碳材料在阻燃材料中的推广应用。聚磷酸铵(APP)是一种优质、高效、无毒无味不产生腐蚀气体、吸湿性小、热稳定性高、性能优良的非卤阻燃剂，价格低廉，加工过程简单。本发明的技术人员通过大量研究实验发现，将纳米碳材料与聚磷酸铵以一定重量比例复配，利用组合催化的方式，能够协同作用，提高氧指数，显著增强阻燃性能，同时还保证了优异的力学性能和热稳定性，此外，相较于其他碳源，纳米碳与聚磷酸铵的价格低廉，可广泛推广。
优选地，在一个具体的示例中，以质量份计，膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：5～10份纳米碳材料与15～20份聚磷酸铵。
本发明的技术人员发现纳米碳材料与聚磷酸铵的重量比例会对材料的阻燃性能产生一定的影响。在上述组分方案的基础上进行进一步的优选：以质量份计，当纳米碳材料选择5～10份，聚磷酸铵选择15～20份时，该组分方案制得的膨胀型阻燃剂应用于热塑性塑料，能够在低添加量的情况下使塑料通过垂直燃烧V-0级测试且氧指数≥29％。可以理解地，在本发明中，以质量份计，纳米碳材料可以选择如下份数：5份、6份、7份、8份、9份与10份；聚磷酸铵可以选择如下份数：15份、16份、17份、18份、19份及20份。
在一个具体的示例中，纳米碳材料选自如下材料的至少一种：碳纳米管、石墨烯与纳米炭黑。
优选地，纳米碳材料选自纳米炭黑。纳米炭黑的尺寸较小，约为10～20nm，比表面积较大，并且纳米炭黑的表面具有活性基团，能够捕捉聚合物降解的自由基，从而提高聚合物的热稳定性；此外，纳米炭黑在燃烧过程中能够与聚合物降解产物形成交联致密碳层，进一步地提高聚合物的阻燃能力。
在一个具体的示例中，聚磷酸铵的聚合度≥1500。
本发明还提供了一种上述膨胀型阻燃组合物的制备方法，将膨胀型阻燃组合物的制备原料混合，第一次搅拌。
本发明的研究人员研究发现将纳米碳材料作为碳源，将聚磷酸铵同时作为气源与酸源，通过控制其重量配比，使两者仅通过简单的物理共混(搅拌)便可实现组合物阻燃性能的显著增强。
在一个具体的示例中，第一次搅拌为机械搅拌，在室温下进行。
进一步地，上述膨胀型阻燃组合物的制备原料协同作用，不但可以仅通过物理共混便能制得阻燃剂，而且其在室温环境下便可完成，制备过程简单，一定程度上节约资源，可广泛推广应用。
进一步，本发明还提供了一种上述膨胀型阻燃组合物作为阻燃剂在制备塑料中的应用。具体地，膨胀型阻燃剂可以与热塑性塑料及增容剂等其它添加剂混合，制备塑料。热塑性塑料由于其碳氢结构组成，极易燃烧，且点燃后火焰传播快，对人身和财产安全造成巨大的潜在威胁，同时也限制了其在需要防火领域进一步应用。因此，提高其阻燃性能十分必要。其中，热塑性塑料可以是聚丙烯类、聚乙烯类、聚乳酸类、聚氯乙烯类塑料，在此不作限定。
本发明还提供一种塑料，以质量份计，塑料的制备原料包括上述的膨胀型阻燃组合物，以及20～80份热塑性塑料和5～10份增容剂。
本发明将一定重量比例的膨胀型阻燃组合物与热塑性塑料以一定比例复配，并添加了一定重量份数的增容剂，通过增加两种热塑性塑料与膨胀型阻燃组合物之间的相容性，使相互之间的粘结力增大，以形成稳定的结构，消除了塑料分离成本和由分离而造成的污染，同时也增强了塑料的阻燃性能与耐热性。
在一个具体的示例中，以质量份计，塑料的制备原料包括上述的膨胀型阻燃组合物，以及20～80份热塑性塑料、5～10份增容剂和0.3～1份抗氧剂。
在塑料的制备原料中加入一定重量份数的抗氧剂，能够延缓或抑制塑料发生热氧化反应，同时还能与碳纳米材料协同增强塑料的热稳定性。
在一个具体的示例中，抗氧剂为亚磷酸三壬基苯酯(TNP)、二亚磷酸烷基季戊四醇酯(618)、抗氧剂1010或二亚磷酸双(2,4-叔丁基苯基)季戊四醇(624)。
亚磷酸三壬基苯酯作为一种非污染性耐热抗氧化防老剂，适用于各种橡塑弹性体，热氧稳定效能高，加工使用过程中不变色；抗氧剂1010为一种酚类抗氧剂，化学性状稳定，可广泛应用于通用塑料、工程塑料、合成橡胶、纤维、热熔胶、树脂、油品、墨水、涂料等行业中，对聚丙烯、聚乙烯具有卓越的抗氧化性能；二亚磷酸烷基季戊四醇酯(618)能够终止聚丙烯类或聚乙烯类在常温光条件或热条件下的降解反应，从而提高聚丙烯类或者聚乙烯类的热稳定性，以此同时二亚磷酸烷基季戊四醇酯(618)的添加对最终产品的工艺性与色泽无影响。
进一步地，在一个具体的示例中，抗氧剂为二亚磷酸烷基季戊四醇酯(618)。
在一个具体的示例中，增容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯(PPMA)与马来酸酐接枝聚乙烯(PEMA)中的至少一种；
热塑性塑料选自聚丙烯类、聚乙烯类、聚乳酸类或聚氯乙烯类塑料。
聚合物两相之间往往相容性差，界面缺少必要的黏结力，甚至两相间可能存在间歇，发生宏观剥离，导致在加工或产品使用过程中会出现分层现象，完全相容的聚合物共混体系是比较少的，当两种以上的相容性较差的聚合物进行共混时，由于分散相和连续相界面的张力较大，使各组分之间缺乏亲和性，故界面粘合力低，进一步地，力学性能也大幅度降低。本发明的技术人员通过实验筛选出马来酸酐接枝聚丙烯(PPMA)与马来酸酐接枝聚乙烯(PEMA)，当其中至少一种作为增容剂时能够显著增强聚丙烯类非极性基体或者聚乙烯类非极性基体与所添加的极性填料之间的界面作用，除此之外还能增强填料在基体中的分散作用，从而使得聚合物混合得更为均匀，共混物的界面性质也得到了很大程度的改善。
本发明还提供一种上述的塑料的制备方法，包括如下步骤：
取热塑性塑料与增容剂，混合，第二次搅拌；
取第二次搅拌后的产物与膨胀型阻燃剂，混合，第三次搅拌。
优选地，上述的塑料的制备方法，包括如下步骤：
取热塑性塑料与增容剂及抗氧剂，混合，第二次搅拌；
取第二次搅拌后的产物与膨胀型阻燃剂，混合，第三次搅拌。
在一个具体的示例中，第二次搅拌的温度条件为170℃～190℃；第二次搅拌的时间条件为2min～4min。可以理解地，在本发明中，第二次搅拌的温度可设为170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃与190℃；第二次搅拌的时间可设为2min、3min与4min。对第二次搅拌的温度条件与时间条件的控制能够促使热塑性塑料和增容剂充分混合。
在一个具体的示例中，第三次搅拌的温度条件为170℃～190℃，时间条件为7min～10min。可以理解地，在本发明中，第三次搅拌的温度可设为170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃与190℃；第三次搅拌的时间可设为7min、8min、9min以及10min。
在一个更具体的示例中，该塑料的制备方法包括如下步骤：
将3～15份纳米碳材料与10～30份聚磷酸铵混合，第一次搅拌，制得膨胀型阻燃组合物；
将20～80份热塑性塑料、5～10份增容剂以及0.3～1份抗氧剂混合，在170℃～190℃的温度条件下第二次搅拌，搅拌时间为2min～4min；
将第二次搅拌后的产物与膨胀型阻燃组合物混合，第三次搅拌，搅拌时间为7min～10min，制得塑料。
以下结合具体实施例对本发明的膨胀型阻燃组合物、塑料及其制备方法作进一步详细的说明。以下实施例中所用的原料，如无特别说明，均为市售产品。
纳米炭黑平均直径17nm，购自山东临淄祁顺化学试剂公司；聚磷酸铵的聚合度≥1500，购自镇江星星阻燃剂有限公司；聚丙烯塑料的牌号为T30S，230℃时MFI＝6.8g/min，Mw＝28.9×104g/mol，PDI＝3.45，购自大庆石油化工公司；马来酸酐接枝聚丙烯230℃时MFI＝32g/min，MA接枝量为0.8wt％，购自starbetter(北京)化学材料有限公司；抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯618购自北京极易化工有限公司。
实施例1
本实施例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将3份纳米炭黑、22份聚磷酸铵一起过机械搅拌充分混合，得到膨胀阻燃剂A1；
S2：将65份聚丙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚丙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯(618)在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B1；
S3：将组分A1加入到组分B1中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料3CB22APP。
将获得的3CB22APP阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD 2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
实施例2
本实施例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将5份纳米炭黑、20份聚磷酸铵一起过机械搅拌充分混合，得到膨胀阻燃剂A2；
S2：将65份聚丙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚丙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B1；
S3：将组分A2加入到组分B1中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料5CB20APP。
将获得的5CB20APP阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD 2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
实施例3
本实施例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将7份纳米炭黑、18份聚磷酸铵一起过机械搅拌充分混合，得到膨胀阻燃剂A3；
S2：将65份聚丙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚丙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B1；
S3：将组分A3加入到组分B1中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料7CB18APP。
将获得的7CB18APP阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD 2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
实施例4
本实施例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将7份纳米炭黑、18份聚磷酸铵一起过机械搅拌充分混合，得到膨胀阻燃剂A3；
S2：将65份聚乙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚乙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B2；
S3：将组分A3加入到组分B2中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料65PE7CB18APP。
将获得的65PE7CB18APP阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD 2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
实施例5
本实施例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将1份纳米炭黑、24份聚磷酸铵一起过机械搅拌充分混合，得到膨胀阻燃剂A4；
S2：将65份聚丙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚丙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B1；
S3：将组分A3加入到组分B1中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料1CB24APP。
将获得的1CB24APP阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD 2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
对比例1
本对比例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将25份聚磷酸铵记为膨胀阻燃剂A5；
S2：将65份聚丙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚丙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B1；
S3：将组分A5加入到组分B1中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料25APP。
将获得的25APP阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
对比例2
本对比例提供一种阻燃塑料的制备方法，具体如下：
S1：将25份纳米炭黑记为膨胀阻燃剂A6；
S2：将65份聚丙烯塑料，10份马来酸酐接枝聚丙烯，0.5份抗氧剂二亚磷酸烷基季戊四醇酯在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下搅拌3min，记为组分B1；
S3：将组分A6加入到组分B1中，在双螺杆挤出机中在180℃的温度条件下继续搅拌10min，后出料，记为阻燃塑料25CB。
将获得的25CB阻燃塑料在180℃下通过模具模压成所需形状的样条，采用热失重测试仪测试阻燃塑料的热稳定性，升温速率为10℃/min，温度为25℃～700℃，根据ASTMD2863-97测试阻燃塑料的极限氧指数；根据ASTM D3801测试阻燃塑料的垂直燃烧测试；根据ISO 5660-1测试阻燃塑料的热释放过程。
实施例1-5与对比例1-2的组份方案与效果验证实验结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002870278970000131
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种膨胀型阻燃组合物，其特征在于，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：3～15份纳米碳材料与10～30份聚磷酸铵。
2.根据权利要求1所述的膨胀型阻燃组合物，其特征在于，以质量份计，所述制备原料优选份数包括：5～10份纳米碳材料与15～20份聚磷酸铵。
3.根据权利要求1或2所述的膨胀型阻燃组合物，其特征在于，所述纳米碳材料选自如下材料中的至少一种：碳纳米管、石墨烯与纳米炭黑。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述的膨胀型阻燃组合物的制备方法，其特征在于，将所述膨胀型阻燃组合物的制备原料混合，第一次搅拌。
5.权利要求1～4任一项所述的膨胀型阻燃组合物作为阻燃剂在制备塑料中的应用。
6.一种塑料，其特征在于，以质量份计，所述塑料的制备原料包括权利要求1～3任一项所述的膨胀型阻燃组合物，以及20～80份热塑性塑料和5～10份增容剂。
7.根据权利要求6所述的塑料，其特征在于，以质量份计，所述塑料的制备原料包括权利要求1～3任一项所述的膨胀型阻燃组合物，以及20～80份热塑性塑料、5～10份增容剂和0.3～1份抗氧剂。
8.根据权利要求6或7所述的塑料，其特征在于，所述增容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯与马来酸酐接枝聚乙烯中的至少一种；所述热塑性塑料为聚丙烯类、聚乙烯类、聚乳酸类或聚氯乙烯类塑料。
9.一种根据权利要求6～8任一项所述的塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
取所述热塑性塑料与所述增容剂，混合，第二次搅拌；
取第二次搅拌后的产物与所述膨胀型阻燃组合物，混合，第三次搅拌。
10.根据权利要求9所述的塑料的制备方法，其特征在于，第二次搅拌的温度条件为170℃～190℃，第二次搅拌的时间条件为2min～4min；第三次搅拌的温度条件为170℃～190℃，第三次搅拌的时间条件为7min～10min。
CN202011605234.0A 2020-12-29 2020-12-29 膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用 Pending CN114685848A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011605234.0A CN114685848A (zh) 2020-12-29 2020-12-29 膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011605234.0A CN114685848A (zh) 2020-12-29 2020-12-29 膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114685848A true CN114685848A (zh) 2022-07-01

Family

ID=82131781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011605234.0A Pending CN114685848A (zh) 2020-12-29 2020-12-29 膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114685848A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101293984A (zh) * 2007-04-28 2008-10-29 中国石油化工股份有限公司 一种膨胀成炭阻燃聚丙烯组合物及其制备方法
CN102643464A (zh) * 2012-05-09 2012-08-22 华东理工大学 一种纳米无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法
CN103205058A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 北京航天凯恩化工科技有限公司 一种石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN105348635A (zh) * 2015-11-06 2016-02-24 中国人民武装警察部队学院 一种纳米协同膨胀阻燃增韧聚丙烯共混物复合材料及其制备方法
CN106750994A (zh) * 2016-12-18 2017-05-31 合肥会通新材料有限公司 一种碳纳米管增强阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN106947159A (zh) * 2017-03-30 2017-07-14 深圳八六三计划材料表面技术研发中心 一种石墨烯增强阻燃性的聚丙烯材料及其制备方法
CN110003474A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 青岛科技大学 一种硅基膨胀型阻燃剂及其制备方法
CN110041612A (zh) * 2019-04-01 2019-07-23 四川大学 低聚倍半硅氧烷增容及协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101293984A (zh) * 2007-04-28 2008-10-29 中国石油化工股份有限公司 一种膨胀成炭阻燃聚丙烯组合物及其制备方法
CN102643464A (zh) * 2012-05-09 2012-08-22 华东理工大学 一种纳米无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法
CN103205058A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 北京航天凯恩化工科技有限公司 一种石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN103387712A (zh) * 2013-04-08 2013-11-13 北京航天凯恩化工科技有限公司 一种石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN105348635A (zh) * 2015-11-06 2016-02-24 中国人民武装警察部队学院 一种纳米协同膨胀阻燃增韧聚丙烯共混物复合材料及其制备方法
CN106750994A (zh) * 2016-12-18 2017-05-31 合肥会通新材料有限公司 一种碳纳米管增强阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN106947159A (zh) * 2017-03-30 2017-07-14 深圳八六三计划材料表面技术研发中心 一种石墨烯增强阻燃性的聚丙烯材料及其制备方法
CN110041612A (zh) * 2019-04-01 2019-07-23 四川大学 低聚倍半硅氧烷增容及协效无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN110003474A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 青岛科技大学 一种硅基膨胀型阻燃剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
毕波等: ""纳米碳材料在聚合物阻燃中的应用研究进展"", 《材料工程》, vol. 45, no. 5, pages 135 - 144 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103819666B (zh) 一种高阻燃性尼龙树脂及其制备方法
CN108948476B (zh) 一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法
CN101812202B (zh) 无卤低烟阻燃聚丙烯/聚酰胺复合材料及制备方法
CN110591350B (zh) 一种抑烟聚酰胺组合物及其制备方法
CN113930044B (zh) 一种阻燃abs复合材料、制备方法及其用途
CN112812435A (zh) 一种常温导热高温阻燃的高分子复合材料及其制备方法
CN109503941A (zh) 无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN109957241B (zh) 一种热塑性阻燃增强生物基pa56和pa66复合材料及其制备方法
CN114736500B (zh) 一种无卤阻燃聚碳酸酯/苯乙烯类树脂合金及其制备方法和应用
CN104945876A (zh) 一种低烟密度pc/abs高分子复合材料及其制备方法
CN108034126B (zh) 无卤阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法
CN114685848A (zh) 膨胀型阻燃剂、塑料及其制备方法与应用
CN112724627A (zh) Pc/abs合金料及其应用
CN103881344A (zh) 抗静电无卤阻燃pc/pbt合金材料及其制备方法
CN114213827B (zh) 一种耐溶剂无卤阻燃pc/petg合金及其制备方法
CN114213761A (zh) 一种高光泽低析出阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用
CN112029157B (zh) 一种抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用
CN112852116A (zh) 一种新型耐热耐刮擦无卤阻燃tpe注塑料及其制备方法
CN114316581A (zh) 一种无卤阻燃尼龙66组合物及其制备方法
CN115873293A (zh) 制备阻燃发泡聚丙烯材料的组合物和阻燃发泡聚丙烯材料及其制备方法
CN112920564A (zh) 一种层状阻燃材料及其制备方法
CN109370024B (zh) 一种增韧无卤阻燃eva/pa6复合材料及其制备方法
CN111205619A (zh) 一种聚碳酸酯与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料及其制备方法与应用
CN115181352B (zh) 一种电缆护套用阻燃材料及其制备方法
CN105860516A (zh) 一种阻燃聚酰胺树脂及其制备方法

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