CN115322491B - 一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低光泽、低应力发白、密度较低的聚丙烯组合物，通过少量的三聚氰胺氰尿酸盐/无机次磷酸盐/联枯的阻燃协效体系能够达到V‑2的阻燃效果，同时采用特定量的马来酸酐接枝均聚聚丙烯能够有效改善阻燃剂对无规共聚聚丙烯应力发白的恶化，并且利用马来酸酐接枝均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯相容性较差的特性使得马来酸酐在组合物表面形成凹凸不平的界面，增加比表面积，从而有效降低表面光泽度。本发明的聚丙烯组合物适用于制备家居产品，如儿童座椅外壳。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯由于价格低廉，易于加工成型及其具有密度低，耐化学腐蚀和自身优异的物理力学性能等优点，广泛应用于各领域。但聚丙烯本身属于易燃材料，其极限氧指数仅为18%，无法满足一些相关行业对材料的阻燃性能要求，因此阻燃聚丙烯应运而生。但是现有技术的聚丙烯阻燃体系具有各自的缺点：
第一，聚丙烯的阻燃技术主要以添加卤素阻燃剂为主，其次还有无机氢氧化物类阻燃剂、膨胀型阻燃剂，但以上阻燃体系中阻燃剂添加量大，导致体系密度大，不以满足部分行业轻量化要求。
第二，以三聚氰胺氰尿酸盐复配无机次磷酸盐类阻燃体系具有添加量低、密度低、力学性能优异以及低卤的优点，被广泛应用于电子元器件、家居产品中。但随着人们对电子元器件、家居产品的外观的审美要求越来越高，如要求制件表面具有低光泽及制件在受到外力影响而低应力发白。而该体系无法解决聚丙烯易受外力应力发白的缺陷。
现阶段家居产品中普遍要求低光泽度，如中国专利CN101173075A通过添加二氧化硅来达到低光泽效果，但同样由于添加无机填料、弹性体也恶化了体系的应力发白。
因此，如何同时得到V-2阻燃等级、低应力发白、低光泽度的聚丙烯组合物是一个业界难题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种聚丙烯组合物，具有低密度、低光泽度、低应力发白、V-2阻燃的优点。
本发明的另一目的在于，提供聚丙烯组合物的制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯树脂     100份；
马来酸酐接枝均聚聚丙烯 3-6份；
三聚氰胺氰尿酸盐       0.2-1.1份；
次磷酸盐               1-1.8份；
联枯                   0.1-0.4份；
所述的马来酸酐接枝均聚聚丙烯中，马来酸酐基团的接枝率为0.6-0.9wt%。
优选的，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯树脂      100份；
马来酸酐接枝均聚聚丙烯  4-5份；
三聚氰胺氰尿酸盐        0.6-0.8份；
次磷酸盐                1.2-1.4份；
联枯                    0.2-0.3份；
所述的马来酸酐接枝均聚聚丙烯中，马来酸酐基团的接枝率为0.7-0.8wt%。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯可以是市售产品也可以是自制原料，自制方法如下：按照配比，将均聚聚丙烯、马来酸酐及过氧化物如过氧化二异丙苯通过双螺杆挤出机A挤出，螺杆温度范围是165-200℃，得到马来酸酐接枝均聚聚丙烯。
本发明对于无规共聚聚丙烯树脂的熔指没有特别的限定，一般用于家居制品的无规共聚聚丙烯树脂在230℃/2.16kg条件下的熔融指数为8-32g/10min。
所述的次磷酸盐选自次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸镁中的至少一种。
所述的联枯为2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷。
按重量份计，还包括0-2份助剂，所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
抗氧剂可以是IRGANOX 1010与IRGAFOS 168。
润滑剂可以是乙撑双硬脂酰胺。
本发明的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中螺杆温度范围是180-210℃，转速范围是250-800转/分，得到聚丙烯组合物。
本发明的聚丙烯组合物的应用，用于制备家居产品，如儿童座椅外壳。
本发明的聚丙烯组合物阻燃等级V-2、光泽度（60角度）＜50、应力发白性能：将组合物制备成100*100*3mm的方板，承受重500g、直径为50mm的钢球从300mm高度的跌落测试，其发白区域直径小至3mm。
本发明具有如下有益效果
三聚氰胺氰尿酸盐/无机次磷酸盐/联枯的阻燃协效体系能够达到V-2的阻燃效果，但是会劣化组合物应力发白，本发明通过采用特定量的马来酸酐接枝均聚聚丙烯能够有效改善阻燃剂对无规共聚聚丙烯应力发白的恶化，并且利用马来酸酐接枝均聚聚丙烯与无规共聚聚丙烯相容性较差的特性使得马来酸酐在组合物表面形成凹凸不平的界面，增加比表面积，从而有效降低表面光泽度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
实施例和对比例所用原料来源如下：
无规共聚聚丙烯A：J-570S，韩国乐天，熔融指数28g/10min，测试条件230℃、2.16kg。
无规共聚聚丙烯B：UT8012M，茂名石化，熔融指数12g/10min，测试条件230℃、2.16kg。
嵌段共聚聚丙烯：EP548R，中海壳牌，熔融指数28g/10min，测试条件230℃、2.16kg。
均聚聚丙烯：HP500N，中海壳牌，熔融指数12g/10min，测试条件230℃、2.16kg。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯A：马来酸酐接枝率0.61wt%，自制。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯B：马来酸酐接枝率0.71wt%，自制。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯C：马来酸酐接枝率0.79wt%，自制。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯D：马来酸酐接枝率0.89wt%，自制。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯E：马来酸酐接枝率0.5wt%，自制。
马来酸酐接枝均聚聚丙烯F：马来酸酐接枝率1.1wt%，自制。
马来酸酐接枝无规共聚聚丙烯：马来酸酐接枝率0.71wt%，自制。
三聚氰胺氰尿酸盐：牌号为南京意特MHB。
次磷酸铝：市售。
联枯：市售。
润滑剂：乙撑双硬脂酰胺(缩写EBS)，市售。
实施例和对比例聚丙烯组合物的制备方法：按照配比，将各组分混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中螺杆温度范围是180-210℃，转速范围是300-450转/分，得到聚丙烯组合物。
各项测试方法：
光泽度：按照GB/T8807-1988标准，60°角，单位为无量纲。
耐应力发白：在环境温度约23℃条件下，将组合物制备成100*100*3mm的方板，承受重500g, 直径为50mm的钢球从300mm高度的跌落测试，记录发白区的直径（每个待测材料取10个样品的平均值）。
阻燃性能：根据UL94-2006将各样品经过注塑打样得到125±5mm*13±0.5mm *1.5mm的样条，进行阻燃等级测试。
表1：实施例1-7聚丙烯组合物各组分含量（重量份）及测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
无规共聚聚丙烯A 100
无规共聚聚丙烯B 100 100 100 100 100 100
马来酸酐接枝均聚聚丙烯A 4.5 4.5 3 6 4 5
马来酸酐接枝均聚聚丙烯B 4.5
三聚氰胺氰尿酸盐 0.7 0.7 0.2 1.1 0.8 0.6 0.7
次磷酸铝 1.3 1.3 1.8 1 1.2 1.4 1.3
联枯 0.25 0.25 0.4 0.1 0.3 0.2 0.25
润滑剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
阻燃性 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2
光泽度 36 35 40 33 37 34 34
耐应力发白 2.2 2.0 2.3 2.5 2.2 2.3 1.8
由实施例可知，本发明范围内聚丙烯组合物具有V-2的阻燃性。
由实施例2-6可知，优选的各组分配比的范围内表面光泽度小于37，耐应力发白最好。
表2：实施例8-9和对比例1-5聚丙烯组合物各组分含量（重量份）及测试结果
实施例8 实施例9 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
无规共聚聚丙烯B 100 100 100 100 100
嵌段共聚聚丙烯 100
均聚聚丙烯 100
马来酸酐接枝均聚聚丙烯A 0 2 8 4.5 4.5
马来酸酐接枝均聚聚丙烯C 4.5
马来酸酐接枝均聚聚丙烯D 4.5
三聚氰胺氰尿酸盐 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
次磷酸铝 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
联枯 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
润滑剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
阻燃性 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2
光泽度 35 36 72 60 30 49 61
耐应力发白 1.9 2.1 2.4 2.4 3.8 10.4 5.7
由实施例2/7/8/9可知，优选的马来酸酐接枝均聚聚丙烯的接枝率范围内光泽度更低、耐应力发白更好。
由对比例1-3可知，马来酸酐接枝均聚聚丙烯能够显著降低光泽度，当马来酸酐接枝均聚聚丙烯含量过低光泽度降低不明显，而含量过高则导致耐应力发白性严重降低。
由对比例4/5可知，嵌段共聚聚丙烯、均聚聚丙烯无法实现本发明的技术效果。
表3：对比例6-9聚丙烯组合物各组分含量（重量份）及测试结果
对比例6 对比例7 对比例8 对比例9
无规共聚聚丙烯B 100 100 100
均聚聚丙烯 100
马来酸酐接枝均聚聚丙烯E 4.5
马来酸酐接枝均聚聚丙烯F 4.5
马来酸酐接枝无规共聚聚丙烯 4.5 4.5
三聚氰胺氰尿酸盐 0.7 0.7 0.7 0.7
次磷酸铝 1.3 1.3 1.3 1.3
联枯 0.25 0.25 0.25 0.25
润滑剂 0.2 0.2 0.2 0.2
阻燃性 V-2 V-2 V-2 V-2
光泽度 65 32 68 62
耐应力发白 2.3 4.1 2.6 3.7
由对比例6/7和实施例2/7/8/9可知，马来酸酐接枝均聚聚丙烯的接枝率需要达到0.6wt%时才能够实现显著的降低光泽度的作用，但是接枝率过高会导致应力发白性差。
由对比例8可知，马来酸酐接枝无规共聚聚丙烯的耐应力发白性差。
由对比例9可知，均聚聚丙烯/马来酸酐接枝无规共聚聚丙烯的复配也无法实现本发明的技术效果。

Claims (8)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯树脂     100份；
马来酸酐接枝均聚聚丙烯 3-6份；
三聚氰胺氰尿酸盐       0.2-1.1份；
次磷酸盐               1-1.8份；
联枯                   0.1-0.4份；
所述的马来酸酐接枝均聚聚丙烯中，马来酸酐基团的接枝率为0.6-0.9wt%。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯树脂      100份；
马来酸酐接枝均聚聚丙烯  4-5份；
三聚氰胺氰尿酸盐        0.6-0.8份；
次磷酸盐                1.2-1.4份；
联枯                    0.2-0.3份；
所述的马来酸酐接枝均聚聚丙烯中，马来酸酐基团的接枝率为0.7-0.8wt%。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的无规共聚聚丙烯树脂在230℃/2.16kg条件下的熔融指数为8-32g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的次磷酸盐选自次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸镁中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述的联枯为2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷。
6.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，还包括0-2份助剂，所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
7.权利要求1-6任一项所述聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中螺杆温度范围是180-210℃，转速范围是250-800转/分，得到聚丙烯组合物。
8.权利要求1-6任一项所述聚丙烯组合物的应用，其特征在于，用于制备家居产品。
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