CN115895111A - 用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃pp材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，材料的原料包括：PP树脂、阻燃剂和助剂；其中，所述阻燃剂包括无卤磷系阻燃剂和无卤氮系阻燃剂；所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、增韧剂和气味吸收剂将无卤磷系阻燃剂和氮系阻燃剂进行混合使用，共同发挥固相、气相阻燃协效阻燃作用，使得PP阻燃型好，能够达到UL94V0(1.6mm)，无卤环保，同时添加气味吸收剂，能够有效降低PP复合材料中挥发性有机化合物的含量，从而解决了目前的聚丙烯材料无法兼具无卤阻燃和低气味的问题。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)作为一种通用塑料，具有重量轻、综合性能优异、生产工艺简单且应用广泛等优点，目前已成为通用塑料中使用增长最快的塑料之一。
传统PP材料技术，无法兼具低卤阻燃与低气味的优势，家用电器、阻燃装饰板等领域，对PP材料需要满足无卤环保、低成本、阻燃、收缩性好等要求。而现有技术的PP材料无法满足各方面要求，限制了PP材料的应用。
发明内容
本申请的目的在于提供用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料及其制备方法，以解决目前的聚丙烯材料无法兼具无卤阻燃和低气味的问题。
本发明实施例提供了一种用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，所述材料的原料包括：PP树脂、阻燃剂和助剂；
其中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂和氮系阻燃剂；
所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、增韧剂和气味吸收剂。
可选的，所述材料的原料以质量分数计包括：PP树脂55％-85％、磷系阻燃剂2％-10％、氮系阻燃剂2％-10％、抗氧剂0.5％-1.0％、润滑剂0.5％-3.0％、增韧剂0.5％-5.0％和气味吸收剂0.5％-3.0％。
可选的，所述材料的原料以质量分数计包括：PP树脂65％-75％、磷系阻燃剂4％-8％、氮系阻燃剂4％-8％、抗氧剂0.7％-0.8％、润滑剂1.5％-2.0％、增韧剂1.5％-3.5％和气味吸收剂1.0％-2.5％。
可选的，所述磷系阻燃剂包括微胶囊次磷酸铝。
可选的，所述氮系阻燃剂包括微胶囊三聚氰胺。
可选的，所述PP树脂的粒径为60-100μm，所述PP的熔融指数为8-10g/10min。
可选的，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂；
所述润滑剂包括硬脂酸钙；
所述增韧剂包括聚烯烃弹性体乙烯-丙烯-辛烯共聚物和/或苯乙烯-丁二烯共聚物；
所述气味吸收剂包括活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝和多孔分子筛中的至少一种。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料的制备方法，所述方法包括：
把各原料进行预混合，得到混合料；
把所述混合料进行加热熔融和挤出造粒，得到用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料。
可选的，所述加热熔融的温度为160-220℃，所述加热熔融的模头温度为210-220℃。
可选的，所述加热熔融包括10段加热，其中，第一段的加热温度为90-110℃，第二段的加热温度为150-170℃，第三段的加热温度为150-170℃，第四段的加热温度为160-180℃，第五段的加热温度为160-180℃，第六段的加热温度为170-190℃，第七段的加热温度为170-190℃，第八段的加热温度为190-210℃，第九段的加热温度为190-210℃，第十段的加热温度为210-220℃。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，将无卤磷系阻燃剂和氮系阻燃剂进行混合使用，其中磷系阻燃剂中的大量磷元素，受热分解生成的磷酸、偏磷酸和聚磷酸等物质，可以催化高聚物的炭化过程，在聚合物的表面形成一层致密的炭层，从而阻止火焰的传播；而氮系阻燃剂中的氮元素分解生产的不燃性气体可以阻隔氧气的供应，共同发挥固相、气相阻燃协效阻燃作用，使得PP阻燃型好，能够达到UL94V0(1.6mm)，无卤环保，同时添加气味吸收剂，能够有效降低PP复合材料中挥发性有机化合物的含量，从而解决了目前的聚丙烯材料无法兼具无卤阻燃和低气味的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，所述材料的原料包括：PP树脂、阻燃剂和助剂；
其中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂和氮系阻燃剂；
所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、增韧剂和气味吸收剂。
在一些实施例中，材料的原料以质量分数计包括：PP树脂55％-85％、磷系阻燃剂2％-10％、氮系阻燃剂2％-10％、抗氧剂0.5％-1.0％、润滑剂0.5％-3.0％、增韧剂0.5％-5.0％和气味吸收剂0.5％-3.0％。
控制PP树脂的质量分数为55％-85％，在该比例条件下，PP树脂阻燃和机械性能达到最优，若树脂过多，导致阻燃剂过少，阻燃过低，反之树脂过少，导致阻燃剂过多，机械性能较差；
控制磷系阻燃剂的质量分数为2％-10％，在该组分下阻燃和机械性能最优，该质量分数取值过大导致材料机械性能较差，过小导致材料阻燃较差；
控制氮系阻燃剂的质量分数为2％-10％，在该组分下阻燃和机械性能最优，该质量分数取值过大导致材料机械性能较差，过小导致材料阻燃较差；
控制抗氧剂的质量分数为0.5％-1.0％的原因是兼顾材料成本需求和保护基体树脂，该质量分数取值过大造成材料成本过高，过小则不能有效保护基体树脂；
控制增韧剂的质量分数为0.5％-5.0％，在该组分下材料具有较好的润滑作用、流动性、脱模效果，该质量分数取值过大导致材料流动性过好，树脂流动的像水一样，不易发挥阻燃剂作用，过小则材料流动性不好，不易脱模；
控制气味吸收剂的质量分数为0.5％-3.0％，在该组分下能兼顾材料阻燃和低气味，该质量分数取值过大导致材料成本过高，过小则不能有效降低材料气味。
在以上化学成分及其质量分数的协同作用下达到了兼顾材料的力学性能、阻燃性及低气味的要求。
更优化的，材料的原料以质量分数计包括：PP树脂65％-75％、磷系阻燃剂4％-8％、氮系阻燃剂4％-8％、抗氧剂0.7％-0.8％、润滑剂1.5％-2.0％、增韧剂1.5％-3.5％和气味吸收剂1.0％-2.5％。
本实施例中，磷系阻燃剂包括微胶囊次磷酸铝，氮系阻燃剂包括微胶囊三聚氰胺。
本实施例中，所述PP树脂的粒径为60-100μm，所述PP的熔融指数为8-10g/10min，具体而言，PP树脂为熔融指数为8.5g/10min的PP树脂、熔融指数为9g/10min的PP树脂、熔融指数为9.5g/10min的PP树脂及熔融指数为10g/10min的PP树脂中的任意一种或多种组合。以上4种粘度的PP树脂，综合性能优异，具有良好的流动性和机械性能。
本实施例中，抗氧剂包括酚类抗氧剂；所述润滑剂包括硬脂酸钙；所述增韧剂包括聚烯烃弹性体乙烯-丙烯-辛烯共聚物和/或苯乙烯-丁二烯共聚物；所述气味吸收剂包括活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝和多孔分子筛中的至少一种。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料的制备方法，所述方法包括：
S1.把各原料进行预混合，得到混合料；
具体而言，按照材料配方，包括如下质量百分比的组分：PP树脂55％～85％；磷系阻燃剂2～10％；氮系阻燃剂2～10％；抗氧剂0.5％～1.0％；润滑剂0.5％～3.0％；增韧剂0.5％～5.0％；气味吸收剂0.5％～3.0％，精确称取各组分；依次倒入搅拌桶内，进行材料的预混合，混合时间60～120s，混合均匀，得到混合料。
S2.把所述混合料进行加热熔融和挤出造粒，得到用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料。
在一些实施例中，所述加热熔融的温度为160-220℃，所述加热熔融的模头温度为210-220℃。
在一些实施例中，所述加热熔融包括10段加热，其中，第一段的加热温度为90-110℃，第二段的加热温度为150-170℃，第三段的加热温度为150-170℃，第四段的加热温度为160-180℃，第五段的加热温度为160-180℃，第六段的加热温度为170-190℃，第七段的加热温度为170-190℃，第八段的加热温度为190-210℃，第九段的加热温度为190-210℃，第十段的加热温度为210-220℃。
采用以上加热熔融方式的积极效果是由于PP树脂的熔点为160-170℃，160-170℃是其比较理想的加工温度范围。温度低了导致PP树脂不熔或者只有部分熔融，温度过高可能会导致阻燃剂发生部分降解，影响材料的阻燃性能。
具体而言，本实施例中，将混合料投入到双螺杆挤出机的主加料斗，经加热熔融、挤出造粒，最终得到用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料；其中双螺杆挤出机具体加工温度控制在160～220℃，分10段加热，其各区温度分别为：1段100℃，2段160℃，3段160℃，4段170℃，5段170℃，6段180℃，7段180℃，8段200℃，9段200℃，10段220℃，模头220℃。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料及其制备方法进行详细说明。
实施例1-3和对比例1-2
一种PP材料及其制备方法，各实施例和对比例的PP材料的配比如下表所示：
| 配方组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| PP树脂 | 80.0％ | 79.0％ | 78.0％ | 80.0％ | 80.0％ |
| 磷系阻燃剂 | 8.0％ | 7.0％ | 9.0％ | 12.0％ | / |
| 氮系阻燃剂 | 4.0％ | 6.0％ | 5.0％ | / | 12.0％ |
| 抗氧剂 | 1.0％ | 1.0％ | 1.0％ | 1.0％ | 1.0％ |
| 润滑剂 | 2.0％ | 2.0％ | 2.0％ | 2.0％ | 2.0％ |
| 增韧剂 | 2.5％ | 2.5％ | 2.5％ | 2.5％ | 2.5％ |
| 气味吸收剂 | 2.5％ | 2.5％ | 2.5％ | 2.5％ | 2.5％ |
其制备方法如下：
S1.按照材料配方，精确称取各组分；依次倒入搅拌桶内，进行材料的预混合，混合时间60～120s，混合均匀，得到混合料；
S2.将混合料投入到双螺杆挤出机的主加料斗，经加热熔融、挤出造粒，最终得到用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料；其中双螺杆挤出机具体加工温度控制在160～220℃，分10段加热，其各区温度分别为：1段100℃，2段160℃，3段160℃，4段170℃，5段170℃，6段180℃，7段180℃，8段200℃，9段200℃，10段220℃，模头220℃。
实验例
将实施例1-1和对比例1-2制得的PP材料进行测试，结果如下表所示。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 阻燃性(UL94,1.6mm) | V0 | V0 | V0 | V1 | V1 |
| 总挥发性有机化合物ug c/g | 14.6 | 13.8 | 15.1 | 18.6 | 19.9 |
由上表可得，与对比例1～2相比，本发明实施例1～3中复配的无卤磷系阻燃剂和氮系阻燃剂，其中磷系阻燃剂中的大量磷元素，受热分解生成的磷酸、偏磷酸和聚磷酸等物质，可以催化高聚物的炭化过程，在聚合物的表面形成一层致密的炭层，从而阻止火焰的传播；而氮系阻燃剂中的氮元素分解生产的不燃性气体可以阻隔氧气的供应，共同发挥固相、气相阻燃协效作用。气味吸收剂则通过其多孔结构吸附挥发性物质，有效降低了PP复合材料中的挥发性有机化合物含量。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
本发明实施例PP材料通过特定的组分配伍，将无卤磷系阻燃剂和氮系阻燃剂按一定比例组合，发挥协效阻燃作用，使得PP阻燃型好，能够达到UL94V0(1.6mm)，无卤环保。使用气味吸收剂，有效降低了PP复合材料中挥发性有机化合物的含量。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述材料的原料包括：PP树脂、阻燃剂和助剂；
其中，所述阻燃剂包括无卤磷系阻燃剂和无卤氮系阻燃剂；
所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、增韧剂和气味吸收剂。
2.根据权利要求1所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述材料的原料以质量分数计包括：PP树脂55％-85％、磷系阻燃剂2％-10％、氮系阻燃剂2％-10％、抗氧剂0.5％-1.0％、润滑剂0.5％-3.0％、增韧剂0.5％-5.0％和气味吸收剂0.5％-3.0％。
3.根据权利要求2所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述材料的原料以质量分数计包括：PP树脂65％-75％、磷系阻燃剂4％-8％、氮系阻燃剂4％-8％、抗氧剂0.7％-0.8％、润滑剂1.5％-2.0％、增韧剂1.5％-3.5％和气味吸收剂1.0％-2.5％。
4.根据权利要求1所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述磷系阻燃剂包括微胶囊次磷酸铝。
5.根据权利要求1所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述氮系阻燃剂包括微胶囊三聚氰胺。
6.根据权利要求1所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述PP树脂的粒径为60-100μm，所述PP的熔融指数为8-10g/10min。
7.根据权利要求1所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料，其特征在于，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂；
所述润滑剂包括硬脂酸钙；
所述增韧剂包括聚烯烃弹性体乙烯-丙烯-辛烯共聚物和/或苯乙烯-丁二烯共聚物；
所述气味吸收剂包括活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝和多孔分子筛中的至少一种。
8.一种权利要求1至7中任意一项所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
把各原料进行预混合，得到混合料；
把所述混合料进行加热熔融和挤出造粒，得到用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料。
9.根据权利要求8所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，所述加热熔融的温度为160-220℃，所述加热熔融的模头温度为210-220℃。
10.根据权利要求9所述的用于新能源电器盒的低气味无卤阻燃PP材料的制备方法，其特征在于，所述加热熔融包括10段加热，其中，第一段的加热温度为90-110℃，第二段的加热温度为150-170℃，第三段的加热温度为150-170℃，第四段的加热温度为160-180℃，第五段的加热温度为160-180℃，第六段的加热温度为170-190℃，第七段的加热温度为170-190℃，第八段的加热温度为190-210℃，第九段的加热温度为190-210℃，第十段的加热温度为210-220℃。
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