CN1923882A - 一种膨胀型阻燃聚丙烯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种膨胀型阻燃聚丙烯材料，它是由粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、膨胀型阻燃剂、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均匀，以常规的炼塑工艺混炼而成。本发明的膨胀型阻燃聚丙烯材料，氧指数可达到28以上，燃烧性能为UL94－0～UL94－1级；同时由于添加了以P、N、C为主要核心成分的膨胀型阻燃剂，在混炼过程中受热催化，在聚合物表面上形成一层均匀的炭质泡沫层，此炭层在凝聚相能起到隔热、隔氧、抑烟和防融滴的作用，且无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体、环保、无污染。本发明的膨胀型阻燃聚丙烯主要应用于家用电器制造业、家具制造业、汽车制造业及建筑材料等领域，较为集中的是用来做小的电器配件、汽车配件等。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种阻燃聚丙烯材料，尤其涉及一种以坡缕石为阻燃剂制备的膨胀型阻燃聚丙烯材料。
背景技术
阻燃剂是一类能够阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰传播的助剂。20世纪50年代初期，Hooker化学公司用反应性单体氯茵酸研制出阻燃不饱和聚酯，这一研究工作开辟了阻燃领域的新途径，随后新的含溴和/或磷的反应型阻燃单体不断出现。60年代相继研制出了多种适用于热塑性塑料的填料型添加阻燃剂，其中大部分为溴系。20世纪70年代初至80年代中期，这类阻燃剂的生产和应用得到蓬勃发展。自1986年以来，阻燃领域内开展了多溴二苯醚类阻燃剂的毒性与环境问题的争议，促进了十溴二苯醚类新型替代品(包括膨胀型阻燃剂及无卤阻燃剂)的研究与开发。但是随着对阻燃要求的提高和环保意识的增强，阻燃剂的无卤化、抑烟及减毒已成为当前和今后阻燃研究领域的前沿性课题，要求开发出性能更优异、效果更好、更环保的新型阻燃剂。
目前，高分子材料常用的阻燃剂中，卤素阻燃剂虽然阻燃效果好，阻燃机理也清楚，但其处理过的材料燃烧时会产生有毒、腐蚀性气体及大量烟雾，从而污染环境；而无机添加剂要达到阻燃目的通常需要高的添加量，从而严重影响了高聚物的性能；磷系阻燃剂主要用于含氧高聚物，也有较大的局限性，故均不是理想的添加剂。因此，开发新的无卤阻燃体系成为阻燃领域的一大课题，膨胀型阻燃剂(IFR)也应运而生。IFR一般是以P、N、C为主要核心成分的复合阻燃剂，可用于多种易燃聚合物。添加IFR的聚合物燃烧时会在表面上形成一层均匀的炭质泡沫层，此炭层在凝聚相能起到隔热、隔氧、抑烟和防融滴的作用，且无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体。因此，膨胀阻燃技术已成为非常活跃的阻燃研究领域之一。
凹凸棒石又称坡缕石或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，由于形成条件苛刻，因而是世界性稀缺的环境矿物材料。坡缕石密度低(2.31-2.37)，颜色较淡，与高分子复合后不会严重影响其重量和透明性；坡缕石硬度在2-2.5，容易加工成纳米-微米级颗粒；其多孔和中空结构为化学改性和材料复合创造了条件；坡缕石粘土具有优良的吸附、脱色、离子交换、热稳定、抗盐、胶凝、造浆和高温相变等性能，用途十分广泛；坡缕石的微孔结构，使其对气体有着强吸附作用，中空隔热绝热能够阻断热的传递，它的吸水和保水性能，在高温下能产生水蒸气阻断氧气，坡缕石本身不挥发，效果持久、价格低廉、烟雾小，兼有阻燃、抑烟和降低有毒气体的功能。所以坡缕石是理想的无公害阻燃材料。
聚丙烯(PP均聚物及共聚物)是全球产量最大的树脂之一，它们被广泛应用于包装、纺织物、建材、汽车、电子、办公用品及日用品等很多行业。特别是近年来，新的催化剂、改性填料和新的混配工艺使聚丙烯的刚性、韧性、耐热性、光洁度及高温承载性能都得到了改善，这使得聚丙烯已在以前为ABS、热塑性聚氨酯和玻璃纤维增强塑料所占据的领域(如汽车车身、结构管道等)争得一席之地。但是聚丙烯氧指数低，只有18，容易燃烧且燃烧发热量大，产生的熔滴又极易传播火焰，因而阻燃聚丙烯倍受青睐。但是目前与其它工程塑料相比，阻燃聚丙烯所占比例较低，且大多数以卤系阻燃为主。含卤阻燃剂在阻燃过程中产生的烟雾大而且有毒，给人们的生命及财产安全造成了“二次危害”。
发明内容
本发明的目的是将坡缕石粉体、膨胀型阻燃剂与聚丙烯混炼，提供一种高效、价廉、低毒、低烟、无环境污染的膨胀型阻燃聚丙烯材料。
本发明的膨胀型阻燃聚丙烯材料，是由粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、膨胀型阻燃剂、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均匀，以常规的炼塑工艺混炼而成。
所述膨胀型阻燃剂为高分子量的多聚磷酸胺或季戊四醇；
所述膨胀型阻燃剂为高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇，其中多聚磷酸胺和季戊四醇的重量比为1∶0.1～1∶10。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的膨胀型阻燃聚丙烯材料，主要以天然坡缕石为阻燃剂混炼而成，具有良好的阻燃性能。经测定本发明的复合阻燃材料的氧指数可达到28以上，燃烧性能为UL94-0～UL94-1级。同时坡缕石阻燃剂以无机物为主，燃烧时不产生有毒气体，环保、无污染。
2、本发明的膨胀型阻燃聚丙烯材料，添加了以P、N、C为主要核心成分的膨胀型阻燃剂，在混炼过程中受热催化，在聚合物表面上形成一层均匀的炭质泡沫层，此炭层在凝聚相能起到隔热、隔氧、抑烟和防融滴的作用，从而使阻燃聚丙烯材料具有阻燃、隔氧、消烟和防滴落四重功效，且无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体、环保、无污染。
3、本发明采用的坡缕石阻燃剂来源广泛，价格低廉，从而大大降低了阻燃材料的成本，对阻燃材料的工业化生产有巨大的推动作用。
4、本发明膨胀型阻燃聚丙烯材料的制备，各成分以机械参混的方式充分混匀后，以常规的炼塑工艺混炼而成，生产工艺简单。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明膨胀型阻燃聚丙烯材料的阻燃效果。
实施例1、先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.um)，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺、聚丙烯按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28；燃烧性能为UL94-2级。
实施例2：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、季戊四醇、聚丙烯按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28；燃烧性能为UL94-2级。
实施例3：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶0.1)、聚丙烯按1∶2∶3的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94-1级。
实施例4：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶0.5)、聚丙烯按1∶8∶4的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94-0级。
实施例5：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶0.8)、聚丙烯按1∶10∶15的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到29，燃烧性能为UL94-0级。
实施例6：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶1)、聚丙烯按1∶6∶12的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到30，燃烧性能为UL94-0级。
实施例7：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶3)、聚丙烯按1∶4∶8的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到30，燃烧性能为UL94-0级。
实施例8：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶5)、聚丙烯按1∶10∶10的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94-0级。
实施例9：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶8)、聚丙烯按1∶8∶12的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94-0级。
实施例10：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目，再将坡缕石粉体、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺与季戊四醇的重量比为1∶10)、聚丙烯按1∶5∶20的重量比以机械掺混的方式混合均匀，以常规的炼塑工艺在注塑机上注塑成型，得膨胀型阻燃聚丙烯材料。经测定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94-0级。
Claims (3)
1、一种膨胀型阻燃聚丙烯材料，其特征在于：它是由粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、膨胀型阻燃剂、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均匀，以常规的炼塑工艺混炼而成。
2、如权利要求1所述的膨胀型阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述膨胀型阻燃剂为高分子量的多聚磷酸胺或季戊四醇。
3、如权利要求1所述的膨胀型阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述膨胀型阻燃剂为高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇，其中高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的重量比例为1∶0.1～1∶10。
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