專利名稱：一種膨脹型阻燃聚丙烯材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種阻燃聚丙烯材料，尤其涉及一種以坡縷石為阻燃劑制備的膨脹型阻燃聚丙烯材料。
背景技術：
阻燃劑是一類能夠阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?0世紀50年代初期，Hooker化學公司用反應性單體氯茵酸研制出阻燃不飽和聚酯，這一研究工作開辟了阻燃領域的新途徑，隨后新的含溴和/或磷的反應型阻燃單體不斷出現(xiàn)。60年代相繼研制出了多種適用于熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑，其中大部分為溴系。20世紀70年代初至80年代中期，這類阻燃劑的生產(chǎn)和應用得到蓬勃發(fā)展。自1986年以來，阻燃領域內開展了多溴二苯醚類阻燃劑的毒性與環(huán)境問題的爭議，促進了十溴二苯醚類新型替代品(包括膨脹型阻燃劑及無鹵阻燃劑)的研究與開發(fā)。但是隨著對阻燃要求的提高和環(huán)保意識的增強，阻燃劑的無鹵化、抑煙及減毒已成為當前和今后阻燃研究領域的前沿性課題，要求開發(fā)出性能更優(yōu)異、效果更好、更環(huán)保的新型阻燃劑。
目前，高分子材料常用的阻燃劑中，鹵素阻燃劑雖然阻燃效果好，阻燃機理也清楚，但其處理過的材料燃燒時會產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體及大量煙霧，從而污染環(huán)境；而無機添加劑要達到阻燃目的通常需要高的添加量，從而嚴重影響了高聚物的性能；磷系阻燃劑主要用于含氧高聚物，也有較大的局限性，故均不是理想的添加劑。因此，開發(fā)新的無鹵阻燃體系成為阻燃領域的一大課題，膨脹型阻燃劑(IFR)也應運而生。IFR一般是以P、N、C為主要核心成分的復合阻燃劑，可用于多種易燃聚合物。添加IFR的聚合物燃燒時會在表面上形成一層均勻的炭質泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防融滴的作用，且無鹵、低煙、低毒、無腐蝕性氣體。因此，膨脹阻燃技術已成為非常活躍的阻燃研究領域之一。
凹凸棒石又稱坡縷石或坡縷縞石，是一種具鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，由于形成條件苛刻，因而是世界性稀缺的環(huán)境礦物材料。坡縷石密度低(2.31-2.37)，顏色較淡，與高分子復合后不會嚴重影響其重量和透明性；坡縷石硬度在2-2.5，容易加工成納米-微米級顆粒；其多孔和中空結構為化學改性和材料復合創(chuàng)造了條件；坡縷石粘土具有優(yōu)良的吸附、脫色、離子交換、熱穩(wěn)定、抗鹽、膠凝、造漿和高溫相變等性能，用途十分廣泛；坡縷石的微孔結構，使其對氣體有著強吸附作用，中空隔熱絕熱能夠阻斷熱的傳遞，它的吸水和保水性能，在高溫下能產(chǎn)生水蒸氣阻斷氧氣，坡縷石本身不揮發(fā)，效果持久、價格低廉、煙霧小，兼有阻燃、抑煙和降低有毒氣體的功能。所以坡縷石是理想的無公害阻燃材料。
聚丙烯(PP均聚物及共聚物)是全球產(chǎn)量最大的樹脂之一，它們被廣泛應用于包裝、紡織物、建材、汽車、電子、辦公用品及日用品等很多行業(yè)。特別是近年來，新的催化劑、改性填料和新的混配工藝使聚丙烯的剛性、韌性、耐熱性、光潔度及高溫承載性能都得到了改善，這使得聚丙烯已在以前為ABS、熱塑性聚氨酯和玻璃纖維增強塑料所占據(jù)的領域(如汽車車身、結構管道等)爭得一席之地。但是聚丙烯氧指數(shù)低，只有18，容易燃燒且燃燒發(fā)熱量大，產(chǎn)生的熔滴又極易傳播火焰，因而阻燃聚丙烯倍受青睞。但是目前與其它工程塑料相比，阻燃聚丙烯所占比例較低，且大多數(shù)以鹵系阻燃為主。含鹵阻燃劑在阻燃過程中產(chǎn)生的煙霧大而且有毒，給人們的生命及財產(chǎn)安全造成了“二次危害”。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是將坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑與聚丙烯混煉，提供一種高效、價廉、低毒、低煙、無環(huán)境污染的膨脹型阻燃聚丙烯材料。
本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成。
所述膨脹型阻燃劑為高分子量的多聚磷酸胺或季戊四醇；所述膨脹型阻燃劑為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為1∶0.1～1∶10。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，主要以天然坡縷石為阻燃劑混煉而成，具有良好的阻燃性能。經(jīng)測定本發(fā)明的復合阻燃材料的氧指數(shù)可達到28以上，燃燒性能為UL94-0～UL94-1級。同時坡縷石阻燃劑以無機物為主，燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體，環(huán)保、無污染。
2、本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，添加了以P、N、C為主要核心成分的膨脹型阻燃劑，在混煉過程中受熱催化，在聚合物表面上形成一層均勻的炭質泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防融滴的作用，從而使阻燃聚丙烯材料具有阻燃、隔氧、消煙和防滴落四重功效，且無鹵、低煙、低毒、無腐蝕性氣體、環(huán)保、無污染。
3、本發(fā)明采用的坡縷石阻燃劑來源廣泛，價格低廉，從而大大降低了阻燃材料的成本，對阻燃材料的工業(yè)化生產(chǎn)有巨大的推動作用。
4、本發(fā)明膨脹型阻燃聚丙烯材料的制備，各成分以機械參混的方式充分混勻后，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成，生產(chǎn)工藝簡單。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明膨脹型阻燃聚丙烯材料的阻燃效果。
實施例1、先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目(顆粒度為0.26-2.um)，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺、聚丙烯按1∶1∶1的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28；燃燒性能為UL94-2級。
實施例2先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、季戊四醇、聚丙烯按1∶1∶1的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28；燃燒性能為UL94-2級。
實施例3先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶0.1)、聚丙烯按1∶2∶3的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28，燃燒性能為UL94-1級。
實施例4先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶0.5)、聚丙烯按1∶8∶4的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28，燃燒性能為UL94-0級。
實施例5先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶0.8)、聚丙烯按1∶10∶15的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到29，燃燒性能為UL94-0級。
實施例6先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶1)、聚丙烯按1∶6∶12的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到30，燃燒性能為UL94-0級。
實施例7先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶3)、聚丙烯按1∶4∶8的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到30，燃燒性能為UL94-0級。
實施例8先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶5)、聚丙烯按1∶10∶10的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28，燃燒性能為UL94-0級。
實施例9先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶8)、聚丙烯按1∶8∶12的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28，燃燒性能為UL94-0級。
實施例10先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、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與季戊四醇的重量比為1∶10)、聚丙烯按1∶5∶20的重量比以機械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達到28，燃燒性能為UL94-0級。
權利要求
1.一種膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于它是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成。
2.如權利要求1所述的膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于所述膨脹型阻燃劑為高分子量的多聚磷酸胺或季戊四醇。
3.如權利要求1所述的膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于所述膨脹型阻燃劑為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為1∶0.1～1∶10。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種膨脹型阻燃聚丙烯材料，它是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成。本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，氧指數(shù)可達到28以上，燃燒性能為UL94－0～UL94－1級；同時由于添加了以P、N、C為主要核心成分的膨脹型阻燃劑，在混煉過程中受熱催化，在聚合物表面上形成一層均勻的炭質泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防融滴的作用，且無鹵、低煙、低毒、無腐蝕性氣體、環(huán)保、無污染。本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯主要應用于家用電器制造業(yè)、家具制造業(yè)、汽車制造業(yè)及建筑材料等領域，較為集中的是用來做小的電器配件、汽車配件等。
文檔編號C08K5/053GK1923882SQ20061010453
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權日2006年9月1日
發(fā)明者雷自強, 管潔, 張哲 申請人:西北師范大學