專利名稱：一種多功能阻燃母料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)高分子阻燃材料的多功能阻燃母粒。
技術(shù)背景高分子材料的應(yīng)用越來越廣，在國民經(jīng)濟出發(fā)揮著越來越重要的作用。但 是，對于大多數(shù)高分子材料而言，在具有各種優(yōu)異應(yīng)用性能的同時，卻具有容易燃燒的缺點在高溫條件下，將受熱熔化并分解，從而釋放出可燃性氣體， 再與氧氣發(fā)生反應(yīng)時，即發(fā)生燃燒；燃燒時又會產(chǎn)生大量的熱量，從而進一步促使聚合物熔化、分解，使得燃燒不斷繼續(xù)，造成火突及人員和物質(zhì)的重大損失。以綜合性能優(yōu)異的聚烯烴(PO)為例，因其具有耐腐蝕、密度小、易回收、 價格低等優(yōu)勢，已成為制備各種改性材料的主要基礎(chǔ)樹脂。但其氧指數(shù)(0I)僅 l8. 5左右，屬易燃性物質(zhì)，阻燃性差限制了 P0在建筑、交通、電器、通訊等 更多領(lǐng)域的應(yīng)用。添加各種阻燃劑可有效地提高PP阻燃性。添加含卣族元素的卣系阻燃劑， 如十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A、氯化石蠟和三氧化二銻等，是十分成熟和廣泛采 用的提高材料阻燃性的方法。但是，卣系阻燃劑在火突時會釋放出毒害性極大 的煙霧、有毒和腐蝕性卣化氬氣體，可能造成危害更大的二次污染，因而使其 應(yīng)用受到限制。無鹵、消煙已成為高分子阻燃的發(fā)展方向。為了替代卣系阻燃劑，目前人 們已開發(fā)了形形色色的無面或低卣阻燃劑，如磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硼系 化合物、氫氧化鋁、氬氧化鎂、水合滑石等。雖然這些無卣阻燃劑的開發(fā)及應(yīng) 用已經(jīng)有了長足的進步，但無卣阻燃劑從阻燃性、加工性、力學性能及價格等 方面與卣系阻燃劑相比，仍有較大差距。在目前技術(shù)水平和市場情況下，卣系、 低面和無卣阻燃劑將在 一 定時間內(nèi)處于并存的局面。一方面，無鹵阻燃劑通常只有在高填充量時才能獲得較好的阻燃效果，但 無卣阻燃劑多為親水性物質(zhì)，具有高的表面能，與非極性的高分子基體相容性 差，填充量高時難以均勻分散，且與基體之間相互作用弱，導致材料或制品的 外觀、加工性能和物理機械性能也會明顯劣化，失去應(yīng)用的價值。另一方面，在高分子材料的加工過程中，逐項添加無卣阻燃劑特別是無機 阻燃劑以及其它助劑，給實際加工和各項操作帶來了諸多不便，例如，不易準 確控制添加比例、操作工人的勞動保護隱患等。因此，有必要一種阻燃材料，其一方面具有較好的阻燃性能，另一方面其 可以改進高分子材料的多種性能如拉伸性能、抗張性能等，同時還便于運輸、 使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是一種方便使用、具有較好阻燃性能的、多功能的、用于生 產(chǎn)高分子阻燃材料的阻燃物質(zhì)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)高分子阻燃材料的阻燃 母料，該阻燃母料通過將阻燃劑和高分子基體經(jīng)適當?shù)幕旌霞庸ざ?，其進一步包括一種或一種以上的表面處理劑，該表面處理劑具有用于結(jié)合阻燃劑的官 能團和用于結(jié)合高分子基體的官能團，而且以重量份數(shù)計，表面處理劑、阻燃劑與高分子基體的比例為0. 5-10: 30-200: 100，優(yōu)選為2-8: 60-160: 100。本發(fā)明中，表面處理劑可以是一種或一種以上的表面活性劑、偶聯(lián)劑、稀 土表面處理劑等，優(yōu)選為偶聯(lián)劑和稀土表面處理劑。稀土表面處理劑可以是稀 土元素離子鍵合和/或絡(luò)合多種有機物質(zhì)如有機酸、多元醇形成的。優(yōu)選地，本發(fā)明的阻燃母料進一步包括一種或一種以上的補強劑。使用補 強劑的目的是改善阻燃材料的力學性能。相對于阻燃母料中的高分子基體，每 100重量份的高分子基體，可以添加0. 5-30份的補強劑，優(yōu)選為1-15份的補 強劑。補強劑可以為具有層狀結(jié)構(gòu)的無機物質(zhì)或者晶須。優(yōu)選為改性或未改性的 蒙脫土、層狀硅酸鹽粉體和/或晶須等。其中，蒙脫土可以進行有機改性，例如 采用有機銨鹽進行改性。優(yōu)選地，本發(fā)明的阻燃母料進一步包括一種或一種以上的增韌劑。使用增 韌劑的目的也是改善阻燃材料的力學性能。增韌劑優(yōu)選為橡膠、熱塑性彈性體 和/或晶型改質(zhì)劑。當然，本發(fā)明的阻燃母料還可以包含一種或一種以上的加工 助劑等。在本發(fā)明的阻燃母料中，阻燃劑可以選擇使用各種阻燃劑，包括卣系阻燃 劑，但優(yōu)選為選自如下一組物種中 一種或一種以上的無卣阻燃劑磷系阻燃劑、 氮系阻燃劑、高分子阻燃劑和無機氫氧化物阻燃劑。如果分本發(fā)明的阻燃母料中選用磷系阻燃劑、無機氫氧化物阻燃劑等無機 阻燃劑，則其采用的表面處理劑優(yōu)選具有用于結(jié)合無機阻燃劑的無機官能團和用于結(jié)合有機高分子基體的有機官能團。對于稀土表面處理劑來說，其稀土元 素離子如鑭、4阿離子一般為無機中心，而其鍵合和/或絡(luò)合有機酸、多元醇等為 有機官能團。由于本發(fā)明的阻燃母料本身含有阻燃劑，所以可以直接用于制備阻燃材料；同時本發(fā)明的阻燃母料中含有表面處理劑，對阻燃劑具有表面處理作用，因此可以改善阻燃材料的加工流動性和外觀特性；而本發(fā)明的阻燃母料中可以同時 含有補強劑和/或增韌劑，因此可改善阻燃材料的力學性能。。本發(fā)明中，阻燃母料可以制備為母粒的形式，即將阻燃劑、 一種或多種功 能改性劑(如補強劑、增韌劑、加工助劑等)與高分子基體經(jīng)適當?shù)幕旌霞?工制成多功能阻燃母粒，采用的方法可以為通用的高分子材料改性料生產(chǎn)方 法，如擠出、模壓、注射等，沒有特殊要求。制備阻燃母粒時，可以首先對 阻燃劑、補強劑等進行表面處理，然后，將處理好的各種助劑與高分子基體 混合均勻，在雙螺桿擠出機上擠出造粒，即可制得阻燃母粒。通過本發(fā)明的材料和制備技術(shù)制備的阻燃母料，可直接用于制備高分子阻 燃材料，也可以任意比例與其它基礎(chǔ)樹脂或原有的阻燃材料復合，在原配方材 料的基礎(chǔ)上提高阻燃性或改善其它性能。與目前常見的阻燃材料相比，本發(fā)明的阻燃改性母料同時具有提高阻燃性 能和改善力學性能、加工性能的特性，而且方便使用。以下通過實施例對本發(fā)明進一步進行說明，其中組成份數(shù)、含量均按重量計。
具體實施方式
實施例1用2. 5份稀土表面處理劑對120份氫氧化鎂、8份有機蒙脫土進行表面處理， 并與IOO份聚丙烯(PP)(牌號F401，融體流動速率2. 5g/10min，密度0. 91g/cra3) 均勻混合，利用雙螺桿擠出機造粒，即得到一種阻燃母料。該母料熔體流動速度(MFR)為2. 65g/10min,氧指數(shù)為29. 5,阻燃劑性為VO 級(UL-94, 3.2mm),梁缺口沖擊強度為31. 6J/m,彎曲模量為2435MPa,可用于 電器殼體的生產(chǎn)。實施例2用2. 5份稀土表面處理劑對12G份氫氧化鎂、8份有機蒙脫土進行表面處理， 并與0. 5份芳香酰胺類P成核劑、100份聚丙烯(PP)(牌號F401,融體流動速率 2.5g/10min,密度0. 91g/cm3)均勻混合，利用雙螺桿擠出機造粒，即得到一種 阻燃母料。該母料熔體流動速度(MFR)為2. 68g/10min，氧指數(shù)為29. 3，阻燃劑性為VO 級(UL-94, 3.2mm),梁缺口沖擊強度為51. 5J/m,彎曲模量為2230MPa。實施例3其它條件同實施例2，但使用的(3成核劑為稀土(3成核劑，蒙脫土為未經(jīng)改 性的蒙脫土。實施例4其它同實施例3,但在配方中加入5份P0E。所得母料熔體流動速度(MFR) 為2. 42g/l(Mn,氧指數(shù)為29. 2，阻燃劑性為V0級(UL-94, 3. 2mm)，梁缺口沖 擊強度為70. 2J/m，彎曲模量為1880MPa。實施例5用2. 5份稀土表面處理劑對110份氫氧化鋁、IO份紅磷進行表面處理，并 與70份聚乙烯(PE)、 30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)均勻混合，利用雙螺 桿擠出機造粒，即得到一種阻燃母料。所得母料加工時外觀光滑，氧指數(shù)為29.8,阻燃劑性為VO級(UL-94， 3. 2mm)，可用于電纜料生產(chǎn)。實施例6在原用30%卣系阻燃劑的PP改性體系中，將卣系阻燃劑減少IO份，補充加 入實施例3中所說阻燃母料30份，體系的阻燃性能并無降低，而發(fā)煙密度減少 10%。實施例7在原用60y。份無囟阻燃劑的PP改性體系中，將原體系中無卣系阻燃劑的50% 用等量實施例1中的阻燃母料替代，材料的彎曲模量提高22%,加工性能同時 得到改善。實施例8在原用60%份無卣阻燃劑的PP改性體系中，將原體系中無卣系阻燃劑的50% 用等量實施例4中的阻燃母料替代，材料的缺口沖擊強度提高25%,加工性能 同時得到改善。實施例9向100份層狀硅酸鹽粉體中加入2份稀土表面改性劑，開動攪拌和加熱， 保持80-110。C下高速攪拌10分鐘，得到稀土活化層狀硅酸鹽。將所活化的層 狀硅酸鹽50份與50份尼龍66復合，得到一種阻燃母料。在原來一種PA/卣系阻燃劑體系中，阻燃性能可以滿足要求，但彎曲強度、 彎曲模量及熱變形溫度不足。將上述阻燃母料40中入原配方100份中，所得新 材料的彎曲強度、彎曲模量及熱變形溫度分別提高11°/。、 15%和9%。實施例10其它條件同實施例2，但稀土表面處理劑、氫氧化鎂、有機蒙脫土的份數(shù) 分別為0. 5份、30份和30份。實施例11其它條件同實施例2,但稀土表面處理劑、氫氧化鎂、有機蒙脫土的份數(shù) 分別為10份、200 j分和0. 5 <分。
權(quán)利要求
1. 一種用于生產(chǎn)高分子阻燃材料的阻燃母料，該阻燃母料通過將阻燃劑和高分子基體經(jīng)適當?shù)幕旌霞庸ざ?，其特征在于，所述的阻燃母料進一步包括一種或一種以上的表面處理劑，該表面處理劑具有用于結(jié)合所述阻燃劑的官能團和用于結(jié)合所述高分子基體的官能團，其中，以重量份數(shù)計，所述的表面處理劑、所述的阻燃劑與所述的高分子基體的比例為0.5-10∶30-200∶100，優(yōu)選為2-8∶60-160∶100。
2、 如權(quán)利要求1所述的阻燃母料，其特征在于，所述的表面處理劑為稀土 表面處理劑。
3、 如權(quán)利^"求1所述的阻燃母料，其特征在于，所述的阻燃母料進一步包 括一種或一種以上的補強劑。
4、 如權(quán)利要求3所述的阻燃母料，其特征在于，所述的補強劑為具有層狀 結(jié)構(gòu)的無機物質(zhì)。
5、 如權(quán)利要求4所述的阻燃母料，其特征在于，所述的具有層狀結(jié)構(gòu)的無 機物質(zhì)為蒙脫土和/或?qū)訝罟杷猁}粉體。
6、 如權(quán)利要求1所述的阻燃母料，其特征在于，所述的阻燃母料進一步包 括一種或一種以上的增韌劑，所述的增韌劑為橡膠、熱塑性彈性體和/或晶型改 質(zhì)劑。
7、 如權(quán)利要求1所述的阻燃母料，其特征在于，所述的阻燃劑為選自如下一組物種中一種或一種以上的無卣阻燃劑磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、高分子阻燃劑和無機氫氧化物阻燃劑。
8、 如權(quán)利要求7所述的阻燃母料，其特征在于，所述的阻燃劑為磷系阻燃 劑和/或無機氫氧化物阻燃劑，所述的表面處理劑具有用于結(jié)合所述阻燃劑的無 機官能團和用于結(jié)合所述高分子基體的有機官能團。
9、 如權(quán)利要求8所述的阻燃母料，其特征在于，所述的阻燃劑為氬氧化鎂 和/或氫氧J匕4呂。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于生產(chǎn)高分子阻燃材料的多功能阻燃母粒。該阻燃母粒通過將阻燃劑和高分子基體經(jīng)適當?shù)幕旌霞庸ざ?，而且進一步包括一種或一種以上的表面處理劑，該表面處理劑具有用于結(jié)合阻燃劑的官能團和用于結(jié)合高分子基體的官能團。本發(fā)明的多功能阻燃母?？捎糜跓o鹵阻燃高分子材料的生產(chǎn)，或用于已有的阻燃材料體系中，改善原有阻燃體系的阻燃性能、力學性能或加工性能等，而且方便使用。
文檔編號C08L21/00GK101265410SQ20071002711
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者馮嘉春, 德 鄭, 錢玉英, 宇 陳, 銳 黃 申請人:廣東煒林納功能材料有限公司