無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子材料及其制備方法，具體涉及一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯由于具有耐熱性好、吸水性小、綜合力學(xué)性能高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子 電器、汽車零件、現(xiàn)代辦公用品等部件的制造。但是，由于聚丙烯存在易燃的缺點(diǎn)，使其在一 些領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。
[0003]目前使用的阻燃聚丙烯材料包括鹵/銻的阻燃聚丙烯和無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。前 一類阻燃聚丙烯由于熱裂及燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的腐蝕性有毒氣體及煙塵，易產(chǎn)生次生災(zāi)害。 因此根據(jù)國(guó)際市場(chǎng)對(duì)阻燃高分子材料的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，提倡采用無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料，特 別是電子電器、汽車零件行業(yè)。
[0004] 聚磷酸銨是目前無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料最常采用的阻燃劑，但是，聚磷酸銨存在分 解溫度低、在成型加工中易水解析出，導(dǎo)致其有嚴(yán)重的吸水特性，使此類的無(wú)鹵阻燃聚丙烯 材料不能滿足低吸水性阻燃聚丙烯產(chǎn)品需要。
[0005] 焦磷酸哌嗪由于具有較好的阻燃性能，近年來(lái)也被用作聚丙烯的阻燃劑，但是，焦 磷酸哌嗪屬于強(qiáng)極性化合物，易水解，在成型加工過(guò)程中容易析出從而影響阻燃性能。因 此，仍然無(wú)法滿足低吸水性阻燃聚丙烯產(chǎn)品需要。
[0006] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN104059278A公開(kāi)了一種耐水解不迀移無(wú)鹵阻燃聚烯烴組合物及 其制備方法，該文獻(xiàn)采用的阻燃劑即由焦磷酸哌嗪和氰尿酸三聚氰胺組成。該文獻(xiàn)通過(guò)采 用具有特殊結(jié)構(gòu)的超分散劑配合硬脂酸、氧化聚乙烯蠟對(duì)焦磷酸哌嗪進(jìn)行有效的表面處 理，從而達(dá)到耐水解不迀移的效果，而這不僅大大增加了生產(chǎn)成本，而且增加了生產(chǎn)工序， 影響了生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的之一在于解決上述問(wèn)題，提供一種在具有較好的阻燃性能、力學(xué)性 能以及耐水解析出性能的同時(shí)，生產(chǎn)成本較低、生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法。
[0009] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之一的技術(shù)方案是：一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料，它是由下述重量 份的組分組成：聚丙烯樹(shù)脂100份，無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑20~35份，增韌劑5~20份，復(fù)合抗 氧劑0. 05~0. 12份。
[0010] 所述的無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿 酸鹽、有機(jī)蒙脫土按照（5~20) : (5~20) : (1~5) : (1~5)的重量比組成。
[0011] 所述的無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑優(yōu)選由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺 氰尿酸鹽、有機(jī)蒙脫土按照（8~15) : (6~16) : (2~3) : (2~2. 5)的重量比組成。
[0012] 所述的增韌劑為乙烯-辛烯共聚物（POE)或者三元乙丙橡膠（EPDM)。
[0013] 所述的復(fù)合抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168按照（0· 02~0· 05) : (0· 03~ 0. 07)的重量比組成。
[0014] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)方案是：上述無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法，具有 以下步驟： ①將按照配方稱取的聚丙烯樹(shù)脂、無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑、增韌劑以及復(fù)合抗氧劑倒入高速 混合機(jī)中混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~100°C，出料冷卻。
[0015] ②將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷 卻、牽引進(jìn)入切粒機(jī)造粒，即得無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。
[0016] 上述步驟②中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為：1\=140~150°C，T2=150~160°C， T3=170 ~180 Γ，T4=180 ~190 Γ，T5=190 ~200 Γ，T6=190 ~200 Γ，T7=195 ~205 Γ， Ts=190 ~200°C，Τ9=190 ~200°C，T模=180 ~190°C。
[0017] 本發(fā)明具有的積極效果： 1、本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料采用雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰 胺氰尿酸鹽以及有機(jī)蒙脫土組成無(wú)鹵復(fù)合阻燃體系，該無(wú)鹵復(fù)合阻燃體系具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)良好的阻燃協(xié)同作用，在較少的用量下即能夠獲得較好的阻燃效果(氧指數(shù)大于 30%，垂直燃燒V-O級(jí))，同時(shí)保證了力學(xué)性能不受影響。
[0018] (2)無(wú)需任何處理即能夠獲得良好的耐水解析出性能，使阻燃體系在其成型加工 過(guò)程中不易水解析出，從而保證了阻燃性能不受影響。
[0019] (3)良好的耐高溫性，其熱分解溫度大于260°C，保證了無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料制造 和成型加工穩(wěn)定性。
[0020] 2、本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料采用乙烯-辛烯共聚物或者三元乙丙橡膠作為 增韌劑，保證了無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料具有良好的抗沖擊性。
【具體實(shí)施方式】
[0021] (實(shí)施例1) 本實(shí)施例的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料由下述重量的組分制成： IOOkg的聚丙烯樹(shù)脂，14kg的雙磷酸哌嗪，8kg的季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽，2. 5kg的三 聚氰胺氰尿酸鹽，2. 5kg的有機(jī)蒙脫土，IOkg的三元乙丙橡膠，0. 03kg的抗氧劑1010以及 〇. 〇7kg的抗氧劑168。
[0022] 上述無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法具有以下步驟： ①將上述各組分按照配方倒入高速混合機(jī)中，啟動(dòng)電機(jī)，控制攪拌器轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)/分 鐘進(jìn)行混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~100°C，出料冷卻。
[0023] ②將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷 卻、牽引進(jìn)入切粒機(jī)造粒，即得新型無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。
[0024] 雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為：1\=140~150°C，T2=150~160°C，T 3=170~180°C， T4=180 ~190 Γ，T5=190 ~200 Γ，T6=190 ~200 Γ，T7=195 ~205 °C，Ts=190 ~200 Γ， Τ9=190 ~200°C，T模=180 ~190°C。
[0025] (實(shí)施例2~實(shí)施例6) 各實(shí)施例的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法與實(shí)施例1相同，不同之處在于各組分的 重量配比，具體見(jiàn)表1。
[0026] 表 1
[0027] (應(yīng)用例） 將實(shí)施例1~實(shí)施例6制得的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料采用注塑成型機(jī)注塑標(biāo)準(zhǔn)試樣，并 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行力學(xué)性能和阻燃性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0028] 表 2
[0029] (對(duì)比例1~對(duì)比例5) 各對(duì)比例的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法與實(shí)施例1相同，不同之處在于阻燃體 系，具體見(jiàn)表3。
[0030] 表 3
[0031] (對(duì)比應(yīng)用例） 將對(duì)比例1~對(duì)比例5制得的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料采用注塑成型機(jī)注塑標(biāo)準(zhǔn)試樣，并 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行力學(xué)性能和阻燃性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。
[0032] 表 4
[0033] 上述表2和表4中的熱水處理為：80°C熱水中浸泡72h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于它是由下述重量份的組分組成：聚丙烯樹(shù)脂 100份，無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑20~35份，增韌劑5~20份，復(fù)合抗氧劑0. 05~0. 12份； 所述的無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、 有機(jī)蒙脫土按照（5~20) : (5~20) : (1~5) : (1~5)的重量比組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述的無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑 優(yōu)選由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、有機(jī)蒙脫土按照（8~ 15) : (6~16) : (2~3) : (2~2. 5)的重量比組成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述的增韌劑為乙 烯-辛烯共聚物（POE)或者三元乙丙橡膠（EPDM)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述的復(fù)合抗氧劑由抗 氧劑1010和抗氧劑168按照（0. 02~0. 05) : (0. 03~0. 07)的重量比組成。5. -種權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法，其特征在于具有以下步 驟： ① 將按照配方稱取的聚丙烯樹(shù)脂、無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑、增韌劑以及復(fù)合抗氧劑倒入高速 混合機(jī)中混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~100°C，出料冷卻； ② 將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷卻、 牽引進(jìn)入切粒機(jī)造粒，即得無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟①中，所述的無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑 優(yōu)選由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、有機(jī)蒙脫土按照（8~ 15) : (6~16) : (2~3) : (2~2. 5)的重量比組成。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟①中，所述的增韌劑為乙烯-辛 烯共聚物（POE)或者三元乙丙橡膠（EPDM)。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟①中，所述的復(fù)合抗氧劑由抗氧 劑1010和抗氧劑168按照（0. 02~0. 05) : (0. 03~0. 07)的重量比組成。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：上述步驟②中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度 為：1\=140 ~15(TC，T2=150 ~16(TC，T3=170 ~18(TC，T4=180 ~19(TC，T5=190 ~20(TC， T6=190 ~200°C，T7=195 ~205°C，Ts=190 ~200°C，T9=190 ~200°C，T模=180 ~190°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料及其制備方法，該無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料是由下述重量份的組分組成：聚丙烯樹(shù)脂100份，無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑20～35份，增韌劑5～20份，復(fù)合抗氧劑0.05～0.12份；無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑由雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、有機(jī)蒙脫土按照（5～20）∶（5～20）∶（1～5）∶（1～5）的重量比組成。本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料采用雙磷酸哌嗪、季戊四醇雙磷酸酯密胺鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽以及有機(jī)蒙脫土組成無(wú)鹵復(fù)合阻燃體系，該阻燃體系具有良好的阻燃協(xié)同作用和良好的耐高溫性，尤其是無(wú)需任何處理即能夠獲得良好的耐水解析出性能，使阻燃體系在其成型加工過(guò)程中不易水解析出。
【IPC分類】C08K13/02, C08K3/34, C08L23/08, C08K5/3492, B29C47/92, C08K5/521, C08L23/16, C08L23/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105061887
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510422261
【發(fā)明人】周健, 周仕龍, 汪煥平, 姜冉
【申請(qǐng)人】江蘇理工學(xué)院, 江蘇蘇利精細(xì)化工股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日