環保無滷阻燃聚丙烯複合材料及製備方法
2023-09-11 22:09:55
專利名稱：：環保無滷阻燃聚丙烯複合材料及製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種環保無滷阻燃聚丙烯複合材料及製備方法，屬阻燃複合材料
技術領域：
。技術背景聚丙烯(PP)是一種綜合性能優良的熱塑性材料，被廣泛應用於紡織纖維、家庭用品、工業零部件等方面。但PP的易燃性限制了它在許多領域的應用。為提高PP的阻燃性能，拓寬其應用範圍，可添加阻燃劑。目前市場上的阻燃聚丙烯大多數仍採用滷、銻阻燃體系。由於目前採用的滷/銻阻燃體系對環境和人體的潛在危險，在歐盟《RoHS指令》下，無滷環保型阻燃PP的研製也十分必要和緊迫，且市場前景廣闊。氫氧化鎂是目前應用較為廣泛的無機阻燃劑之一，它具有熱穩定性好、無毒、不產生腐蝕性氣體、發煙量小等優點。其最大缺點就是阻燃效率低，填充量大，與高分子材料相容性差、難分散，導致材料的力學性能、電學性能和加工性能嚴重下降。文獻號為CN1341669、CN1465618、CN1696188、CN1712444的中國專利中公開了解決阻燃的一些辦法，採用氫氧化鎂作為阻燃劑，通過對其表面處理和超細化，提高其阻燃效果。US4987173報導了含纖維狀無機填料的聚烯烴複合材料，其無機填料為氫氧化鎂、氧化鎂、石膏或兩種以上複合物，添加量在70(重量份)時，無法加工。已有技術中無滷阻燃劑的添加量需要達到50—60(重量份)以上才有可能達到阻燃效果，而隨著添加量的增加，材料的力學性能下降顯著。
發明內容本發明的目的是提供一種環保無滷阻燃聚丙烯複合材料，旨在克服現有技術的不足，不僅能滿足材料所需的阻燃性能，而且具有低發煙量和無毒性的優點，對人體和環境的危害及汙染程度低。本發明的另一個目的是提供一種上述聚丙烯複合材料的製備方法。本發明的目的是通過下述技術方案實現的。一種環保無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於以重量份計，由如下組分及其含量組成聚丙烯100，氫氧化鎂10—100，紅磷1一10，彈性體5—20，相容劑IO一30，抗氧劑0.1—0.5，少量潤滑劑。實現本發明目的的一種較好的實施方式是，由下列組分按重量份組成聚丙烯100，氫氧化鎂30—100,紅磷2—10,彈性體10—15，相容劑15_20，抗氧劑0.2—0.4，少量潤滑劑。所述氫氧化鎂為天然礦石粉末或合成氫氧化鎂，並經過表面處理，其顆粒度一般為l—100um，最佳顆粒度為1—20um。所述阻燃劑為氫氧化鎂和紅磷的復配型阻燃劑，二者的添加比例為2—40:l—2。氫氧化鎂和紅磷之間具有協同效應，三者相互促進，更好地發揮各自的阻燃機制，產生更好的阻燃效果。所述的彈性體為甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯一辛烯共聚物、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物中任一種。所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)。所述的抗氧劑為(2，4一二叔丁基苯基)亞碳酸三酯，P-(3,5-二叔丁基一羥基苯基)丙酸十八酯，季戊四醇雙亞磷酸二(2，4)二特丁基苯基)酉旨，亞磷酸三(2，4一二特丁基苯基)酯中任一種。所述的潤滑劑為矽油、白油中任一種。一種用於權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料的製備方法，其特徵在於該方法由以下步驟組成a.按重量份計為聚丙烯IOO，氫氧化鎂IO—IOO，紅磷I一IO，彈性體5—20，相容劑10—30，抗氧劑0.1—0.5,少量潤滑劑，進行配料，在高速混合機中高速攪拌0.5—5分鐘，得到預混物；b.將步驟a預混物加入雙螺杆擠出機，以10—40r/min的主機轉速條件，在170_225'C的加工溫度下擠出、冷卻、切粒、烘千、注塑，得到環保無滷阻燃聚丙烯複合材料。所述的無滷素阻燃聚丙烯，是採用雙螺杆擠出共混的方法將聚丙烯粉料與氫氧化鎂和紅磷等按照一定的配比，在高混機中預混合處理好，在常規加料速度、溫度和螺杆轉速的條件下，加入雙螺杆擠出機，經過擠出、冷卻、切粒、烘乾、注塑，製得本發明的無滷素阻燃聚丙烯。所述的新型環保無滷阻燃聚丙烯複合材料，由於其不含滷素，解決了傳統阻燃聚丙烯材料對環境和人體的潛在危害。且此種聚丙烯燃燒時發煙量小，無毒綠色環保。且本發明所述的無滷阻燃聚丙烯在保證優異的阻燃性能的同時又能保證良好的機械性能。具體實施方式現將本發明的具體實施例進一步說明如後。實施例l準確稱取聚丙烯粉料100重量份、氫氧化鎂30重量份、紅磷3重量份、MBS10重量份、PP-g-MAH20重量份、抗氧劑(2，4—二叔丁基苯基)亞碳酸三酯0.2重量份、少量潤滑劑白油在高速混合機中攪拌兩分鐘；將預混物在雙螺杆擠出機上熔融擠出、冷卻、切粒後烘乾、注塑。擠出機的九區間溫度一區間175'C，二區間180'C，三區間189。C，四區間197。C，五區間20rC，六區間201。C,七區間202。C，八區間205'C，九區間205'C，主機轉速為22r/min。將粒料在注塑機製成所需的測試樣條。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。測試數據見表1。實施例2準確稱取聚丙烯粉料100重量份、氫氧化鎂40重量份、紅磷3重量份、MBS10重量份、PP-g-MAH20重量份、抗氧劑(2，4一二叔丁基苯基)亞碳酸三酯0,2重量份、少量潤滑劑白油在高速混合機中攪拌兩分鐘；將預混物在雙螺杆擠出機上熔融擠出、冷卻、切粒後烘乾、注塑。擠出機的九區間溫度一區間175'C，二區間180'C，三區間189。C，四區間197。C，五區間201。C，六區間201。C，七區間202。C，八區間205°C,九區間205'C，主機轉速為22r/min。將粒料在注塑機製成所需的測試樣條。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。測試數據見表1。實施例3準確稱取聚丙烯粉料100重量份、氫氧化鎂50重量份、紅磷3重量份、MBS10重量份、PP-g-MAH20重量份、抗氧劑(2，4一二叔丁基苯基)亞碳酸三酯0,2重量份、少量潤滑劑白油在高速混合機中攪拌兩分鐘；將預混物在雙螺杆擠出機上熔融擠出、冷卻、切粒後烘乾、注塑。擠出機的九區間溫度一區間175°C，二區間18(TC，三區間189。C，四區間197。C,五區間20rC，六區間201。C，七區間202。C，八區間205°C，九區間205'C，主機轉速為22r/min。將粒料在注塑機製成所需的測試樣條。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。測試數據見表l。實施例4準確稱取聚丙烯粉料100重量份、氫氧化鎂60重量份、紅磷3重量份、MBS10重量份、PP-g-MAH20重量份、抗氧劑(2，4一二叔丁基苯基)亞碳酸三酯0.2重量份，少量潤滑劑白油在高速混合機中攪拌兩分鐘；將預混物在雙螺杆擠出機上熔融擠出、冷卻、切粒後烘乾、注塑。擠出機的九區間溫度一區間175'C，二區間180。C，三區間189。C，四區間197。C，五區間20rC，六區間20廠C，七區間202。C，八區間205°C，九區間205'C，主機轉速為22r/min。將粒料在注塑機製成所需的測試樣條。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。測試數據見表1。表1聚丙稀複合材料的力學性能、加工性能和阻燃性tableseeoriginaldocumentpage6注阻燃性能採用UL94垂直燃燒實驗權利要求1.一種環保無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於它是由下列組份按重量份計為聚丙烯100，氫氧化鎂10-100，紅磷1-10，彈性體5-20，相容劑10-30，抗氧劑0.1-0.5，少量潤滑劑。2.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於其組分按重量份計為聚丙烯100，氫氧化鎂30—100，紅磷2—10，彈性體10—15，相容劑15—20，抗氧劑0.2—0.4，少量潤滑劑。3.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的氫氧化鎂的平均粒徑為l一100um。4.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的氫氧化鎂和紅磷的配比為2—40:1—2。5.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的彈性體為甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物、乙烯一辛烯共聚物、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物中任一種。6.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。7.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的抗氧劑為(2，4一二叔丁基苯基)亞碳酸三酯，e-(3,5-二叔丁基一羥基苯基)丙酸十八酯，季戊四醇雙亞磷酸二(2，4)二特丁基苯基酯，亞磷酸三(2，4一二特丁基苯基)酯中任一種。8.根據權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的潤滑劑為矽油、白油中任一種。9.一種用於權利要求1所述的無滷阻燃聚丙烯複合材料的製備方法，其特徵在於該方法由以下步驟組成a.按重量份計為聚丙烯IOO，氫氧化鎂IO—IOO，紅磷l一10，彈性體5—20，相容劑10—30，抗氧劑0.1—0.5，少量潤滑劑，進行配料，在高速混合機中高速攪拌0.5—5分鐘，得到預混物；b.將步驟a預混物加入雙螺杆擠出機，以10—40r/min的主機轉速條件，在170—225'C的加工溫度下擠出、冷卻、切粒、烘乾、注塑，得到環保無滷阻燃聚丙烯複合材料。全文摘要本發明公開了一種新型環保無滷阻燃聚丙烯複合材料，以重量份記，由如下組分及其含量組成聚丙烯100，氫氧化鎂10-100，紅磷1-10，彈性體5-20，相容劑10-30，抗氧劑0.1-0.5，少量潤滑劑，該聚丙烯是採用雙螺杆擠出共混的方法將聚丙烯粉料與氫氧化鎂、紅磷，按照一定的配比，在高混機中預混合處理好，在常規加料速度、溫度和螺杆轉速的條件下，加入雙螺杆擠出機，經過擠出、冷卻、切粒後乾燥、注塑製得。本發明的阻燃聚丙烯材料克服了傳統滷系阻燃劑阻燃聚丙烯材料對環境的汙染和對人體的危害，且發煙量小，無毒綠色環保。且本發明的無滷阻燃聚丙烯材料既能保證優異的阻燃性能又能保持良好的機械性能。文檔編號C08L51/06GK101235174SQ20081003386公開日2008年8月6日申請日期2008年2月26日優先權日2008年2月26日發明者鵬丁,施利毅,慧楊,韓丹丹申請人:上海大學