阻燃聚烯烴樹脂組合物及其製備方法和阻燃座椅的製作方法

2023-05-12 14:17:51 2

阻燃聚烯烴樹脂組合物及其製備方法和阻燃座椅的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種阻燃聚烯烴樹脂組合物及其製備方法和由該阻燃聚烯烴樹脂組合物製成的阻燃座椅。本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物包括如下重量份的成分：聚烯烴樹脂100份，磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑20～65份，溴銻系複合阻燃劑20～42份，樹脂改性劑5～20份，加工助劑0.1～3.0份。本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物製備的座椅不但具有低滷低毒的特點，且阻燃座椅製品的氧指數≥32.0，垂直燃燒達到UL94V0級，拉伸強度≥20MPa，彎曲強度≥30MPa，缺口衝擊強度≥10KJ/M2，煙密度等級（SDR）小於60。最後將阻燃座椅製品根據GB8624-2012標準進行檢測，結果表明，最大熱釋放速率峰值為小於113KW，5min內總放熱量小於7.8MJ，最大煙密度小於38%，滿足了國標8624-2012B1級難燃材料要求。
【專利說明】阻燃聚烯烴樹脂組合物及其製備方法和阻燃座椅
【技術領域】
[0001]本發明屬於消防【技術領域】，具體涉及一種阻燃聚烯烴樹脂組合物及其製備方法和阻燃座椅。
【背景技術】
[0002]隨著2007年3月I日國家對《公共場所阻燃製品及組件燃燒性能要求和標示》的正式實施，人們對公共場所的消防安全日益增加。該公共場所包括體育場(館)和公交車等公共聚集場所，而座椅場區是人群集中的地方。若是這些地方發生火災，極不利於人群疏散和消防救援，因此座椅的阻燃安全問題尤為突出。
[0003]中國專利CN101704973A公開了一種用於阻燃座椅的比重輕、耐衝擊的阻燃聚丙烯組合物，其包括聚丙烯70%~80%、阻燃劑6%~10%、氧化銻3%~8%、增韌劑5%~8%、納米級高嶺土 5%~10%、抗氧劑0.1%~0.5%、抗氧輔劑0.1%~0.5%和己烯基雙硬脂醯胺
0.1%~1%。其採用滷脂族磷酸酯和氧化銻的複合阻燃劑，但是其固相阻燃作用較差，在火場中燃燒時存在發煙量大，產生的有毒煙霧不利於消防救援，同時所產生的有毒煙霧具有易腐蝕加工設備等缺陷而不受歡迎。專利CN201110167187.0公開了另一種用於阻燃座椅的吹塑型無滷阻燃聚丙烯材料組合物，其包括聚丙烯100份，磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑40~85份、樹脂改性劑3~20份、顏料0.05~0.5份、抗氧劑0.4~2.0份、紫外線吸收劑0.3~2.0份、光穩定劑0.3~2.0份和其它加工助劑1.0~3.0份。但是其所製備的吹塑型無滷阻燃聚 丙烯材料，由於阻燃劑添加量還相對較大，一方面影響了材料力學性能，另一方面所選用的阻燃劑由於氣相阻燃作用較差，致使座椅製品在實體火災中存在不能自熄滅等問題。因此確有必要開發一種集氣相阻燃和固相阻燃效果兼具的環保型阻燃座椅。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術中阻燃座椅在固相阻燃和氣相阻燃兩方面不能兼顧的技術問題，目的在於提供一種新的阻燃聚烯烴樹脂組合物。
[0005]本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物包括以下重量份的成分:聚烯烴樹脂100份，磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑20~65份優選30~60份，溴銻系複合阻燃劑20~42份優選22~40份，樹脂改性劑5~20份優選6~15份，加工助劑0.1~3.0份優選0.3~2.5份；
[0006]其中，所述的磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑是含有聚磷酸銨(聚合度大於1000) 15~40份優選18~35份、成炭劑4~20份優選6~18份和三聚氰胺0.5~15份優選1.0~10份的混合物；所述的溴銻系複合阻燃劑為含有6~30份優選7~25份十溴二苯乙烷、2~10份優選2.5~9份三氧化二銻和I~15份優選2~10份阻燃協效劑的混合物；
[0007]其中，所述的成炭劑選自雙季戊四醇、三季戊四醇、季戊四醇磷酸鹽、熱塑性酚醛樹脂、尼龍6和熱塑性聚氨酯中的一種；所述的阻燃協效劑是硼酸鋅、三氧化鑰、八鑰酸銨、納米水滑石和納米蒙脫土中的至少2種復配而成。
[0008]在本發明中，所有成分的份數均指重量份，所有成分均以聚烯烴樹脂為100份為基礎進行計算。
[0009]本發明通過添加磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑，不但增加了聚烯烴材料的固相阻燃作用，解決了只含有溴銻系阻燃劑的阻燃聚烯烴材料燃燒時易熔融滴落、成炭性差等問題，同時還減少了溴銻系阻燃劑的添加量，既節約了成本，又提高了材料的阻燃性能，同時還可以減少阻燃劑的總添加量，致使阻燃聚烯烴座椅製品的力學性能及燃燒性能進一步提高，滿足了環保、阻燃要求。
[0010]本發明通過添加溴銻系複合阻燃劑，用於增加聚烯烴座椅材料在燃燒時的氣相阻燃作用，此外，阻燃協效劑的添加，既降低了聚烯烴座椅材料的煙密度等級，也降低了材料的熱值，同時還進一步提高了材料阻燃性能，從而進一步減少了阻燃劑添加量，致使阻燃聚丙烯座椅製品的力學性能及燃燒性能進一步提高，並滿足了環保、阻燃要求。
[0011]所述的聚烯烴樹脂為聚乙烯、聚丙烯和/或丙烯-丁二烯-苯二烯(ABS)共聚物；
[0012]所述的樹脂改性劑選自下列物質組中的至少一種:馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物和馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物；本發明通過加入樹脂改性劑，使阻燃劑在聚烯烴材料中的分散性得到了顯著改善，有效地協調了阻燃聚烯烴材料高強度、高韌性、高阻燃要求。
[0013]所述的加工助劑選自下列物質組中的至少一種:聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、N，N』_乙撐雙硬脂醯胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鎂。
[0014]本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物還可以包括顏料0.05~0.5份優選0.1~0.4份，抗氧劑0.4~2.0份優選0.5~1.5份，紫外線吸收劑0.2~2.0份優選0.3~1.5份，和/或光穩定劑0.3~2.`0份優選0.4~1.5份。所述的抗氧劑選自下列物質組中的至少一種:四(β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和硫代二丙酸二月桂酯；所述的光穩定劑選自低聚[[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)-亞氨基]-1, 3，5-三嗪-2，4- 二基][2- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6_四甲基哌啶基)-亞氨基]](UV944)、聚(1-羥乙基_2，2，6，6-四甲基-4-羥基哌啶)丁二酸酯和癸二酸雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯中的至少一種；所述的顏料為酞青藍、酞青綠、不溶性單偶氮顏料、不溶性雙偶氮顏料中的一種；所述的紫外線吸收劑是2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)、2-C -羥基-3 ^，5—二叔丁基苯基)苯並三唑(UV328)、2- (2'-羥基-3^，5' - 二叔丁基苯基)_5_氯代苯並三唑(UV327)中的一種。
[0015]本發明的另一目的在於提供一種製備本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物方法，其特徵是將聚烯烴樹脂、磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑、溴銻系複合阻燃劑、樹脂改性劑和加工助劑原料混勻，倒入擠塑機中，於90~llOr/min轉速下，控制擠塑機一區至九區的溫度依次為:160±10°C、165±10°C、165±10°C、170±10°C、175±10°C、180±10°C、180±10°C、175± 10°C和175± 10°C，熔融擠出造粒，得到阻燃聚烯烴樹脂組合物。
[0016]所述的原料還可以包括顏料、抗氧劑、光穩定劑和/或紫外線吸收劑。
[0017]本發明的另一目的在於提供一種阻燃座椅，該阻燃座椅由本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物製得。具體地是，將阻燃聚烯烴樹脂組合物置於注塑機的料鬥中，控制注塑機的料筒I區~νπ區的溫度:I區為170±10°C、II區為175±10°C、III區為175±10°C、IV區為170±10°C、V區為160±10°C、VI區為155± 10°C和VII區為145± 10°C，控制射嘴溫度為180±10°C，控制射膠時間為10±5秒，控制射膠I段速度為20%~40%，壓力為80~llObar，控制射膠2段速度為60%~80%，射膠壓力為100~120bar，注塑加工成阻燃座椅。
[0018]本發明的阻燃聚烯烴樹脂組合物製得的阻燃座椅不但具有低滷低毒的特點，且阻燃座椅製品的氧指數≤32.0，垂直燃燒達到見9價0級，拉伸強度≤20MPa，彎曲強度≤30MPa，缺口衝擊強度達到≤10KJ/M2，煙密度等級(SDR)小於60。最後將阻燃座椅製品根據GB8624-2012標準進行檢測，結果表明，最大熱釋放速率峰值為小於113KW，5min內總放熱量小於7.8MJ，最大煙密度小於38%，滿足了國標8624-2012B1級難燃材料要求。將本發明的阻燃座椅分別安置在公交車內、體育場館內進行實體火災實驗，結果未出現火災蔓延及轟燃現象，說明本發明阻燃座椅具有較好的火災安全性。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]原料包括如下重量份的組份:
[0021]
聚丙烯樹脂100份
樹脂改性劑(乙烯醋酸乙烯10份、馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物5份)
15份
磷氮系膨脹型無面複合阻燃劑(聚磷酸銨:成炭劑(熱塑性酚醛樹脂):三聚氰胺)=40份:6份:4份)50份
溴銻系複合阻燃劑(十溴二苯乙烷:Sb2O3:阻燃協效劑(硼酸鋅2份、三氧化鉬2份)=20份:6份:4份)30份
抗氧劑(四(β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戌四醇酯)0.4份
紫外線吸收劑(2-羥基-4-正辛氧基二苯曱酮)1份
光穩定劑(低聚-[[6-[(1,1，3,3-四曱基丁基)-亞氨基]-1，3，5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亞氨基]])1份
顏料(酞青藍)0.3份
加工助劑:(聚乙烯蠟1份、硬脂酸鈣1份)2份
[0022]稱取上述原料後，於混合機中混合15min。然後，倒入雙螺杆擠塑機中，控制擠塑機的螺杆轉速為lOOr/min，並控制擠塑機上一區至九區的溫度分別為160°C、165°C、170°C、175 °C、175 °C、180 °C、180 °C、175°C和175°C，熔融擠出造粒，得到阻燃聚烯烴樹脂組合物。
[0023]將上述所得阻燃聚烯烴樹脂組合物置於注塑機的料鬥中，控制注塑機的料筒I區~Vn區的溫度:I區為170°C、II區為175°C、III區為175°C、IV區為170°C、V區為160°C、VI區為155°C和VII區為145°C，控制射嘴溫度為180°C，控制射膠時間為10秒，在射膠I段速度為20%，壓力為80bar，射膠2段速度為80%，射膠壓力為IOObar時注塑加工成阻燃座椅製品O
[0024]實驗表明，阻燃座椅製品的拉伸強度為21.5MPa，彎曲強度31.3MPa，簡支梁缺口衝擊強度10.7KJ/m2，氧指數為38，垂直燃燒實驗通過UL-94V0級，煙密度等級SDR=45，最大熱釋放速率為135.7kw/m2。最後將阻燃座椅製品根據GB8624-2012標準進行檢測，結果表明，最大熱釋放速率峰值為53KW，5min內總放熱量為4MJ，最大煙密度為6.8%，滿足了國標8624-2012B1級難燃材料要求。
[0025]實施例2
[0026]原料包括如下重量份的組份:
[0027]
【權利要求】
1.一種阻燃聚烯烴樹脂組合物，其特徵是包括以下重量份的成分:聚烯烴樹脂100份，磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑20~65份優選30~60份，溴銻系複合阻燃劑20~42份優選22~40份，樹脂改性劑5~20份優選6~15份，加工助劑0.1~3.0份優選0.3~2.5 份； 其中，所述的磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑是含有聚磷酸銨15~40份優選18~35份、成炭劑4~20份優選6~18份和三聚氰胺0.5~15份優選1.0~10份的混合物；所述的溴銻系複合阻燃劑為含有6~30份優選7~25份十溴二苯乙烷、2~10份優選2.5~9份三氧化二銻和I~15份優選2~10份阻燃協效劑的混合物； 其中，所述的成炭劑選自雙季戊四醇、三季戊四醇、季戊四醇磷酸鹽、熱塑性酚醛樹脂、尼龍6和熱塑性聚氨酯中的一種；所述的阻燃協效劑是硼酸鋅、三氧化鑰、八鑰酸銨、納米水滑石和納米蒙脫土中的至少2種復配而成。
2.如權利要求1所 述的組合物，其特徵在於: 所述的聚烯烴樹脂為聚乙烯、聚丙烯和/或丙烯-丁二烯-苯二烯共聚物； 所述的樹脂改性劑選自下列物質組中的至少一種:馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物和馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物； 所述的加工助劑選自下列物質組中的至少一種:聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、N, N』-乙撐雙硬脂醯胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鎂。
3.如權利要求1所述的組合物，其特徵在於:該阻燃聚烯烴樹脂組合物還包括顏料0.05~0.5份優選0.1~0.4份，抗氧劑0.4~2.0份優選0.5~1.5份，紫外線吸收劑0.2~2.0份優選0.3~1.5份，和/或光穩定劑0.3~2.0份優選0.4~1.5份。
4.如權利要求3所述的組合物，其特徵在於:所述的抗氧劑選自下列物質組中的至少一種:四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和硫代二丙酸二月桂酯；所述的光穩定劑選自低聚[[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)_亞氨基]-1，3，5-三嗪-2，4- 二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)_氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6_四甲基哌啶基)-亞氨基]]、聚(1-羥乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羥基哌啶)丁二酸酯和癸二酸雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯中的至少一種；所述的顏料為酞青藍、酞青綠、不溶性單偶氮顏料、不溶性雙偶氮顏料中的一種；所述的紫外線吸收劑是2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(—531)、2-(2'-羥基-3'，5-二叔丁基苯基)苯並三唑(UV328),2-(2/ -羥基-3 ^，5』- 二叔丁基苯基)_5_氯代苯並三唑(UV327)中的一種。
5.一種製備權利要求1所述的阻燃聚烯烴樹脂組合物的方法，其特徵在於:將聚烯烴樹脂、磷氮系膨脹型無滷複合阻燃劑、溴銻系複合阻燃劑、樹脂改性劑和加工助劑原料混勻，倒入擠塑機中，於90~llOr/min轉速下，控制擠塑機一區至九區的溫度依次為:160±10 °C、165±10 °C、165±10 °C、170±10 °C、175±10 °C、180±10 °C、180±10 °C、175± 10°C和175± 10°C，熔融擠出造粒，得到阻燃聚烯烴樹脂組合物。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於:所述的原料還包括顏料、抗氧劑、光穩定劑和/或紫外線吸收劑。
7.一種阻燃座椅，其特徵在於:該阻燃座椅由權利要求1~4任一項所述的阻燃聚烯烴樹脂組合物製得。
8.如權利要求7所述的阻燃座椅，其特徵在於:具體地是，將阻燃聚烯烴樹脂組合物置於注塑機的料鬥中，控制注塑機的料筒I區~νπ區的溫度:I區為170±10°C、II區為175±10°C、III 區為 175±10°C、IV 區為 170±10°C、V 區為 160± 10°C、VI 區為 155±10°C 和VII區為145±10°C，控制射嘴溫度為180±10°C，控制射膠時間為10±5秒，控制射膠I段速度為20%~40%，壓力為80~llObar， 控制射膠2段速度為60%~80%，射膠壓力為100~120bar,注塑加工成阻燃座椅。
【文檔編號】C08K3/34GK103772788SQ201410011157
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】李碧英, 盧國建, 李風, 謝樂濤, 張澤江, 劉軍軍, 劉松林, 尹朝露, 周曉勇, 趙麗 申請人:公安部四川消防研究所