協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料及其製備方法
2023-06-05 06:17:21
專利名稱：協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及阻燃聚丙烯材料技術領域，具體來講是一種協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料。
背景技術：
聚丙烯(PP)是一種通用塑料，具有良好的力學性能、加工性能、耐化學腐蝕性和電絕緣性，質輕且無毒，廣泛應用於汽車零部件、建築用材料、家用電器、電子及包裝材料等方面，使用量迅猛增長。但是聚丙烯也有一些缺陷，例如聚丙烯(PP)屬於易燃材料，其氧指數只有17-18%，並且燃燒過程中形成大量的熔滴，火災危險性很大，限制了聚丙烯(PP)在阻燃要求較高的場合的使 用。因此，非常有必要對聚丙烯(PP)進行阻燃改性，擴大聚丙烯(PP)的應用場合。最實用經濟的方法是在聚丙烯(PP)中添加阻燃劑。聚丙烯(PP)常用的阻燃劑主要有三大類，分別是金屬氫氧化物、含滷阻燃劑(尤其是含溴阻燃劑)和膨脹型阻燃劑。金屬氫氧化物，如氫氧化鋁和氫氧化鎂等無機化合物，具有無毒、無汙染和環保等優點，但是其阻燃效率很低，通過需要添加量較大(一般情況下為50-60%wt)才能達到所需的阻燃等級，並且其與基材的相容性較差，大量的添加對材料的力學性能有很大的損害，從而限制了其在材料阻燃改性中的應用。含滷阻燃劑，尤其是溴系阻燃劑具有較好的阻燃效果，是目前阻燃效率較高的一類產品，並且性價比較較高，應用較為廣泛，其與三氧化二銻(Sb2O3)的復配體系後更能體現良好的阻燃性能，但是該類阻燃劑在燃燒時會釋放出大量的有毒有害的氣體，例如滷化氫、二噁英等氣體，腐蝕周圍的物品並造成環境的二次汙染，嚴重危害民眾的生命安全和環境安全。隨著《RoHS指令》等法規的頒布和民眾環保意識的逐步提高，含滷阻燃劑體系逐漸遭到禁用。因此，人們開始尋求適合於高分子材料的環保、高效、無滷、低毒、低煙的阻燃劑。磷-氮類膨脹型阻燃劑(IFR)被認為是最有發展前景的環保型阻燃劑，並且已經成為研究開發的熱點。膨脹型阻燃劑(IFR)常以磷-氮為主要阻燃元素，在燃燒時能形成膨脹炭層，起到阻隔空氣和熱量滲透的作用，從而發揮阻燃功效。最早開發的膨脹型阻燃劑為多聚磷酸銨(APP)與季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)三者的復配產物，對聚烯烴具有良好的阻燃性能。公開號為CN1446844A的中國發明專利申請公開了 「一種新型的膨脹型阻燃劑」，對聚烯烴有良好的阻燃性能。申請號為02124783.8也採用了三聚氰胺聚磷酸鹽與季戊四醇和其酯，或季戊四醇和其酯或三季戊四醇及其酯作為膨脹型阻燃劑。申請號為01128575.3介紹了用季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺磷酸鹽復配製備聚烯烴無滷膨脹型阻燃齊U。公開號為CN102367306A的中國發明專利申請公開了「高效無滷阻燃聚丙烯複合材料及製備方法」，在對聚丙烯的阻燃改性方面取得了一定的突破，但是仍然存在一定的缺陷，所用的PEPA雖然水溶性比PER小很多，但是仍然溶於水。綜上所述，目前廣泛使用的膨脹型阻燃劑還存在下述缺點:1、阻燃效率低，添加阻燃劑的量較大，通常需要添加30%的阻燃劑；2、與基材的相容性較差，對基材的力學性能損害較大；3、膨脹型阻燃劑的水溶性較大，不適用於長期與水接觸。基於上述原因，膨脹型阻燃劑在聚丙烯複合材料中的應用範圍大大縮小。
發明內容
本發明的目的旨在克服上述缺點，提供了協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料及其製備方法，主要解決了膨脹型阻燃劑阻燃效率低、水溶性大的問題，本發明的無滷阻燃劑具有不溶於水、添加量小、阻燃效率高，對材料的力學性能影響小等優點。為了達到上述目的，本發明是這樣實現的，其是一種協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於包括70-82%的聚丙烯、17-30%的膨脹型阻燃劑、0-5%的阻燃協同作用劑、
0.1-0.5%的抗氧劑、0.1-0.5%的潤滑劑及0-0.5%的抗滴落劑，它們為重量百分比。所述的膨脹型阻燃劑由多聚磷酸酸銨(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)與磷-氮型成炭劑(PPEPA)所組成；所述的多聚磷酸酸銨(APP)為高聚合度結晶II型聚磷酸銨，高聚合度結晶II型聚磷酸銨的結構式為:
權利要求
1.一種協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於包括70-82%的聚丙烯、17-30%的膨脹型阻燃劑、0-5%的阻燃協同作用劑、0.1-0.5%的抗氧劑、0.1-0.5%的潤滑劑及0-0.5%的抗滴落劑，它們為重量百分比。
2.根據權利要求書I所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的膨脹型阻燃劑由多聚磷酸酸銨(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)與磷-氮型成炭劑(PPEPA)所組成；所述的多聚磷酸酸銨(APP)為高聚合度結晶II型聚磷酸銨，高聚合度結晶II型聚磷酸銨的結構式為:
3.根據權利要求書2所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述磷-氮型成炭劑(PPEPA)是由多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAP I)與籠狀季戊四醇磷酸酯(PEPA)反應得到，所述的磷-氮型成炭劑(PPEPA)的結構式為:
4.根據權利要求書I所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的阻燃協同作用劑由氧化鑭或硬脂酸鑭或碳酸鑭或氧化鈰或分子篩的一種或幾種複合組成。
5.根據權利要求書2所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的膨脹型阻燃劑為磷-氮型成炭劑(PPEPA)與多聚磷酸銨(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)的比例為6:1-1:6。
6.根據權利要求書I所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的抗氧劑為1010抗氧劑或168抗氧劑中的一種或者二者的混合物。
7.根據權利要求書I所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鋅或硬脂酸鈣或聚丙烯蠟或油酸醯胺或芥酸醯胺和N，N-乙撐雙硬脂酸醯胺(EBS)中的一種或幾種混合物。
8.根據權利要求書I所述的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料，其特徵在於所述的抗滴落劑為聚烯烴包覆改性的聚四氟乙烯。
9.根據權利要求書I所述 的協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料的製備方法，其特徵在於按步驟如下: 步驟一 按配方比例將聚丙烯和潤滑劑投入到高速混合機中混合5-10分鐘； 步驟二 接著按照配方比例將膨脹型阻燃劑、阻燃協同作用劑、抗氧劑及抗滴落劑投入到高速混合機內混合5-15分鐘，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒或用雙輥混煉機混合均勻，得到膨脹阻燃聚丙烯複合材料。
全文摘要
本發明涉及一種協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料及其製備方法，其特徵在於包括70-82%的聚丙烯、17-30%的膨脹型阻燃劑、0-5%的阻燃協同作用劑、0.1-0.5%的抗氧劑、0.1-0.5%的潤滑劑及0-0.5%的抗滴落劑，它們為重量百分比。其優點為阻燃劑組合物的添加量為18-25%，阻燃級別達到V-0級(3.2mm)；與含滷阻燃劑相比，該協同膨脹阻燃聚丙烯複合材料具有發煙量小、煙密度低、有毒有害氣體釋放量小、阻燃效率高。
文檔編號C08L23/12GK103232635SQ201310121879
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者馮才敏, 梁敏儀, 黃健光, 劉洪波 申請人:順德職業技術學院