聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑的製作方法
2023-05-18 06:53:31
聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑的製作方法
【專利摘要】聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，它涉及一種阻燃劑。本發明要解決現有聚丙烯無滷膨脹阻燃劑存在阻燃效率低，熱穩定性低，耐水性低，與聚丙烯相容性不好，導致阻燃性能降低和阻燃劑在材料中易析出的問題。聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑由成炭劑、聚磷酸銨、輔阻燃劑、加工助劑和改性助劑製備而成。本發明用於聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑。
【專利說明】聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑 【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種阻燃劑。 【背景技術】
[0002] 聚丙烯是當今社會最廣泛應用的高分子材料之一，它在通用塑料中密度最小，無 吸溼性，耐溫性最高。聚丙烯機械性能優異，並有突出的耐應力開裂性和耐磨性。聚丙烯幾 乎不吸水，具有優良的化學穩定性。高頻電性能優良，且不受溼度的影響。易於成型加工， 可用於多種方法高效率地成型各種製品，聚丙烯在許多領域得到了廣泛的應用，例如，建築 材料、交通、電子電器設備、家庭用品、醫療器械等。
[0003] 但是近年來由於阻燃防火法規的嚴格要求，使聚丙烯應用受到一定限制，主要原 因是聚丙烯是容易燃燒的材料，燃燒時發熱量大，燃燒速度快並伴有燃燒熔滴現象，氧指數 僅為17-18%，在高壓、放熱、放電等條件下極易燃燒引發火災，為此聚丙烯進行阻燃，將通 用的聚丙烯轉化具有阻燃的性能材料，是拓寬其應用領域的一個很重要的措施，也是許多 研宄人員關注的課題。
[0004] 聚丙烯阻燃的主要方法是向其中添加阻燃劑，阻燃劑大體上可分為含滷及無滷兩 大類。滷系阻燃劑是目前世界上產量最大的有機阻燃劑之一，添加量少，阻燃效果顯著，價 格低廉以及與合成材料的相容性和穩定性好，是聚烯烴阻燃中使用最多的阻燃劑，但對聚 丙烯阻燃的同時，放出有毒的氣體，如十溴二苯醚，用作阻燃聚丙烯時，其較高的溴含量而 對PP具有較高的阻燃效率，是最經濟的一種阻燃劑。但由於它是一種添加型阻燃劑，添加 量大，因而對加工流動性及產品的物理機械性能有很大的負面影響，而且燃燒時生成較多 的煙、有毒氣體和腐蝕性氣體，越來越多的行業和部門己開始限制或制止使用含滷阻燃劑， 使人們正致力於尋找這類阻燃劑的替代品，即無滷阻燃劑。
[0005] 現在應用在聚丙烯上的無滷阻燃劑主要有：金屬氫氧化物、含磷阻燃劑、紅磷、含 氮阻燃劑、複合阻燃劑等等。金屬氫氧化物阻燃劑，需要在聚丙烯裡添加很高的添加量後， 才能達到很好的阻燃效果，而且對材料的力學性能有很大影響，而單獨添加含磷阻燃劑、含 氮阻燃劑在聚丙烯材料中，幾乎很難達到很好的阻燃效果。
[0006] 聚丙烯膨脹阻燃技術出現在20世紀80年代，是無滷阻燃聚烯烴最有效的方法。用 於聚丙烯中的膨脹阻燃劑主要是磷氮化合物及其復配體系由於其環保的特點，它被認為是 代替含滷阻燃劑最前途的阻燃劑之一。然而和含滷阻燃劑相比，傳統的膨脹阻燃劑也有許 多缺點，例如，阻燃效率低、熱穩定性低、低耐水性。這些問題嚴重的影響膨脹阻燃劑在聚烯 烴阻燃中的應用。
[0007] 為了提高膨脹阻燃體系的耐水性能和膨脹阻燃劑和聚烯烴材料間的界面相容性， 許多研宄人員，對膨脹阻燃劑進行表面改性，例如用有機胺、矽烷偶聯劑對酸源聚磷酸銨 (APP)進行改性，改性蒙脫土的應用，微膠囊化膨脹阻燃劑和聚磷酸銨。因此解決膨脹阻燃 劑的這些缺點，對膨脹阻燃劑進行改性，對於膨脹阻燃聚丙烯材料的廣泛的應用具有重要 的意義。
[0008] 綜上所述，現有聚丙烯無滷膨脹阻燃劑存在阻燃效率低，熱穩定性低，耐水性低， 與聚丙烯相容性不好，導致阻燃性能降低和阻燃劑在材料中易析出的問題。
【發明內容】
[0009] 本發明要解決現有聚丙烯無滷膨脹阻燃劑存在阻燃效率低，熱穩定性低，耐水性 低，與聚丙烯相容性不好，導致阻燃性能降低和阻燃劑在材料中易析出的問題，而提供聚丙 烯用無滷膨脹阻燃劑。
[0010] 本發明的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由1〇份?50份成炭劑、20份?60 份聚磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑、0. 2份?1份加工助劑和0. 5份?2份改性助劑製備 而成。
[0011] 本發明的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由1〇份?40份成炭劑、20份?40 份聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑、0. 5份?1份加工助劑和0. 5份?1份改性助劑製備 而成。
[0012] 本發明的有益效果是：本發明製備的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑應用於聚丙烯中， 不含滷素具有無滷環保的特點，應用於聚丙烯比傳統的膨脹阻燃體系有更高的阻燃效率及 熱穩定性，更好的耐水性及相容性，提高了導致阻燃性能，解決了阻燃劑在材料中易析出的 問題。 具體實施方案
[0013] 具體實施方案一：本實施方式是聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由10份? 50份成炭劑、20份?60份聚磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑、0. 2份?1份加工助劑和0. 5 份?2份改性助劑製備而成。
[0014] 本實施方式的有益效果是：本實施方式製備的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑應用於聚 丙烯中，不含滷素具有無滷環保的特點，應用於聚丙烯比傳統的膨脹阻燃體系有更高的阻 燃效率及熱穩定性，更好的耐水性及相容性，提高了導致阻燃性能，解決了阻燃劑在材料中 易析出的問題。
【具體實施方式】 [0015] 二：本實施方式與一的不同點是：所述的成炭劑為季 戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、澱粉、山梨醇、聚對苯二甲醯乙二胺、三嗪類齊聚物、尼龍 6、聚苯醚、酚醛樹脂或1-氧基磷雜-4-羥甲基-2, 6, 7-三氧雜雙環 【具體實施方式】 [2. 2. 2]辛烷；所述的 聚磷酸銨為矽烷包覆聚磷酸銨、密胺包覆聚磷酸銨或密胺-甲醛包覆聚磷酸銨。其它與具 體實施方式一相同。
【具體實施方式】 [0016] 三：本實施方式與一或二之一的不同點是：所述的輔 阻燃劑為次磷酸鋁、二乙基次磷酸鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚 氰胺氰尿酸鹽、三氧化二銻、聚磷腈、4A分子篩、氧化鋅、矽灰石粉、硅藻土和海泡石中的一 種或幾種的混合物；所述的加工助劑為硬脂酸、聚乙烯蠟、矽酮粉或白油。其它與具體實施 方式一或二相同。
【具體實施方式】 [0017] 四：本實施方式與一至三之一的不同點是：所述的改 性助劑為氨基矽烷偶聯劑、甲基矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。其它與具體實 施方式一至三相同。
【具體實施方式】 [0018] 五：本實施方式與一至四之一的不同點是：所述的聚 丙烯用無滷膨脹阻燃劑是按照以下步驟製備的：按重量份數稱取10份?50份成炭劑、20 份?60份聚磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑、0. 2份?1份加工助劑和0. 5份?2份改性 助劑，將稱取的10份?50份成炭劑、20份?60份聚磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑及0. 2 份?1份加工助劑加入到高速混合機中，在速度為l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勾，然 後將溫度升溫至70°C?100°C，並加入0. 5份?2份改性助劑，在溫度為70°C?100°C及速 度為1000r/min?2000r/min下混lOmin?20min，然後冷卻至溫度為30°C?40°C，最後依 次進行粉碎、過篩和包裝，即得到聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑。其它與一至四相 同。
[0019] 具體實施方案六：本實施方式是聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由10份? 40份成炭劑、20份?40份聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑、0. 5份?1份加工助劑和0. 5 份?1份改性助劑製備而成。
[0020] 本實施方式的有益效果是：本實施方式製備的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑應用於聚 丙烯中，不含滷素具有無滷環保的特點，應用於聚丙烯比傳統的膨脹阻燃體系有更高的阻 燃效率及熱穩定性，更好的耐水性及相容性，提高了導致阻燃性能，解決了阻燃劑在材料中 易析出的問題。
【具體實施方式】 [0021] 七：本實施方式與六的不同點是：所述的成炭劑為季 戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、澱粉、山梨醇、聚對苯二甲醯乙二胺、三嗪類齊聚物、尼龍 6、聚苯醚、酚醛樹脂或1-氧基磷雜-4-羥甲基-2, 6, 7-三氧雜雙環 【具體實施方式】 [2. 2. 2]辛烷；所述的 聚磷酸銨為矽烷包覆聚磷酸銨、密胺包覆聚磷酸銨或密胺-甲醛包覆聚磷酸銨。其它與具 體實施方式六相同。
【具體實施方式】 [0022] 八：本實施方式與六或七之一的不同點是：所述的輔 阻燃劑為次磷酸鋁、二乙基次磷酸鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚 氰胺氰尿酸鹽、三氧化二銻、聚磷腈、4A分子篩、氧化鋅、矽灰石粉、硅藻土和海泡石中的一 種或幾種的混合物；所述的加工助劑為硬脂酸、聚乙烯蠟、矽酮粉或白油。其它與具體實施 方式六或七相同。
【具體實施方式】 [0023] 九：本實施方式與六至八之一的不同點是：所述的改 性助劑為氨基矽烷偶聯劑、甲基矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。其它與具體實 施方式六至八相同。
【具體實施方式】 [0024] 十：本實施方式與六至九之一的不同點是：所述的聚 丙烯用無滷膨脹阻燃劑是按照以下步驟製備的：按重量份數稱取10份?40份成炭劑、20 份?40份聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑、0. 5份?1份加工助劑和0. 5份?1份改性 助劑，將稱取的10份?40份成炭劑、20份?40份聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑及0. 5 份?1份加工助劑加入到高速混合機中，在速度為l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勾，然 後將溫度升溫至70°C?100°C，並加入0. 5份?1份改性助劑，在溫度為70°C?100°C及速 度為1000r/min?2000r/min下混10min?20min，然後冷卻至溫度為30°C?40°C，最後依 次進行粉碎、過篩和包裝，即得到聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑。其它與六至九相 同。
[0025] 採用下述試驗驗證本發明效果：
[0026] 實施例一：
[0027] 聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由12 份三嗪齊聚物（CFA)、50份密胺包覆聚磷酸銨、10份三聚氰胺聚磷酸鹽、0. 5份白油和1份 氣基娃燒偶聯劑製備而成。
[0028] 所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑是按照以下步驟製備的：按重量份數稱取12份 三嗪齊聚物（CFA)、50份密胺包覆聚磷酸銨、10份三聚氰胺聚磷酸鹽、0. 5份白油和1份氨 基矽烷偶聯劑，將稱取的12份三嗪齊聚物（CFA)、50份密胺包覆聚磷酸銨、10份三聚氰胺聚 磷酸鹽、0. 5份白油加入到高速混合機中，在速度為2000r/min下混合均勻，然後將溫度升 溫至80°C，並加入1份氨基矽烷偶聯劑，在溫度為80°C及速度為2000r/min下混lOmin，然 後冷卻至溫度為35°C，最後依次進行粉碎、過篩和包裝，即得到聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑。
[0029] 將傳統無滷膨脹阻燃劑加入到K8003聚丙烯中，用雙螺杆擠出機擠出造粒，然 後用注塑機注塑，得到改性後的K8003聚丙烯A，所述的傳統無滷膨脹阻燃劑佔改性後的 K8003聚丙烯A質量分數的24%;所述的傳統無滷膨脹阻燃劑按重量份數由1份季戊四醇、 3份聚磷酸銨及1份三聚氰胺製備而成。
[0030] 將本實施例製備的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑加入到K8003聚丙烯中，用雙螺杆擠 出機擠出造粒，然後用注塑機注塑，得到改性後的K8003聚丙烯B，所述的聚丙烯用無滷膨 脹阻燃劑佔改性後的K8003聚丙烯B質量分數的24% ;
[0031] 將傳統無滷膨脹阻燃劑加入到K8003聚丙烯中，用雙螺杆擠出機擠出造粒，然 後用注塑機注塑，得到改性後的K8003聚丙烯C，所述的傳統無滷膨脹阻燃劑佔改性後的 K8003聚丙烯C質量分數的35%;所述的傳統無滷膨脹阻燃劑按重量份數由1份季戊四醇、 3份聚磷酸銨及1份三聚氰胺製備而成。
[0032] 將本實施例製備的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑加入到K8003聚丙烯中，用雙螺杆擠 出機擠出造粒，然後用注塑機注塑，得到改性後的K8003聚丙烯D，所述的聚丙烯用無滷膨 脹阻燃劑佔改性後的K8003聚丙烯D質量分數的35% ;
[0033] 所述的改性後的K8003聚丙烯A、改性後的K8003聚丙烯B、改性後的K8003聚丙 烯C及改性後的K8003聚丙烯D的雙螺杆擠出機擠出過程及注塑機注塑過程參數相同。
[0034] 表1:性能測試數據
[0035]
【權利要求】
1. 聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由10 份?50份成炭劑、20份?60份聚磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑、0. 2份?1份加工助劑和 0. 5份?2份改性助劑製備而成。
2. 根據權利要求1所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的成炭劑為季戊 四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、澱粉、山梨醇、聚對苯二甲醯乙二胺、三嗪類齊聚物、尼龍6、 聚苯醚、酚醛樹脂或1-氧基磷雜-4-羥甲基-2, 6, 7-三氧雜雙環[2. 2. 2]辛烷；所述的聚 磷酸銨為矽烷包覆聚磷酸銨、密胺包覆聚磷酸銨或密胺-甲醛包覆聚磷酸銨。
3. 根據權利要求1所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的輔阻燃劑為次 磷酸鋁、二乙基次磷酸鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺氰尿酸 鹽、三氧化二銻、聚磷腈、4A分子篩、氧化鋅、矽灰石粉、硅藻土和海泡石中的一種或幾種的 混合物；所述的加工助劑為硬脂酸、聚乙烯蠟、矽酮粉或白油。
4. 根據權利要求1所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的改性助劑為氨 基娃燒偶聯劑、甲基娃燒偶聯劑、欽酸醋偶聯劑或錯酸醋偶聯劑。
5. 根據權利要求1所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的聚丙烯用無滷 膨脹阻燃劑是按照以下步驟製備的：按重量份數稱取10份?50份成炭劑、20份?60份聚 磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑、0. 2份?1份加工助劑和0. 5份?2份改性助劑，將稱取的 10份?50份成炭劑、20份?60份聚磷酸銨、10份?20份輔阻燃劑及0. 2份?1份加工 助劑加入到高速混合機中，在速度為l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勻，然後將溫度升溫 至70°C?100°C，並加入0. 5份?2份改性助劑，在溫度為70°C?100°C及速度為1000r/ min?2000r/min下混10min?20min，然後冷卻至溫度為30°C?40°C，最後依次進行粉碎、 過篩和包裝，即得到聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑。
6. 聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑按重量份數由10 份?40份成炭劑、20份?40份聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑、0. 5份?1份加工助劑和 〇. 5份?1份改性助劑製備而成。
7. 根據權利要求6所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的成炭劑為季戊 四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、澱粉、山梨醇、聚對苯二甲醯乙二胺、三嗪類齊聚物、尼龍6、 聚苯醚、酚醛樹脂或1-氧基磷雜-4-羥甲基-2, 6, 7-三氧雜雙環[2. 2. 2]辛烷；所述的聚 磷酸銨為矽烷包覆聚磷酸銨、密胺包覆聚磷酸銨或密胺-甲醛包覆聚磷酸銨。
8. 根據權利要求6所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的輔阻燃劑為次 磷酸鋁、二乙基次磷酸鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺氰尿酸 鹽、三氧化二銻、聚磷腈、4A分子篩、氧化鋅、矽灰石粉、硅藻土和海泡石中的一種或幾種的 混合物；所述的加工助劑為硬脂酸、聚乙烯蠟、矽酮粉或白油。
9. 根據權利要求6所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的改性助劑為氨 基娃燒偶聯劑、甲基娃燒偶聯劑、欽酸醋偶聯劑或錯酸醋偶聯劑。
10. 根據權利要求6所述的聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑，其特徵在於所述的聚丙烯用無 滷膨脹阻燃劑是按照以下步驟製備的：按重量份數稱取10份?40份成炭劑、20份?40份 聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑、0. 5份?1份加工助劑和0. 5份?1份改性助劑，將稱取 的10份?40份成炭劑、20份?40份聚磷酸銨、15份?20份輔阻燃劑及0. 5份?1份加 工助劑加入到高速混合機中，在速度為l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勾，然後將溫度升 溫至70°C?100°C，並加入0. 5份?1份改性助劑，在溫度為70°C?100°C及速度為lOOOr/ min?2000r/min下混lOmin?20min，然後冷卻至溫度為30°C?40°C，最後依次進行粉碎、 過篩和包裝，即得到聚丙烯用無滷膨脹阻燃劑。
【文檔編號】C08K5/01GK104448560SQ201410718728
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】高蘇亮, 鮑文波, 季洋, 張惠, 姜國發 申請人:黑龍江省潤特科技有限公司