專利名稱：一種阻燃聚丙烯樹脂共混物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃聚丙烯樹脂共混物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯以其優(yōu)異的機(jī)械性能、耐化學(xué)藥品性及比重輕的優(yōu)點(diǎn)而廣 泛應(yīng)用于汽車、家電、建筑等行業(yè)。但是，聚丙烯氧指數(shù)低、容易燃 燒且火焰極易擴(kuò)散，限制了其更廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著人們安全 意識(shí)的加強(qiáng)，電器、建筑等行業(yè)安全法規(guī)的不斷完善，對(duì)于聚丙烯等 塑料制品的阻燃性能提出了更高的要求。美國、加拿大、法國等國家 對(duì)電器和建筑用阻燃材料已經(jīng)明確規(guī)定，并頒布了有關(guān)的法律法規(guī)， 要求電器產(chǎn)品必須有安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)方可投入市場，并設(shè)立了專門的檢 測機(jī)構(gòu)和檢測方法。
目前，聚丙烯的阻燃改性多采用添加溴系高效阻燃劑。但是，由 于碳-溴鍵分解溫度低，容易在外界熱氧和光老化的情況下產(chǎn)生活性 自由基，從而加速了聚丙烯基體樹脂的老化，縮短了材料的使用壽命。 同時(shí)，非極性的聚丙烯分子鏈和極性的溴系阻燃劑存在相容性不好， 阻燃劑易遷移的特點(diǎn)。因此，開發(fā)出一種保持聚丙烯物理機(jī)械性能， 同時(shí)具有阻燃性、耐熱氧老化和耐光老化性能的阻燃聚丙烯共混物顯 得尤為重要。
中國專利申請(qǐng)CN1420909A公開了一種阻燃聚丙烯樹脂組合物，聯(lián)苯醚、三氧化二銻和四氟乙烯，實(shí)現(xiàn)組合 物的阻燃。但是其比重高于l.lg/cm3，同時(shí)組合物的耐熱氧和耐光老 化性能低，限制了這類材料的廣泛應(yīng)用。
中國專利申請(qǐng)CN1479803A公開了一種聚丙烯樹脂組合物，該樹 脂通過添加低熔點(diǎn)的阻燃劑、氧化銻、防光老化劑來達(dá)到耐光老化的 阻燃聚丙烯，該組合物的密度在1.0-1.lg/ci^內(nèi)，但是阻燃劑的添加 降低了組合物的耐熱氧老化效果，同時(shí)熔融滴落較大及阻燃劑易遷 移。
美國專利申請(qǐng)US7067576B2公開了一種聚丙烯樹脂組合物，該 樹脂通過低熔點(diǎn)的阻燃劑、氧化銻、防光老化劑、二氧化鈦和偶聯(lián)劑 而達(dá)到更好的耐光老化、雨淋的阻燃聚丙烯，但其不具備長久的耐熱 氧老化性能，熔融滴落不穩(wěn)定。
現(xiàn)有技術(shù)中提出的阻燃聚丙烯樹脂共混物，在實(shí)現(xiàn)其低比重、耐 光老化性能的同時(shí)，尚需要穩(wěn)定組合物的熔融滴落現(xiàn)象，同時(shí)提高其 耐熱性、改善耐熱氧和光老化性能等方面進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種比重低、力 學(xué)性能好、耐熱氧老化和耐光老化的阻燃聚丙烯樹脂共混物。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案解決的
本發(fā)明的阻燃聚丙烯樹脂共混物是按照重量百分比，由56 90 %的聚丙烯樹脂、3 18%的主阻燃劑、3 6%的輔阻燃劑、1 6% 的阻燃增效劑、2 8%的相容劑、0.5 5%的熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑、0.1 0.5%的抗氧劑、0.1 0.5%的熱穩(wěn)定劑、0.3 0.5%的光穩(wěn)定劑組成。 所述的聚丙烯樹脂為均聚物或共聚物或兩者的混合物，熔體流動(dòng) 速率為0.8 30g/10min。
所述的主阻燃劑為四溴雙酚A類阻燃劑。四溴雙酚A類阻燃劑 可包括四溴雙酚A雙(2，3-二溴丙基)醚(簡稱八溴醚)、四溴雙酚S雙 (2,3-二溴丙基)醚和四溴雙酚S雙烯丙基醚，可以是其中的一種或幾 種的混合物。
所述的輔阻燃劑為四溴雙酚A環(huán)氧低聚物，其相對(duì)分子質(zhì)量在 2000 5000之間，且分子鏈上帶有環(huán)氧端基。利用上述四溴雙酚A 環(huán)氧低聚物具有不遷移不噴霜的特點(diǎn)，可以在共混物中改善聚丙烯樹 脂與主阻燃劑的相容性，從而使共混物獲得更好的耐久性。
所述的阻燃增效劑為三氧化二銻、五氧化二銻或兩者的混合物， 其中位粒徑在0.3 2.5 ii m之間。
所述的相容劑為聚丙烯與不飽和酸的接枝物或聚丙烯與酸酐的 接枝物，如聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯 和聚丙烯接枝丙烯酸，其接枝率0.5 3.0%，熔體流動(dòng)速率5 30g/10min。將上述接枝物加入共混物中，可以改善聚丙烯樹脂的弱 極性，從而改善基體樹脂與阻燃劑的相容性。
所述的熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑為三聚氰胺類有機(jī)化合物，如三聚氰胺尿 氰酸鹽、季戊四醇雙磷酸二氫酯三聚氰胺鹽、三聚氰胺多聚磷酸鹽， 其中位粒徑在3 5 y m。將上述三聚氰胺類有機(jī)化合物加入阻燃聚丙 烯樹脂中，可以降低樹脂的熔體強(qiáng)度，起到潤滑效果及穩(wěn)定共混物燃200710032503.7
燒時(shí)的熔融滴落情況，同時(shí)其分解的氣體能稀釋氧氣濃度，從而產(chǎn)生 阻燃協(xié)效作用。
所述的抗氧劑為四[P-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇
酯與三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯的復(fù)配物，兩者的重量配比為 1: 2 3，或03-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與硫代二
丙酸雙硬酯醇酯的復(fù)配物，兩者的重量配比為l: 2 3。
所述的熱穩(wěn)定劑在高溫下能產(chǎn)生自由基，且23(TC時(shí)的半衰期大 于10小時(shí)。此類熱穩(wěn)定劑可以是2,3 — 二甲基2，3 —二苯基丁烷、3,4 —二甲基3，4一二苯基己垸等，能夠有效捕捉熱氧情況下的火星自由 基，從而提高共混物的耐熱氧化能力。
所述的光穩(wěn)定劑為苯并三唑類紫外光穩(wěn)定劑和受阻胺類紫外光 穩(wěn)定劑的復(fù)配物。其中苯并三唑類紫外光穩(wěn)定劑分子量大于300，分 子結(jié)構(gòu)中不含正辛氧基團(tuán)；受阻胺類紫外光穩(wěn)定劑的分子量大于 2000，分子結(jié)構(gòu)中不含三嗪基團(tuán)。苯并三唑類紫外光穩(wěn)定劑和受阻胺 類紫外光穩(wěn)定劑的優(yōu)選重量配比是1:1 2。
上述阻燃聚丙烯樹脂共混物的制備方法，包括如下步驟將阻燃 聚丙烯樹脂共混物的各組分在高速混合機(jī)上混合2 5分鐘后，經(jīng)雙 螺桿擠出機(jī)擠出造粒即得。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果l.本發(fā)明的阻燃聚 丙烯樹脂共混物在保持阻燃性能的同時(shí)，具有比重低、機(jī)械性能優(yōu)異、 抗熱氧老化長久、耐光老化能力優(yōu)良、減少阻燃劑遷移等優(yōu)點(diǎn)。2.本 發(fā)明制備阻燃聚丙烯樹脂共混物的方法簡單易操作，易實(shí)現(xiàn)大批量的工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例及對(duì)比例中，所有物料按照對(duì)應(yīng)配方的重量百分比含
量放入高速混合機(jī)中混合3min，然后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，加 工溫度為19(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm。按照ASTM D638測試樣條拉 伸強(qiáng)度和斷裂伸長率；按照ASTM D256測試樣條的懸臂梁缺口沖擊 強(qiáng)度；按照UL94標(biāo)準(zhǔn)測試樣條在1.6mm厚度下的垂直燃燒情況；熱 氧老化條件為150。C、 168小時(shí)；氙燈加速老化參考IS04892的條件 照射1000小時(shí)，其中340nm的光照強(qiáng)度為0.51W/m2/nm。 實(shí)施例1
按照表1所制備的阻燃聚丙烯樹脂共混物進(jìn)行各項(xiàng)目測試，測試
項(xiàng)目及其測試結(jié)果如表2所示實(shí)施例1是進(jìn)一步優(yōu)化材料的長期耐
老化性能，在引入四溴雙酚A環(huán)氧低聚物和馬來酸酐接枝聚丙烯后，
能夠進(jìn)一步改善體系的抗熱氧老化和抗光老化。
實(shí)施例2
將所有物料按照表1中實(shí)施例2所制備的阻燃聚丙烯樹脂共混 物，測試其密度只有0.93g/cm3，按UL測試其阻燃等級(jí)為V2。經(jīng)過 熱氧老化測試和氙燈加速老化測試，其性能保持率很高，同時(shí)也減緩 了阻燃劑析出遷移的速率。
實(shí)施例3
按表1中實(shí)施例3所制備的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其阻燃性 能只有V2，具有優(yōu)異的耐熱氧性和耐光老化性。同時(shí)按照正C60695可以通過85(TC的灼熱絲溫度測試和針焰測試。 對(duì)比例1
將所有物料按照表1中對(duì)比例1所制備的阻燃聚丙烯樹脂共混物 進(jìn)行各項(xiàng)目測試，測試項(xiàng)目及其測試結(jié)果如表2所示對(duì)比例l單純
用八溴醚和銻白阻燃聚丙烯，只能實(shí)現(xiàn)阻燃V2現(xiàn)象，在熱氧老化 168hr條件下出現(xiàn)黃變現(xiàn)象，拉伸強(qiáng)度保持率只有78%，懸臂梁缺口 沖擊強(qiáng)度保持率只有65%，氙燈老化后機(jī)械性能衰減更厲害，強(qiáng)度 保持率在70%以下。 對(duì)比例2
將所有物料按照表l中對(duì)比例2所制備的阻燃聚丙烯樹脂共混物 進(jìn)行各項(xiàng)目測試，測試項(xiàng)目及其測試結(jié)果如表2所示對(duì)比例2與對(duì) 比例l相比，雖然加入了熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑和熱穩(wěn)定劑，能夠?qū)崿F(xiàn)材料 阻燃V0的特點(diǎn)，同時(shí)提高了材料在15(TC下的耐熱性能，但是并不 能改善材料在氙燈曝曬下的防老化性能，其強(qiáng)度保持率不能達(dá)到70 %。
對(duì)比例3
將所有物料按照表1中對(duì)比例3所制備的阻燃聚丙烯樹脂共混 物進(jìn)行各項(xiàng)目測試，測試項(xiàng)目及其測試結(jié)果如表2所示對(duì)比例3在 加有光穩(wěn)定劑后，其在氙燈加速老化下的性能保持率良好，同時(shí)高分 子量受阻胺的引入并沒有和阻燃劑的阻燃效率產(chǎn)生對(duì)抗效果，仍然實(shí) 現(xiàn)阻燃VO的防火等級(jí)。但由于阻燃劑的遷移性過快，材料的長期耐 老化性能仍然有待提高。在此基礎(chǔ)上，實(shí)施例1通過引入四溴雙酚A環(huán)氧低聚物和馬來 酸酐接枝聚丙烯，能夠改善體系中阻燃劑的相容性，能很大程度提高 材料的長期耐老化性。
表1實(shí)施例各組分含量
(sm:百分比)對(duì)比例 1對(duì)比例 2對(duì)比例 3l鄉(xiāng)列 2鄉(xiāng)例 3
聚丙烯樹月,12^10min)7676756989.586
四溴鵬A，-二溴丙 萄醚181616153
四溴觀分A環(huán)簡^t) (EP型，艦好廳雄)000333
5.66612
顆嫩對(duì)支^* 000422
三聚割繊MS:02220.51
1010與168按1:2 、 iifi0.40.50.40.40.40.4
2》一甲基23-ll^」烷00.50.20.30.10.1
327與944按l:2、 gK000.40.30.50.5
備注表中1010物質(zhì)化學(xué)名稱四[(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酌 季戊四醇酯；168物質(zhì)化學(xué)名稱三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯； 327物質(zhì)化學(xué)名稱2"(2'4^"3',二叔丁基^)"5-氯^^并三唑；944物 質(zhì)化學(xué)名稱[[6- (U，3，3-四甲基丁基)胺基]-均三嗪-2，4-二][[(，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基]己甲叉[(2,2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基]]的聚合體。
表2實(shí)施例的測試結(jié)果
領(lǐng)ia力頁百單位對(duì)比例l對(duì)比例2對(duì)比例3魏例l鋼列2
比重g/cm31.041.021.021.020.93
拉伸強(qiáng)度MPa3434343536
伸長率%82808075110
懸臂梁缺口沖擊KJ/m24.54.44.44.24.2
1.6mm垂直燃燒ClassV2V0V0V0V2
拉伸鵬傲爭率%7890909295
熱氧伸長,爭率%7085859085
老化聽鄉(xiāng)to頓雖 臓摔%6575758085
獻(xiàn)丁 力腿 老化拉伸鵬傲爭率%6567819596
賬率條率%5550728896
!^^頓雖 娜獰6058748890
1權(quán)利要求
1、一種阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于按重量百分比由以下組分組成聚丙烯樹脂56～90％主阻燃劑 3～18％輔阻燃劑 3～6％阻燃增效劑1～6％相容劑2～8％熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑0.5～5％抗氧劑0.1～0.5％熱穩(wěn)定劑 0.1～0.5％光穩(wěn)定劑 0.3～0.5％；上述主阻燃劑為四溴雙酚A類阻燃劑；上述輔阻燃劑為四溴雙酚A環(huán)氧低聚物，相對(duì)分子質(zhì)量為2000～5000，分子鏈上帶有環(huán)氧端基；上述阻燃增效劑為三氧化二銻或五氧化二銻或其混合物，中位粒徑為0.3～2.5μm；上述相容劑為聚丙烯與不飽和酸的接枝物或聚丙烯與酸酐的接枝物；上述熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑為三聚氰胺類有機(jī)化合物。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述的聚丙烯樹脂為均聚物或共聚物或兩者的混合物，熔體流動(dòng)速率為0.8 30g/10min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述主阻燃劑為四溴雙酚A雙(2，3-二溴丙基)醚、四溴雙酚S雙(2，3-二溴丙基)醚、四溴雙酚S雙烯丙基醚中的一種或幾種的混合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯或聚丙烯接枝丙烯酸，接枝率為0.5 3.0%，熔體流動(dòng)速率為5 30g/10min。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述的熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑為三聚氰胺類有機(jī)化合物，所述三聚氰胺類有機(jī)化合物為三聚氰胺尿氰酸鹽、季戊四醇雙磷酸二氫酯三聚氰胺鹽或三聚氰胺多聚磷酸鹽，中位粒徑為3 5 P m。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述的抗氧劑為四[|3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯的復(fù)配物，兩者的重量配比為1: 2 3，或[(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與硫代二丙酸雙硬酯醇酯的復(fù)配物，兩者的重量配比為l: 2 3。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述熱穩(wěn)定劑為2，3—二甲基2,3 — 二苯基丁烷、3，4一二甲基3，4—二苯基己院。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚丙烯樹脂共混物，其特征在于所述光穩(wěn)定劑為苯并三唑類紫外光穩(wěn)定劑和受阻胺類紫外光穩(wěn)定劑的復(fù)配物，復(fù)配物中苯并三唑類紫外光穩(wěn)定劑的分子量大于300，分子結(jié)構(gòu)中不含正辛氧基團(tuán)，受阻胺類紫外光穩(wěn)定劑的分子量大于，分子結(jié)構(gòu)中不含三嗪基團(tuán)。
9、權(quán)利要求1所述阻燃聚丙烯樹脂共混物的制備方法，其特征在于包括如下步驟將阻燃聚丙烯樹脂共混物的各組分在高速混合機(jī)上混合2 5分鐘后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃聚丙烯樹脂共混物及其制備方法。該阻燃聚丙烯樹脂共混物是按照重量百分比，由聚丙烯樹脂56～90％、主阻燃劑3～18％、輔阻燃劑3～6％、阻燃增效劑1～6％、相容劑2～8％、熔體強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑0.5～5％、抗氧劑0.1～0.5％、熱穩(wěn)定劑0.1～0.5％、光穩(wěn)定劑0.3～0.5％組成。各組分在高速混合機(jī)中混合2～5分鐘后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒即得。本發(fā)明的阻燃聚丙烯樹脂共混物在保持阻燃性能的同時(shí)，具有比重低、機(jī)械性能優(yōu)異、抗熱氧老化長久和耐光老化能力優(yōu)良、減少阻燃劑遷移等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08L23/00GK101456994SQ20071003250
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者何瀏煒, 夏建盟, 姜向新, 寧凱軍, 郭熙桃, 陶四平 申請(qǐng)人:金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司