專利名稱：一種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃母粒及其制備方法，尤其涉及一種高分子材料領(lǐng)域用于塑料添加的復(fù)配阻燃母粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料阻燃是通過在塑料中加入阻燃劑對其進(jìn)行改性以提高阻燃防火的性能，然而塑料阻燃劑多為粉體，加工時(shí)粉塵飛揚(yáng)，操作環(huán)境極差。而且粉體與粒料塑料基材體積相差較大，密度差別懸殊，難以混合均勻。加之?dāng)D出機(jī)、注塑機(jī)對物料沿軸向心的混勻性有限，力口上設(shè)備震動，使得粉體容易下沉與造成樹脂粒料的分離，產(chǎn)生離析。再有粉體容易團(tuán)聚，也使喂料不準(zhǔn)，造成組分波動，材料性能不穩(wěn)定，難以達(dá)到相應(yīng)阻燃的效果。溴系阻燃劑因其優(yōu)異的阻燃效果，成為了使用量最大的阻燃劑種類。能夠獲得的現(xiàn)有文獻(xiàn)公開號為CN101948605A公開了 “一種阻燃ABS母粒及其制備方法”，該方法采用·DBDP0/Sb203復(fù)合阻燃體系，其中DBDP060-80份，Sb20330 40份，以不同載體樹脂100份，其他助劑3飛份，通過熔融共混，擠出造粒，制得阻燃母粒。該母粒主助燃劑為十二溴苯醚，通過與三氧化二銻協(xié)同作用。還能獲得的專利文獻(xiàn)有JP2004074543，其阻燃母粒樹脂組成/聚苯乙烯混合，包含3(Γ85%(質(zhì)量)含溴阻燃劑。然而由該類傳統(tǒng)溴系阻燃母粒制成的制品在燃燒時(shí)產(chǎn)生很多有毒物質(zhì)，其中多溴代二苯并二惡烷(DBDO)及多溴代二苯并呋湳(DBDF)，不但影響人體正常代謝，而且有致癌性，國際癌癥研究中心已將其列為人類一級致癌物。該類阻燃制品在燃燒時(shí)不但有毒煙濃度很大，而且容易產(chǎn)生融滴現(xiàn)象，造成火勢蔓延，其環(huán)保以及市場認(rèn)可度正在逐年下降。傳統(tǒng)的溴系阻燃母粒越來越受到環(huán)保人士的排斥，歐盟已在2006年7月I日開始實(shí)施RoHS指令，嚴(yán)格限制多溴二苯醚PBDE、多溴聯(lián)苯PBB的使用。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用環(huán)保的溴系阻燃劑和硼酸鋅部分替代三氧化二銻，以此提供一種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法，以進(jìn)一步降低復(fù)配阻燃劑的制造成本，減少環(huán)境污染。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的一種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法，其中，所述一種復(fù)配阻燃母粒的原料組成及其含量按質(zhì)量份數(shù)為100份載體樹脂；10(Γ200份復(fù)配阻燃劑；3飛份潤滑分散劑和2 3份抗氧劑。
在上述復(fù)配阻燃母粒原料的組成中，所附加的技術(shù)特征在于所述載體樹脂是低密度聚乙烯(LDPE)，聚丙烯(PP)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種；所述復(fù)配阻燃母粒的原料組成及其含量按質(zhì)量份數(shù)選為100份載體樹脂；10(Γ200份復(fù)配阻燃劑；3飛份潤滑分散劑和2 3份抗氧劑；其中所述復(fù)配阻燃劑原料的組成及其含量按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=2^10 Γ4 Γ5 Γ3。并加入占復(fù)配阻燃劑總質(zhì)量廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570進(jìn)行混合和表面處理。
本發(fā)明一種復(fù)配阻燃母粒的制備方法，該制備方法按如下步驟進(jìn)行
(I)將載體樹脂在8(Tl20°C下進(jìn)行干燥2 3 h，使其水分控制在O. 03%以下，獲得干燥載體樹脂；
(2)將阻燃劑按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=O: Γ2 : Γ4 : f 2混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總質(zhì)量的f 2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在1000r/min的高速攪拌下進(jìn)行混合和表面處理8 10min，干燥，獲得復(fù)配阻燃劑；阻燃劑按質(zhì)量比進(jìn)一步選為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=6 1 2 1 混合；
(3)將上述步驟(I)干燥載體樹脂和步驟(2)的復(fù)配阻燃劑，以及潤滑分散劑和抗氧劑分別按質(zhì)量份數(shù)為100份、100^200份、3飛份和2 3份加入高速混合機(jī)，混合均勻，獲得
復(fù)配阻燃母粒混合物；
(4)將上述步驟(3)得到的復(fù)配阻燃母粒混合物投入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為主機(jī)60(Tl000r/m，主喂料口轉(zhuǎn)速為30(T600r/m，四區(qū)溫度在140 °C 180°C，模頭溫度14(Tl80°C，進(jìn)行擠出；
(5)將機(jī)頭擠出的物料在造粒機(jī)種進(jìn)行造粒，干燥后，制得復(fù)配阻燃母粒。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點(diǎn)在于本發(fā)明阻燃母粒是在現(xiàn)有阻燃劑的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多種阻燃成份的有機(jī)結(jié)合、改性處理與協(xié)同作用，并通過雙螺桿擠出機(jī)經(jīng)過混煉、擠出、造粒而獲得的一種顆粒狀復(fù)配阻燃母粒。與現(xiàn)有阻燃劑不同的是，本發(fā)明采用無污染的溴系阻燃劑，以及價(jià)格低廉的硼酸鋅部分替代三氧化二銻，所制得的阻燃母粒具有在樹脂中環(huán)保無污染，而且阻燃效果顯著，易于添力口，價(jià)格低廉。還具有清潔衛(wèi)生，阻燃效率高，添加量小，對樹脂的力學(xué)性能影響小，添加后不易發(fā)生分層、花紋和析出等不良現(xiàn)象，節(jié)省了人力、物力成本以及時(shí)間等諸多優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出說明。實(shí)施本發(fā)明所提供的一種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法，是基于下述阻燃機(jī)理而實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的復(fù)配阻燃母粒所采用的主阻燃劑是十溴二苯乙烷高溫分解形成的溴化氫，溴化氫使機(jī)體材料脫水炭化，形成不燃的炭層隔絕空氣。同時(shí)，溴化氫與三氧化二銻反應(yīng)生成溴化銻，所生成的溴化銻可以捕捉火焰中的傳遞燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，進(jìn)而阻斷燃燒的進(jìn)程，起到阻燃作用。同時(shí)硼酸鋅失去結(jié)晶水，可以有效地降低周圍環(huán)境的溫度。生成的水蒸氣和溴化氫稀釋空氣的氧氣的濃度，延緩燃燒過程。同時(shí)與生成的煙塵反應(yīng)，使煙濃度下降。而且硼酸鋅繼續(xù)與溴化氫反應(yīng)生成溴化鋅和溴化硼，它們均可以捕捉空氣中傳遞燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，在氣相中阻燃。在固相中，酚醛樹脂粉在大約100°C中開始融化流動，將燃燒形成的溴化銻、溴化鋅、溴化硼與脫水形成的炭層粘接在一起，形成一個(gè)致密的玻璃態(tài)層，能夠有效地隔絕空氣和熱量與內(nèi)部材料的接觸，延緩或阻止燃燒的進(jìn)行。
具體實(shí)施方式
I如圖I所述，實(shí)施本發(fā)明一種復(fù)配阻燃母粒的制備方法是基于本發(fā)明一種復(fù)配阻燃母粒進(jìn)行的，該復(fù)配阻燃母粒的組成及其含量按質(zhì)量份數(shù)為100份的載體樹脂；10(Γ200份的復(fù)配阻燃劑；3飛份的潤滑分散劑；2 3份的抗氧劑，其制備方法如圖1，具體方法步驟過程如下
實(shí)施本發(fā)明一種復(fù)配阻燃母粒的制備方法按下列步驟進(jìn)行
步驟一、將載體樹脂在8(T12(TC下進(jìn)行干燥2 h，使其水份控制在O. 03%(質(zhì)量百分比)以下，獲得干燥后的載體樹脂，備用。步驟二、對復(fù)配阻燃劑進(jìn)行復(fù)配和表面處理將阻燃劑按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=Γ8: Γ2 : Γ4 :廣2進(jìn)行混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總質(zhì)量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在lOOOr/min的高速攪拌下進(jìn)行混合、表面處理lOmin，干燥，獲得復(fù)配阻燃劑，備用。步驟三、將上述步驟⑴干燥后的載體樹脂和步驟(2)干燥后的復(fù)配阻燃劑，以及潤滑分散劑和抗氧劑按質(zhì)量份數(shù)為100份、100^200份、3飛份和2 3份加入高速混合機(jī)，混合均勻，獲得復(fù)配阻燃母粒的初混物。步驟四、擠出將上述得到的初混物投入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為主機(jī)SOOr/m，主喂料口轉(zhuǎn)速為500r/m，四區(qū)溫度在140°C 180°C，模頭溫度14(Tl80°C。步驟五、造粒經(jīng)機(jī)頭擠出后造粒，干燥，即制得復(fù)配阻燃母粒。在實(shí)施上述的方式中，本發(fā)明所采用的載體樹脂可以是低密度聚乙烯(LDPE)，也可以是聚丙烯(PP)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種。在實(shí)施復(fù)配阻燃劑的方式中，所采用的復(fù)配阻燃劑的原料組成及其含量是按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=O: Γ2 : Γ4 :Γ2進(jìn)行混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在lOOOr/min的高速攪拌下進(jìn)行混合、表面處理flOmin，干燥獲得。進(jìn)一步地，選用所述復(fù)配阻燃劑的原料組成及其含量按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉= 6:1: 2 :1，其復(fù)配阻燃效果比較顯著。在上述的實(shí)施方式中，所采用的潤滑分散劑可以是聚乙烯蠟，也可以是硬脂酸和液體石蠟中的一種；所采用的抗氧劑可以是抗氧劑1010，也可以是抗氧劑 168和抗氧劑2,4, 6-BHT 中的一種。通過本發(fā)明上述的具體實(shí)施方式
所制得的復(fù)配阻燃母粒，將40 50%的復(fù)配阻燃母粒添加到聚乙烯中，通過水平垂直燃燒試驗(yàn)，達(dá)到了垂直燃燒UL-94測試V-O級。在具體實(shí)施中，也可以根據(jù)所需產(chǎn)品的性能自行調(diào)節(jié)阻燃母料的用量，也同樣能夠達(dá)到本發(fā)明所述效果。該母料流動性好，無粉塵，是現(xiàn)有阻燃高分子材料效果較好的阻燃母粒。
下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的說明。實(shí)施例I
依據(jù)上述制備方法本發(fā)明所采用的復(fù)配阻燃母粒的原料的組成及其含量是100g低密度聚乙烯樹脂；200g復(fù)配阻燃劑；5g聚乙烯蠟420P ;2g抗氧劑1010。其中，復(fù)配阻燃母粒的組成及其含量是十溴二苯乙烷120g ;三氧化二銻20g ;硼酸鋅40g ;線性熱塑性酚醛樹脂粉20g ;使用3g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，制得的復(fù)配阻燃母粒。該阻燃母粒用于聚乙烯阻燃改性，添加50%，通過水平垂直燃燒試驗(yàn)，具有突出的阻燃效果，達(dá)到了 UL-94標(biāo)準(zhǔn)的V-O級要求。實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同之處在于復(fù)配阻燃原料母粒配比中的載體樹脂采用聚丙烯樹脂I00g，其余均相同，制得復(fù)配阻燃原料母粒。該母粒用于聚丙烯阻 燃改性，添加45%，通過水平垂直燃燒試驗(yàn)，具有顯著的阻燃效果，同樣能夠達(dá)到UL-94標(biāo)準(zhǔn)的V-O級要求。實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同之處在于復(fù)配阻燃，原料母粒配方中的載體樹脂采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)樹脂100g，其余相同，制得復(fù)配阻燃母粒。該母粒用于聚苯乙烯阻燃改性，添加40%，通過水平垂直燃燒試驗(yàn)，具有比較好的阻燃效果，也同樣能夠達(dá)到UL-94標(biāo)準(zhǔn)V-O級要求。實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例I的制備方法一樣，不同之處在于
IOOg低密度聚乙烯樹脂；200g復(fù)配阻燃劑；5g硬脂酸；2g抗氧劑2，4，6-BHT。其中，復(fù)配阻燃母粒的組成及其含量是十溴二苯乙烷120g ;三氧化二銻20g ;硼酸鋅40g ;線性熱塑性酚醛樹脂粉20g ;使用3g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，所制得的復(fù)配阻燃母粒用于ABS阻燃改性，添加35%，通過水平垂直燃燒試驗(yàn)，能夠起到阻燃的效果，同樣能夠達(dá)到UL-94標(biāo)準(zhǔn)V-O級要求。本發(fā)明上述實(shí)施的一種環(huán)保的溴系復(fù)配阻燃母粒用于塑料的添加劑。其環(huán)保性體現(xiàn)在由本復(fù)配阻燃母粒制成的阻燃制品在熱裂解或燃燒時(shí)不會產(chǎn)生有毒的多溴代二苯并二惡烷(DBDO)及多溴代二苯并呋湳(DBDF)，完全符合歐洲關(guān)于二惡英條例的要求，對環(huán)境不造成危害；加工過程中無溴化氫生成。同時(shí)使用無毒的硼酸鋅部分替代三氧化二銻作為輔阻燃劑，有效降低了成本，使得本復(fù)配阻燃母粒價(jià)格低廉，添加需要量少，阻燃效果優(yōu)良，對材料力學(xué)性能影響較小。本發(fā)明上述實(shí)施例中使用的線性熱塑性酚醛樹脂粉作為成炭劑，同時(shí)線性熱塑性酚醛樹脂粉本身是高分子材料，與基體材料相容性時(shí)，具有較好的相容性，燃燒時(shí)無融滴現(xiàn)象發(fā)生，工藝簡單。上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如用來阻燃聚丙烯的母粒，仍然可以用聚乙烯作為基體樹脂；阻燃劑和助劑配料方面可以微調(diào)。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)配阻燃母粒，其所述復(fù)配阻燃母粒的原料配比及其組成含量按質(zhì)量份數(shù)如下 載體樹脂100份； 復(fù)配阻燃劑10(Γ200份； 潤滑分散劑3 5份； 抗氧劑2 3份。
2.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃母粒，其所述載體樹脂是低密度聚乙烯(LDPE)，聚丙烯(PP)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種。
3.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃母粒，其所述復(fù)配阻燃劑的原料組成及其含量是按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=Γ8: Γ2 : Γ4 :Γ2進(jìn)行混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在lOOOr/min的高速攪拌下進(jìn)行混合、表面處理flOmin，干燥獲得。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)配阻燃母粒，其所述復(fù)配阻燃劑的原料組成及其含量按質(zhì)量比進(jìn)一步選為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉= 6:1: 2Io
5.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯乙烯組合物，其所述潤滑分散劑是聚乙烯蠟、硬脂酸和液體石蠟中的一種。
6.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃母粒，其所述抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑168和抗氧劑2，4，6-BHT中的一種。
7.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃母粒，其所述復(fù)配阻燃母粒是載體樹脂添加量的40 50%。
8.一種用于權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃母粒的制備方法，其所述制備方法按下列步驟進(jìn)行 (1)將載體樹脂在8(Tl20°C下進(jìn)行干燥2 3h，使其水分控制在O. 03%以下，獲得干燥載體樹脂； (2)按質(zhì)量比為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=O:Γ2 : Γ4 : f 2混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在1000r/min的高速攪拌下進(jìn)行混合、表面處理flOmin，干燥，獲得復(fù)配阻燃劑； (3)將上述步驟(I)干燥載體樹脂和步驟(2)的復(fù)配阻燃劑，以及潤滑分散劑和抗氧劑分別按質(zhì)量份數(shù)為100份、10(Γ200份、3飛份和2 3份加入高速混合機(jī)，混合均勻，獲得復(fù)配阻燃母粒初混物； (4)將上述步驟(3)得到的復(fù)配阻燃母粒初混物投入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為主機(jī)60(Tl000r/m，主喂料口轉(zhuǎn)速為30(T600r/m，四區(qū)溫度在140°C 180°C，模頭溫度14(Tl80°C，進(jìn)行擠出； (5)將機(jī)頭擠出的物料在造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，干燥后，制得復(fù)配阻燃母粒。
9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)配阻燃母粒的制備方法，其所述復(fù)配阻燃劑的配比按質(zhì)量比進(jìn)一步選為十溴二苯乙烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=6 1 2 :1。
全文摘要
一種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法，其所述阻燃母粒是由載體樹脂、復(fù)配阻燃劑、潤滑分散劑和抗氧劑混合構(gòu)成；所述方法是將十溴二苯乙烷、三氧化二銻、硼酸鋅和線性熱塑性酚醛樹脂粉進(jìn)行混合，再加入硅烷偶聯(lián)劑混合后獲得復(fù)配阻燃劑；后將干燥的載體樹脂與復(fù)配阻燃劑，以及潤滑分散劑和抗氧劑加入高速混合機(jī)混合，擠出、造粒和干燥，制得復(fù)配阻燃母粒。本發(fā)明采用十溴二苯乙烷作為主阻燃劑，有鹵而無毒，燃燒不產(chǎn)生有毒多溴代二苯并二惡烷及多溴代二苯并呋湳，同時(shí)采用廉價(jià)的硼酸鋅部分替代較貴的三氧化二銻，不但有價(jià)格優(yōu)勢，同時(shí)有效降低了燃燒時(shí)得煙濃度，抑制了燃燒熔融滴落。本復(fù)配阻燃體系的協(xié)同效應(yīng)，大大提高了復(fù)配阻燃母粒的阻燃效率。
文檔編號C08L23/12GK102875865SQ201210229299
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者馬森源, 魏麗喬, 李全紅, 劉星伯, 晏泓, 許并社 申請人:太原理工大學(xué)