一種納米聚丙烯阻燃塑料的制作方法
【專利摘要】一種納米聚丙烯阻燃塑料，由下述組分按重量份組成：聚丙烯60~80份，聚乙烯20~50份，萜烯樹脂20~30份，聚苯乙烯10~30份，丁腈橡膠10~25份，癸二酸二丁酯5~10份，聚酰亞胺5~10份，液體石蠟10~20份，三氧化二銻10~15份，納米氧化鈦10~30份，硬脂酸鋅10~22份，阻燃劑?20~40份，抗氧劑--0.1-0.3份，消泡劑--0.5-1份，助劑?1-3份等。
【專利說明】一種納米聚丙烯阻燃塑料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料薄膜，特別是一種抗菌、高強度滑石粉改性聚丙烯塑料。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料是具有特殊性能的高分子材料，其具有質(zhì)量輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、絕緣性好、成型方便、成本低的特點，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車制造、航空航天、工業(yè)等領(lǐng)域。但是塑料易燃燒，且燃燒速度快，會產(chǎn)生大量有毒氣體。據(jù)統(tǒng)計，火災(zāi)中因窒息和煙氣中毒造成的人員傷亡占火災(zāi)總傷亡人數(shù)的50~80%。近年來，電子電器、建筑、航空與汽車行業(yè)的快速發(fā)展對塑料的性能提出的更高的要求。其中，阻燃型的塑料不易燃燒，火焰?zhèn)鞑ニ俾市?，質(zhì)量損失速率及釋熱速率較低，而且具有一定的自熄性。但是，目前使用的阻燃塑料性能不能滿足要求，并且多采用鹵素阻燃劑，燃燒過程會放出鹵化氫對人體造成嚴(yán)重的危害。
[0003]聚丙烯作為一種通用塑料，具有許多優(yōu)良的性能，但是因機械強度低、耐熱性差、收縮形變大、抗蠕變性差等缺陷，在應(yīng)用上，特別是作為結(jié)構(gòu)材料，受到很大限制，不能作為高性能的工程塑料。因此，對聚丙烯進(jìn)行改性，使之工程化就成為一個重要的研究課題。
[0004]在我國，火災(zāi)形勢同樣不容樂觀，一些重大火災(zāi)事故頻頻發(fā)生。例如，2010年11月15日，上海市靜安區(qū)的一棟28層公寓大樓發(fā)生重大火災(zāi)。官方調(diào)查起因為無證電焊工違章操作、引起住宅腳手架上各種尼龍網(wǎng)、聚氨酯泡沫等易燃材料迅速燃燒，釀成58人遇難，70人受傷的慘劇。
[0005]絕大多數(shù)的塑料都是可燃性物質(zhì)，而塑料的建筑材料、交通運輸材料、家用電器材料等都需要塑料制品不燃燒，有良好的阻燃性能，要求塑料在大火中的發(fā)煙度要小。為此，在塑料配方中，選擇添加阻燃劑就變得非常重要了。
[0006]對阻燃劑的要求:
(O要有良好的阻燃功能，用量很少就能明顯起到阻燃作用；
(2)阻燃劑加入后不能影響塑料的機械強度，特別是不能降低塑料制品的熱變形溫度、力學(xué)溫度及電絕緣性能；
(3)同樹脂的相容性要好，在塑料制品中不遷移、不析出、不被萃??；
(4)在高溫熔融成型及熱成型加工工程中，不發(fā)生分解，也不與其他材料發(fā)生反應(yīng)；
(5)在塑料中易于分散均勻，耐候性好，持久性好，使塑料具有長期阻燃性。
[0007]可見，塑料中阻燃劑的選擇，是一個非常復(fù)雜的過程，必須綜合考慮上述各項因素。在現(xiàn)有的教科書中給出了例如:保護(hù)膜機理、不然氣體機理、冷卻機理和終止鏈鎖反應(yīng)機理等機理，這些可以對阻燃劑進(jìn)行選擇提供一個模糊的方向，但是卻無法提供真正有效的幫助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供聚丙烯阻燃塑料。[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
聚丙烯60-80份
聚乙烯20~50份 萜烯樹脂20-30份 聚苯乙烯10~30份 丁腈橡膠10-25份 癸二酸二丁酯5~10份 聚酰亞胺5~10份 液體石蠟10-20份 三氧化二銻10-15份 納米氧化鈦10~30份 硬脂酸鋅10-22份 阻燃劑 20-40份 抗氧劑 0.1-0.3份 消泡劑 0.5-1份 助劑 1-3份 納米阻燃復(fù)合物 25-30份；
所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為:
(1)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8-10:8_10:7_8:5_7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物；
(2)、將I份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小時。過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物；
(3)、將上述I份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
[0010]阻燃劑由下述組分按重量份組成:三甲硅基甲基膦酸二甲酯20-30份、氰尿酸三聚氰胺30-50份、氫氧化鎂10-20份、氫氧化鋁40-60份。
[0011]所述的聚丙烯的分子量范圍是100000~300000，所述的萜烯樹脂為液態(tài)，粘度2飛Pa*s，所述的聚苯乙烯分子量范圍是5000-50000。所述抗氧劑是抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0012]助劑包括增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、相容劑，所述增塑劑選用檸檬酸三丁酯、礦物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一種，所述潤滑劑為硬脂酸鎂，所述熱穩(wěn)定劑為亞磷酸三苯酯，相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝羧酸、氯化聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐和甲基丙烯酸-苯乙烯-丁二烯聚合物中的一種或其混合物。、[0013]所述消泡劑按照重量份數(shù)計由以下各組分組成:氧化鈣20-30份、線性低密度聚乙烯和丁苯橡膠共計10-20份、潤滑劑5-10份、聚丙烯酸甲酯5-10份、金屬皂4-9份、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-3份，納米阻燃復(fù)合物25-30份；潤滑劑為硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酰胺或氧化聚乙烯蠟。[0014]一種聚丙烯阻燃塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(O按將各組分原料按比例投入到捏合機中混合均勻；
(2)將所得混合物加入雙螺桿擠出機中，擠出機及口模的溫度控制在180°C~220°C范圍內(nèi)，并將擠出物冷卻至環(huán)境溫度；
(3)將冷卻后的擠出物送至造粒機，即得到熱塑性阻燃塑料顆粒成品。
[0015]聚丙烯，分子式:(C3H6)n。CAS登錄號:9003-07_0，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯(isotaetic polyprolene)、無規(guī)聚丙烯(atactic polypropylene)和間規(guī)聚丙烯(syndiotatic polypropylene)三種。聚丙烯無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯，可在100°c左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響，但低溫時變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿等有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。
[0016]本發(fā)明的聚丙烯阻燃塑料的耐熱性及阻燃性較優(yōu)異，且制備工藝簡單，產(chǎn)品成本低，產(chǎn)品的綜合性能較優(yōu)異。
[0017]本發(fā)明的聚丙烯用復(fù)合環(huán)保阻燃劑具有良好的阻燃功能，與聚丙烯的相容性好，在聚丙烯中不遷移、不析出、不被萃取，易于分散均勻，耐候性好，持久性好，高溫熔融成型及熱成型加工工程中，不發(fā)生分解，制得的聚丙烯阻燃塑料熱變形溫度、力學(xué)溫度及電絕緣性能等性能并未受到影響，塑料具有長期阻燃性。本發(fā)明制備的阻燃劑不含鹵素、有機物，無毒環(huán)保，應(yīng)用前景廣闊；本發(fā)明進(jìn)行二次改性，這樣的好處是:增加反應(yīng)活性點，提高改性效果；改性的同時又能蒸除體系中的水分，干燥與改性同時進(jìn)行，提高了工作效率；納米級硅羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等自身微孔中存在大量的物理和化學(xué)吸附水，在高溫下產(chǎn)生水蒸汽，阻斷氧氣，吸收熱量，達(dá)到多重阻燃的功效；強大吸附性能可以有效改善幾種阻燃劑的協(xié)同作用，阻止被阻燃物質(zhì)溫度升高，提高了阻燃效率；硅羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等資源豐富，大大降低了阻燃劑的工業(yè)成本，也為凹凸棒土的開發(fā)應(yīng)用提供了一條新途徑；本發(fā)明采用溶液法超聲波分散及機械高速攪拌器攪拌，使得阻燃劑各自組分在溶液中達(dá)到了納米級分散，有效避免了對復(fù)合材料的自然氧化，從而使復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能。復(fù)合材料的氧指數(shù)為41抗拉強度為5MPa，斷裂伸長率為120%，降解周期為120天。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不限于這些實施例:
實施例1
一種聚丙烯阻燃塑料，由下述組分按重量份組成 聚丙烯60份聚乙烯20份 萜烯樹脂20份 聚苯乙烯10份 丁腈橡膠10份 癸二酸二丁酯5份 聚酰亞胺5份 液體石蠟10份 三氧化二鋪10份 納米氧化鈦10份 硬脂酸鋅10份 阻燃劑 20份 抗氧劑 0.1份 消泡劑 0.5份 助劑 1份
納米阻燃復(fù)合物 25-30份；
所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為:
(1)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8-10:8_10:7_8:5_7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物；
(2)、將I份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小時。過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物；
(3)、將上述1份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
[0019]阻燃劑由下述組分按重量份組成:三甲硅基甲基膦酸二甲酯20份、氰尿酸三聚氰胺30-50份、氫氧化鎂10份、氫氧化鋁40份。
[0020]所述的聚丙烯的分子量范圍是100000~300000，所述的萜烯樹脂為液態(tài)，粘度2-5Pa*s，所述的聚苯乙烯分子量范圍是5000-50000。所述抗氧劑是抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0021]助劑包括增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、相容劑，所述增塑劑選用檸檬酸三丁酯、礦物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一種，所述潤滑劑為硬脂酸鎂，所述熱穩(wěn)定劑為亞磷酸三苯酯，相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝羧酸、氯化聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐和甲基丙烯酸-苯乙烯-丁二烯聚合物中的一種或其混合物。
[0022]所述消泡劑按照重量份數(shù)計由以下各組分組成:氧化鈣20份、線性低密度聚乙烯和丁苯橡膠共計10份、潤滑劑5份、聚丙烯酸甲酯5份、金屬皂4份、鈦酸酯偶聯(lián)劑I份，潤滑劑為硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酰胺或氧化聚乙烯蠟。
[0023]一種聚丙烯阻燃塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(4)按將各組分原料按比例投入到捏合機中混合均勻；
(5)將所得混合物加入雙螺桿擠出機中，擠出機及口模的溫度控制在180°C~220°C范圍內(nèi)，并將擠出物冷卻至環(huán)境溫度；
(6)將冷卻后的擠出物送至造粒機，即得到熱塑性阻燃塑料顆粒成品。
[0024]實施例2
一種聚丙烯阻燃塑料，由下述組分按重量份組成:
聚丙烯80份 聚乙烯50份 萜烯樹脂30份 聚苯乙烯30份 丁腈橡膠25份 癸二酸二丁酯10份 聚酰亞胺10份 液體石蠟20份 三氧化二銻15份 納米氧化鈦30份 硬脂酸鋅22份 阻燃劑40份 抗氧劑 0.3份 消泡劑 I份 助劑 3份
納米阻燃復(fù)合物 25-30份；
所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為:
(1)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8-10:8-10:7-8:5-7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物；
(2)、將I份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小時。過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物；
(3)、將上述1份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
[0025]阻燃劑由下述組分按重量份組成:三甲硅基甲基膦酸二甲酯30份、氰尿酸三聚氰胺50份、氫氧化鎂20份、氫氧化招60份。
[0026]所述的聚丙烯的分子量范圍是100000~300000，所述的萜烯樹脂為液態(tài)，粘度2飛Pa*s，所述的聚苯乙烯分子量范圍是5000-50000。所述抗氧劑是抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0027]助劑包括增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、相容劑，所述增塑劑選用檸檬酸三丁酯、礦物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一種，所述潤滑劑為硬脂酸鎂，所述熱穩(wěn)定劑為亞磷酸三苯酯，相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝羧酸、氯化聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐和甲基丙烯酸-苯乙烯-丁二烯聚合物中的一種或其混合物。
[0028]所述消泡劑按照重量份數(shù)計由以下各組分組成:氧化鈣20-30份、線性低密度聚乙烯和丁苯橡膠共計10-20份、潤滑劑5-10份、聚丙烯酸甲酯5-10份、金屬皂4-9份、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-3份，納米阻燃復(fù)合物25-30份；潤滑劑為硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酰胺或氧化聚乙烯蠟。
[0029]一種聚丙烯阻燃塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(7)按將各組分原料按比例投入到捏合機中混合均勻；
(8)將所得混合物加入雙螺桿擠出機中，擠出機及口模的溫度控制在180°C~220°C范圍內(nèi)，并將擠出物冷卻至環(huán)境溫度；
將冷卻后的擠出物送至造粒機，即得到熱塑性阻燃塑料顆粒成品。
[0030]性能試驗
將以上實施例所得的熱塑性阻燃塑料進(jìn)行熱塑成型，制成符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測試的樣品后，進(jìn)行性能試驗，采用專 利CN91104025中公開的阻燃塑料作為對照。試驗數(shù)據(jù)如表所示。
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種聚丙烯阻燃塑料，由下述組分按重量份組成: 聚丙烯60-80份 聚乙烯20~50份 萜烯樹脂20-30份 聚苯乙烯10~30份 丁腈橡膠10-25份 癸二酸二丁酯5~10份 聚酰亞胺5~10份 液體石蠟10-20份 三氧化二銻10-15份 納米氧化鈦10~30份 硬脂酸鋅10-22份 阻燃劑 20-40份 抗氧劑 0.1-0.3份 消泡劑 0.5-1份 助劑 1-3份 納米阻燃復(fù)合物 25-30份； 所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為: (1)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8-10:8_10:7_8:5_7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物.； (2)、將I份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小時。
2.過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物； (3)、將上述I份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯阻燃塑料，其特征在于:阻燃劑由下述組分按重量份組成:三甲硅基甲基膦酸二甲酯20-30份、氰尿酸三聚氰胺30-50份、氫氧化鎂10-20份、氫氧化招40-60份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯阻燃塑料，其特征在于:所述的聚丙烯的分子量范圍是100000~300000，所述的萜烯樹脂為液態(tài)，粘度2~5Pa.s，所述的聚苯乙烯分子量范圍是 5000^50000 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯阻燃塑料，其特征在于:所述抗氧劑是抗氧劑1010或抗氧劑168。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯阻燃塑料，其特征在于:助劑包括增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、相容劑，所述增塑劑選用檸檬酸三丁酯、礦物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一種，所述潤滑劑為硬脂酸鎂，所述熱穩(wěn)定劑為亞磷酸三苯酯，相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝羧酸、氯化聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐和甲基丙烯酸-苯乙烯-丁二烯聚合物中的一種或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯阻燃塑料，其特征在于:所述消泡劑按照重量份數(shù)計由以下各組分組成:氧化鈣20-30份、線性低密度聚乙烯和丁苯橡膠共計10-20份、潤滑劑5-10份、聚丙烯酸甲酯5-10份、金屬皂4-9份、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-3份，潤滑劑為硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酰胺或氧化聚乙烯蠟、納米阻燃復(fù)合物25-30份。
8.一種聚丙烯阻燃塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按將各組分原料按比例投入到捏合機中混合均勻； (2)將所得混合物加入雙螺桿擠出機中，擠出機及口模的溫度控制在180°C~220°C范圍內(nèi)，并將擠出物冷卻至環(huán)境溫度； (3)將冷卻后 的擠出物送至造粒機，即得到熱塑性阻燃塑料顆粒成品。
【文檔編號】C08L45/00GK103467854SQ201310433409
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】周建, 顏玉榮 申請人:蘇州市湘園特種精細(xì)化工有限公司