一種低鹵聚丙烯阻燃材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低鹵聚丙烯阻燃材料及其制備方法，它是由均聚聚丙烯，復(fù)配型阻燃劑，潤滑劑，抗氧劑和無機(jī)填料均勻混合后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到的；其中復(fù)配型阻燃劑是由含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁、含溴阻燃劑三聚氰胺氫溴酸鹽或三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯和阻燃協(xié)效劑2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷混合而成；抗氧劑是由受阻酚類抗氧劑1010和亞磷酸酯類抗氧劑168混合而成。本發(fā)明以苯基次膦酸鋁為基礎(chǔ)，與溴系阻燃劑復(fù)配，通過P-Br協(xié)同作用，用總添加量不大于2wt％的阻燃劑，獲得了綜合性能均衡，滿足環(huán)保要求，阻燃性達(dá)到美國UL941.6mm?V2，力學(xué)性能、電學(xué)性能優(yōu)良的阻燃PP。
【專利說明】一種低南聚丙烯阻燃材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚丙烯(PP)阻燃領(lǐng)域，特別是涉及苯基次膦酸鹽與溴系阻燃劑復(fù)配阻燃PP的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]PP分子式(C3H6)n，是由丙烯配位聚合制備的一種通用型熱塑性樹脂。無毒、質(zhì)輕、力學(xué)性能優(yōu)異、電絕緣性良好、耐化學(xué)腐蝕性好。又因?yàn)樗鼉r(jià)格低廉，成型加工容易，所以廣泛應(yīng)用于電子電器、通訊器材、家用電器、汽車、建筑材料等領(lǐng)域。但PP氧指數(shù)僅為17.4，耐燃性差，容易燃燒，而且燃燒發(fā)熱量大，極易產(chǎn)生大量熔融滴落，引發(fā)火災(zāi)。因此PP的阻燃研究就變得很重要。
[0003]對(duì)PP阻燃應(yīng)用較多的一類方法就是使用氫氧化鎂(MDH)或氫氧化鋁(ATH)這類水合金屬化合物阻燃劑。例如US5583172、W09810432分別采用對(duì)ATH、MDH進(jìn)行表面處理，來提高其阻燃效率；Park，D.H等研究了將ATH、MDH混合使用，并研究了 ATH與MDH之間可能存在的協(xié)同阻燃作用，缺點(diǎn)是這些水合金屬化合物阻燃劑的添加量大，阻燃劑與基體材料的相容性差，嚴(yán)重影響了樹脂的加工性能以及最終的阻燃PP制品的物理和機(jī)械性能。
[0004]鹵銻協(xié)同阻燃體系是PP阻燃的一種有效方法，阻燃效率較高，缺點(diǎn)是含鹵阻燃劑會(huì)與一些受阻胺類穩(wěn)定劑反應(yīng)，產(chǎn)生毒煙，污染環(huán)境。加工過程中還會(huì)產(chǎn)生酸性氣體腐蝕設(shè)備，增加加工難度；最后的 制品還會(huì)出現(xiàn)起霜的問題；這都要求對(duì)鹵-銻協(xié)同阻燃PP體系進(jìn)行改進(jìn)。
[0005]近年來還興起了采用膨脹型阻燃劑阻燃PP的研究。膨脹型阻燃劑(IFR)由炭源、酸源和氣源組成，在燃燒時(shí)酸源會(huì)放出無機(jī)酸，使炭源的多元醇酯化，進(jìn)而脫水炭化，黏稠的炭化產(chǎn)物在氣源釋放的惰性氣體、反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣及聚合物降解產(chǎn)生的小分子揮發(fā)物的作用下膨脹，形成微孔結(jié)構(gòu)的炭層。該炭層具有隔熱、隔氧、無熔滴并使火焰自熄的作用。例如US5204392、5204393、5484830顯示以APP做酸源和氣源，選用二氯代季戊四醇二亞磷酸酯、脲醛樹脂或密胺樹脂作為成炭劑，用這種膨脹體系阻燃PP，在himont、Clariant已經(jīng)有產(chǎn)品面市。US6921783顯示選用三聚氰胺磷酸酯(MP)做酸源與氣源，用季戊四醇及其衍生物作為成炭劑來阻燃PP，也起到了膨脹阻燃的作用。EP1516907則顯示以哌嗪多聚磷酸酯或三聚氰胺多聚磷酸酯(MPP)與多元醇及其衍生物類的成炭劑、SiO2或金屬氧化物配合形成膨脹型阻燃體系阻燃PP，也取得了預(yù)期的阻燃效果。US6632442則采用MPP與季戊四醇雙螺環(huán)磷酸酯(PEPA)另加少量的有機(jī)蒙脫土進(jìn)行阻燃復(fù)配，添加量19Wt%，0.8Wt%蒙脫土就能達(dá)到阻燃PP UL-94V0.[0006]膨脹型阻燃劑從源頭上排除了鹵素的加入，減少了燃燒過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性毒氣，適應(yīng)了近年來對(duì)阻燃劑無鹵化的要求；但是上面的例子中阻燃劑的添加量都是20被％到35wt%之間，而且加工困難，制品的力學(xué)性能也受到影響，阻燃劑加入到PP中還有不耐遷移，易析出材料表面的問題，APP系列的膨脹阻燃體系還會(huì)引發(fā)吸潮問題，這都要求進(jìn)一步改進(jìn)膨脹型阻燃體系的配方設(shè)計(jì)甚至開發(fā)新型成炭劑。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服水合金屬化合物阻燃PP以及膨脹型阻燃劑阻燃PP時(shí)添加量大，嚴(yán)重影響PP制品的加工性能和物理性能的缺點(diǎn)，以及保留鹵銻協(xié)同阻燃體系因含鹵阻燃劑污染環(huán)境的缺陷。本發(fā)明提供一種低鹵聚丙烯阻燃材料。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0009]一種低鹵聚丙烯阻燃材料，其特征在于，它是由均聚聚丙烯(簡稱均聚PP) 97-99wt %，復(fù)配型阻燃劑 0.8-2wt %，潤滑劑 0.1-0.3wt %，抗氧劑 0.1-0.4wt %，無機(jī)填料0-0.3wt %，均勻混合后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到。
[0010]所述的PP為市售PP。
[0011]所述的復(fù)配型阻燃劑主要由三種組分混合而成，主要成分是含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁(FR006)，含溴阻燃劑三聚氰胺氫溴酸鹽或三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯，阻燃協(xié)效劑2，3- 二甲基-2，3- 二苯基丁烷(DMDPB);三種成分按重量比苯基次磷酸鋁:含溴阻燃劑=DMDPB =1:0.1-2:0.05-0.25。
[0012]所述潤滑劑為EBS，化學(xué)名稱:亞乙基雙硬脂酰胺。
[0013]所述的抗氧劑由受阻酚類抗氧劑1010和亞磷酸酯類抗氧劑168，按重量比1010:168 = 1:1-1:2混合而成；1010化學(xué)名稱為:四[β _ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；168化學(xué)名稱為:三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯；
[0014]所述的無機(jī)填料是二氧化鈦或者氫氧化鎂。
[0015] 本發(fā)明的低鹵聚丙烯阻燃材料制備方法是，按所述的重量百分?jǐn)?shù)稱取原料，將各組分在高速混合機(jī)中攪拌，混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在溫度區(qū)間190-220°C，螺桿轉(zhuǎn)速300-400rpm條件下擠出造粒得到阻燃PP材料。
[0016]本發(fā)明公布了以苯基次膦酸鋁為基礎(chǔ)，與溴系阻燃劑復(fù)配，通過P-Br協(xié)同作用，用總添加量不大于2wt%的阻燃劑，獲得了綜合性能均衡，滿足環(huán)保要求，阻燃性達(dá)到美國UL941.6mm V2，力學(xué)性能、電學(xué)性能優(yōu)良的阻燃PP ；該材料可以部分替代阻燃ABS、PC、PBT等材料。并降低阻燃劑的添加量，減少因?yàn)樽枞紕┑募尤雽?duì)PP加工過程的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合16個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，下面的具體實(shí)施例只是為了更好的表述本發(fā)明所采用的配方技術(shù)和加工工藝，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，因此采用本專利的設(shè)計(jì)思路、改換類似的替代物來達(dá)到PP阻燃效果的實(shí)施例同樣在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018]其中在下述各個(gè)實(shí)施例中，
[0019]PP 樹脂為 ExxonMobil PP1013H1,由 LyondellBasell 提供，MIF (熔融指數(shù))7.5g/IOmin (230°C /2.16kg, ISOl 133)。
[0020]FR006(苯基次磷酸鋁)青島富斯林化工科技有限公司制備，平均粒徑(D50% )為3m, D98%的粒徑小于10m。
[0021]TBC(三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯):中國山東淄博晟裕塑料有限公司，熔點(diǎn)(MP):105-115°C，溴含量至少 65%。[0022]MHB (三聚氰胺氫溴酸鹽):由中國什邡太豐阻燃新型阻燃劑有限公司提供，白色粉末，平均粒徑(D50% )為5m。
[0023]DMDPB (2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷):由菏澤三和源化工有限公司提供。
[0024]潤滑劑EBS (N, N’ -乙撐雙硬脂酰胺)由山一塑化有限公司提供。
[0025]抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(簡稱抗氧劑168)，密度1.02-1.04g/cm3, PH 值 5-7。
[0026]受阻酚類抗氧劑四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱抗氧劑1010)，密度1.15，熔點(diǎn)110-125°c。
[0027]二氧化鈦(Ti02)和氫氧化鎂(MH)從中國濟(jì)南金盈泰化工有限責(zé)任公司購買。
[0028]實(shí)施例1-8
[0029]實(shí)施例1-8是FR-006與MHB復(fù)配阻燃PP的阻燃效果。各原料配比見表一。實(shí)驗(yàn)過程通法:按所述的重量百分?jǐn)?shù)稱取原料，將各組分在高速混合機(jī)中攪拌，混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在溫度區(qū)間190-220°C，螺桿轉(zhuǎn)速300-400rpm條件下擠出造粒得到阻燃PP材料。
[0030]表一
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種低鹵聚丙烯阻燃材料，其特征在于，它是由均聚聚丙烯97-99wt%，復(fù)配型阻燃劑0.8-2wt %，潤滑劑0.1-0.3wt %，抗氧劑0.1-0.4wt %，無機(jī)填料0-0.3wt %，均勻混合后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到的； 所述的復(fù)配型阻燃劑是由含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁、含溴阻燃劑三聚氰胺氫溴酸鹽或三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯和阻燃協(xié)效劑2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷混合而成，混合比例為:按重量比，苯基次磷酸鋁:含溴阻燃劑:阻燃協(xié)效劑=1:(0.1-2):(0.05-0.25)； 所述潤滑劑為亞乙基雙硬脂酰胺； 所述的抗氧劑由受阻酚類抗氧劑1010和亞磷酸酯類抗氧劑168，按重量比1010:168=I: I一 I: 2混合而成； 所述的無機(jī)填料是二氧化鈦或者氫氧化鎂。
2.一種如權(quán)利要求1所述的低鹵聚丙烯阻燃材料的制備方法，其特征在于，按所述的重量百分?jǐn)?shù)稱取原料，將各組分在高速混合機(jī)中攪拌，混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在溫度區(qū)間190-220°C，螺桿轉(zhuǎn) 速300-400rpm條件下擠出造粒得到低鹵聚丙烯阻燃材料。
【文檔編號(hào)】C08K5/01GK104004270SQ201410270997
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】李艷 申請(qǐng)人:青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院