一種阻燃抗靜電組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種阻燃抗靜電組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為最廣泛使用的商業(yè)用聚合物之一，聚丙烯具有重量輕、耐化學(xué)品、耐腐蝕等優(yōu) 點(diǎn)，常用于替代鋼質(zhì)、木質(zhì)材料和其他工程塑料，例如經(jīng)常用于制備煤礦井下制品。根據(jù)國 家煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT-113《煤礦井下用聚合物制品阻燃抗靜電性-通用試驗(yàn)方法和判定規(guī) 則》，煤礦井下用聚合物材料(包括聚丙烯材料)，需要同時(shí)具有較高的阻燃性和抗靜電性。 然而聚丙烯具有易燃性，其極限氧指數(shù)在18左右，且表面電阻較高，超過1014 Ω /m。因此， 聚丙烯材料須加入大量的阻燃劑和抗靜電劑才能滿足煤礦井下特定的安全要求，具體而 言，既具有低表面阻抗(試樣上下表面電阻的算術(shù)平均值低于3X108 Ω)，還具有優(yōu)良的阻 燃性能，即在移除酒精噴燈之后火焰燃燒持續(xù)時(shí)間在3秒內(nèi)，無焰燃燒持續(xù)時(shí)間在30秒內(nèi)， 并且火焰?zhèn)鞑ラL(zhǎng)度不超過280mm。但是，阻燃劑和抗靜電劑的使用會(huì)顯著降低材料的機(jī)械性 能，特別是韌性，使其難以滿足對(duì)制品的機(jī)械性能要求

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種同時(shí)滿足礦用聚合物材料阻燃和抗靜電要求，并且韌性 優(yōu)異、斷裂伸長(zhǎng)率高的阻燃抗靜電組合物。
[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，通過將丙烯無規(guī)共聚物與丙烯均聚物和/或丙烯嵌 段共聚物組合使用時(shí)，即使加入大量的阻燃劑和抗靜電劑，也能夠保證由組合物制得的制 品的機(jī)械性能。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種阻燃抗靜電組合物，該組合物含有丙烯基聚 合物、阻燃劑和抗靜電劑，其中，所述丙烯基聚合物為丙烯均聚物和丙烯嵌段共聚物中的至 少一種與丙烯無規(guī)共聚物的組合。
[0006] 優(yōu)選地，該組合物具備以下性質(zhì)：
[0007] (1)按照礦用聚合物制品阻燃和抗靜電標(biāo)準(zhǔn)MT-113測(cè)定由該組合物制成的樣品， 阻燃性為火焰燃燒持續(xù)時(shí)間<3s、無焰燃燒持續(xù)時(shí)間<30s并且火焰?zhèn)鞑ラL(zhǎng)度不超過280mm， 抗靜電性為表面阻抗<1〇 8Ω ;
[0008] (2)根據(jù)GB/T1043. 1-2008測(cè)定由該組合物制成的樣品，23°C懸臂梁沖擊強(qiáng)度為 15kJ/m2 以上；
[0009] (3)根據(jù)GB/T1040-2006測(cè)定由該組合物制成的樣品，斷裂延伸率為100%以上。
[0010] 優(yōu)選地，任意兩種丙烯基聚合物之間的重量比為1:6至6:1，優(yōu)選為1:5至5:1，更 優(yōu)選為1:4至4:1。
[0011] 相對(duì)于100重量份的丙烯基聚合物，所述阻燃劑的含量為4-100重量份，所述抗靜 電劑的含量為1 _60重量份。
[0012] 丙烯均聚物、丙烯嵌段共聚物和丙烯無規(guī)共聚物在230°C和2. 16kg下的熔融指 數(shù)可以各自獨(dú)立地為0. l-50g/10min，優(yōu)選為0. l-30g/10min。重均分子量可以各自為 300000-1000000。
[0013] 所述丙烯嵌段共聚物和丙烯無規(guī)共聚物各自獨(dú)立地為丙烯與共聚單體形成的共 聚物，所述共聚單體可以為乙烯和/或至少一種C4-C12 α -烯烴。
[0014] 所述丙烯無規(guī)共聚物的無規(guī)度可以為40%以上，優(yōu)選為40%_60%。
[0015] 優(yōu)選地，所述阻燃劑為芳香族溴化化合物、環(huán)脂族溴化化合物和脂肪族溴化化合 物中的一種或多種。
[0016] 優(yōu)選地，所述抗靜電劑為導(dǎo)電炭黑、乙炔炭黑、單硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、 三硬脂酸甘油酯、乙氧基化胺、伯胺、叔胺和仲胺、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季銨鹽中的一 種或多種。
[0017] 優(yōu)選地，所述組合物還含有增韌劑和/或阻燃協(xié)效劑，相對(duì)于100重量份的丙烯基 聚合物，所述增韌劑的含量為4-100重量份，所述阻燃協(xié)效劑的含量為1-40重量份。
[0018] 優(yōu)選地，所述增韌劑為聚乙烯，乙烯-1- 丁烯共聚物，乙烯-己烯共聚物，乙烯-甲 基戊烯共聚物，乙烯-庚烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，乙烯-乙烯基環(huán)己烷共聚物，乙 烯-環(huán)烯烴共聚物，C4~C12 α -烯烴的均聚物和共聚物，乙烯-丙烯橡膠，乙烯-丙烯-二 烯橡膠，乙烯-丁烯橡膠，氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物及其 鹽，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物，乙烯-甲基丙烯酸共聚物，乙烯-甲基 丙烯酸烷酯共聚物中的一種或多種
[0019] 優(yōu)選地，所述阻燃協(xié)效劑為三氧化二銻。
[0020] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述增韌劑為乙烯辛烯共聚物和可選地帶有極性基團(tuán)的乙烯基共 聚物。
[0021] 乙烯辛烯共聚物和帶有極性基團(tuán)的乙烯基共聚物的重量比可以為0. 3-3:1，優(yōu)選 為 0·3-1:1。
[0022] 乙烯-辛烯共聚物在190°C和2. 16kg下的熔融指數(shù)可以為0. l-10g/10min，優(yōu)選 為0. 4-6g/10min。重均分子量可以為20000-350000。
[0023] 優(yōu)選地，所述的帶有極性基團(tuán)的乙烯基共聚物為乙烯-丙烯酸共聚物及其鹽、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸烷酯共聚物和乙 烯-乙烯醇共聚物中的至少一種。
[0024] 優(yōu)選地，所述組合物還含有抗氧化劑、偶聯(lián)劑、加工添加劑、抗光老化劑、熱穩(wěn)定 劑、抗滴落劑、流變性添加劑、脫模劑、抗粘連/滑動(dòng)劑和成核劑中的至少一種。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明所述的阻燃抗靜電組合物的方法，包括：將該組 合物的各組分混合之后，通過在雙螺旋擠出機(jī)中熔體擠出、造粒。
[0026] 本發(fā)明通過將丙烯均聚物和/或丙烯嵌段共聚物與丙烯無規(guī)共聚物組合使用，即 使加入大量的阻燃劑和抗靜電劑，也能夠保證由組合物制得的制品的機(jī)械性能，從而同時(shí) 滿足礦用聚合物材料阻燃和抗靜電要求，并且韌性優(yōu)異、斷裂伸長(zhǎng)率高。
[0027] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0029] 本發(fā)明提供的阻燃抗靜電組合物，該組合物含有丙烯基聚合物、阻燃劑和抗靜電 劑，其中，所述丙烯基聚合物為丙烯均聚物和丙烯嵌段共聚物中的至少一種與丙烯無規(guī)共 聚物的組合。
[0030] 丙烯基聚合物、阻燃劑和抗靜電劑的含量可以為各自的常規(guī)含量，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。相對(duì)于100重量份的丙烯基聚合物，阻燃劑的含量 可以為4-100重量份，優(yōu)選為20-80重量份；抗靜電劑的含量可以為1-60重量份，優(yōu)選為 4_50重量份。
[0031] 盡管兩種丙烯基聚合物以任意比例混合即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，但是為了更有利 于提高韌性和斷裂伸長(zhǎng)率，任意兩種丙烯基聚合物之間的重量比優(yōu)選為1:6至6:1，更優(yōu)選 為1:5至5:1，進(jìn)一步優(yōu)選為1:4至4:1。
[0032] 丙烯均聚物可以為能夠用于制備阻燃抗靜電組合物的各種類型的丙烯均聚物。 優(yōu)選地，丙烯均聚物使用Ziegler-Natta催化劑聚合，在230°C和2. 16kg下的烙融指數(shù)為 0· 1 ~50g/10min，更優(yōu)選為 0· 1 ~30g/10min。
[0033] 所述丙烯嵌段共聚物和丙烯無規(guī)共聚物各自獨(dú)立地為丙烯與共聚單體形成的共 聚物。優(yōu)選地，丙烯嵌段共聚物和/或丙烯無規(guī)共聚物使用Ziegler-Natta催化劑聚合。
[0034] 丙烯嵌段共聚物和丙烯無規(guī)共聚物在230°C和2. 16kg下的熔融指數(shù)可以各自獨(dú) 立地為 0· l-50g/10min，優(yōu)選為 0· l-30g/10min。
[0035] 所述共聚單體可以為各種可聚合單體，優(yōu)選為乙烯和/或至少一種C4-C12 α -烯 烴。所述C4-C12 α -烯烴的實(shí)例包括但不限于丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯。
[0036] 術(shù)語"無規(guī)"可以根據(jù) IUPAC (Glossary of basicterms in polymer science, IUPAC recommendationsl996)進(jìn)行理解。所述丙烯無規(guī)共聚物的無規(guī)度可以為40%以上， 優(yōu)選為40%-60%。
[0037] 所述的阻燃劑可以為常規(guī)的各種阻燃劑，例如可以為有機(jī)芳香族溴化化合物，例 如溴化的苯，聯(lián)苯，苯酚，聯(lián)苯酚，二苯醚，芳香族羧酸或多酸，其酐、酰胺或酰亞胺，有機(jī)環(huán) 脂族或多環(huán)脂族溴化化合物，和有機(jī)脂肪族溴化化合物?？紤]到環(huán)境影響、毒性、穩(wěn)定性等 因素，優(yōu)選十溴二苯乙烷作為阻燃劑。
[0038] 所述的抗靜電劑以為常規(guī)的各種抗靜電劑，例如可以為導(dǎo)電炭黑、乙炔炭黑、單硬 脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙氧基化胺、伯胺、叔胺和仲胺、乙氧基化 醇、硫酸烷基酯、季銨鹽中的一種或多種。優(yōu)選使用導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品作為抗靜電劑，其吸碘值 可以為300~1000mg/g，優(yōu)選為650~1000mg/g。
[0039] 所述組合物還可以含有增韌劑和/或阻燃協(xié)效劑。相對(duì)于100重量份的丙烯基聚 合物，增韌劑的含量可以為4-100重量份，優(yōu)選為20-80重量份；阻燃協(xié)效劑的含量可以為 1-40重量份,優(yōu)選為4-30重量份；。
[0040] 優(yōu)選地，所述增韌劑為聚乙烯，乙烯-1- 丁烯共聚物，乙烯-己烯共聚物，乙烯-甲 基戊烯共聚物，乙烯-庚烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，乙烯-乙烯基環(huán)己烷共聚物，乙 烯-環(huán)烯烴共聚物，C4~C12 α -烯烴的均聚物和共聚物，乙烯-丙烯橡膠，乙烯-丙烯-二 烯橡膠，乙烯-丁烯橡膠，氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物及其 鹽，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物，乙烯-甲基丙烯酸共聚物，乙烯-甲基 丙烯酸烷酯共聚物中的一種或多種。
[0041] 優(yōu)選地，增韌劑至少包含乙烯-辛烯共聚物，在190°C和2. 16kg下的熔融指數(shù)為 0. 1~10g/10min，優(yōu)選為0. 4~6g/10min。更優(yōu)選的，增韌劑包含乙烯-辛烯共聚物和至 少一種帶有極性基團(tuán)的乙烯基共聚物。所述的帶有極性基團(tuán)的乙烯基共聚物為乙烯-丙烯 酸共聚物及其鹽(離子鍵聚合物)，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-甲基丙烯酸共聚物，乙 烯-甲基丙烯酸烷酯共聚物，和乙烯-乙烯醇共聚物種的至少一種。乙烯-辛烯共聚物組 分重量和帶有極性基團(tuán)的乙烯基共聚物組分的重量比可以為0. 3~3 :1，優(yōu)選為0. 3-1:1。 按照該優(yōu)選實(shí)施方式，可以進(jìn)一步提高韌