一種高阻燃聚丙烯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高阻燃聚丙烯材料及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯是五大通用樹脂之一，具有質(zhì)量輕、易加工、耐化學(xué)藥品等優(yōu)良特性，在化 工、電器、包裝等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，隨著聚丙烯在建筑、汽車、船舶和電子電 器絕緣材料等行業(yè)的需求日益增大，人們對其阻燃性能的要求也越來越高。聚丙烯本身屬 于易燃材料，其氧指數(shù)僅為17%~18%，且其成炭率低，燃燒時容易產(chǎn)生熔滴，會使周圍的可 燃物也起燃，所以在很多應(yīng)用場合都要求對其進(jìn)行阻燃改性。
[0003] 目前，常見的阻燃聚丙烯材料通常為鹵-銻阻燃體系，兼具有氣相阻燃和固相阻 燃機理。將溴系阻燃劑和銻系阻燃劑加入到聚丙烯樹脂中，當(dāng)聚丙烯受熱裂解時，首先是溴 系阻燃劑自身受熱分解，釋放出自由基抑制劑HBr，從而使燃燒中斷或延緩鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)， HBr與Sb2O3反應(yīng)生成細(xì)微粒子的SbOBr，它能促進(jìn)自由基相互結(jié)合以終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，同時還 產(chǎn)生大量惰性氣體或高密度蒸汽，惰性氣體可稀釋氧和氣態(tài)可燃產(chǎn)物，并降低此可燃?xì)獾?溫度，致使燃燒終止，高密度蒸汽則可覆蓋于可燃?xì)怏w上，將可燃?xì)怏w與空氣隔絕，因而使 燃燒室息，達(dá)到阻燃的目的。然而，傳統(tǒng)鹵-銻體系阻燃聚丙烯材料，阻燃體系對材料力學(xué) 性能影響較大，如韌性大大降低，耐熱性降低(熱變形溫度、球壓溫度降低)，此外由于添加 的阻燃劑的量較多，造成阻燃劑耐析出性能相對較差。因此，亟需開發(fā)一種新型的高阻燃聚 丙烯材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高阻燃聚丙烯材料及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種高阻燃聚丙烯材料，由以下質(zhì)量份的原料組成： 均聚聚丙烯粒料：60~75份； 均聚聚丙烯粉料：5~15份； 溴系阻燃劑：10~20份； 銻系阻燃劑：3~8份； 阻燃協(xié)效劑~3份； 降溫母粒：〇~10份； 增韌劑：〇~3份； 潤滑劑：〇~1份； 紫外線吸收劑：〇~1份； 抗氧劑：〇~1份。
[0006] 所述溴系阻燃劑為四溴雙酚A、四溴雙酚A雙（2, 3-二溴丙基）醚、十溴二苯乙烷、 六溴環(huán)十二烷、三（2,3_二溴丙基)異三聚氰酸酯、十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、六溴苯、四溴 雙酚S雙（2, 3-二溴丙基）醚、雙（2, 3-二溴丙基）反丁烯二酸酯、六溴苯、二（2,4,6_三溴 苯氧基）乙烷中的至少一種。
[0007] 所述銻系阻燃劑為三氧化二銻、五氧化二銻、銻酸鈉中的至少一種。
[0008] 所述阻燃協(xié)效劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸酯阻燃劑、硅系阻燃劑、鎂鋁水滑石、 氯化聚乙烯、納米級阻燃劑、氮系阻燃劑中的至少一種。
[0009] 所述溴系阻燃劑、銻系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑的質(zhì)量比為（5~30) :5 : (1~2)。
[0010] 所述增韌劑為熱塑性彈性體。
[0011] 所述潤滑劑為硬脂酸、乙撐雙硬脂酰胺、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硅酮粉中 的至少一種。
[0012] 所述紫外線吸收劑為苯并三唑類、苯酮類、水楊酸酯類、取代丙烯腈類、三嗪類、受 阻胺類紫外線吸收劑中的至少一種。
[0013] 所述抗氧化劑為2,6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙（3,5_三級丁基-4-羥基苯基)硫 醚、四[β- (3, 5-三級丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸雙酯、Ν，Ν' -雙 [β- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰]肼、二縮三乙二醇雙[β- (3-叔丁基-4-羥 基-5-甲基苯基）丙酸酯]、β- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯、三（2， 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯、硫代二丙酸雙月桂酯中的至少一種。
[0014] 對應(yīng)上述配方體系的高阻燃聚丙烯材料的制備方法，包括以下步驟： 1) 將均聚聚丙烯粉料、溴系阻燃劑、銻系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、降溫母粒、增韌劑、潤滑 劑、紫外線吸收劑和抗氧劑按配比配制好后加入臥式攪拌桶，50~60°C預(yù)混合20~50min， 充分預(yù)混合均勻，再按照實際生產(chǎn)需要分稱包裝； 2) 將均聚聚丙烯粒料和步驟1)預(yù)混合均勻的物料加入高速攪拌桶，攪拌1~2min ; 3) 將物料加入到雙螺桿擠出機中，進(jìn)行高溫混煉剪切，再經(jīng)過水冷卻后拉條、切粒，得 到高阻燃聚丙烯材料。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 1) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料阻燃性能優(yōu)異，自熄性良好，耐老化性能優(yōu)異，能夠在戶 外長期使用，絕緣性能好，其制件能絕緣性好，耐熱性好，不易受熱變形，加工流動性優(yōu)異， 易成型； 2) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料以均聚聚丙烯樹脂為基材，賦予了材料優(yōu)異的流動性， 適合注塑各類產(chǎn)品，價格便宜，同時具有較好的剛性，注塑制件不易變形，具有中等的彎曲 模量，材料有一定的收縮性，提高了制件組裝時的緊密度，均聚聚丙烯的收縮率稍低，保證 了制件的穩(wěn)定性； 3) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料中添加有少量均聚聚丙烯粉體，其在阻燃助劑預(yù)混合過 程中可以促使阻燃劑分散均勻，提高了預(yù)分散效果； 4) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料選用溴-銻阻燃體系，添加量少，阻燃效果好且穩(wěn)定； 5) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料中添加了阻燃協(xié)效劑，可以在燃燒過程中與溴-銻阻燃 劑發(fā)揮協(xié)效作用，提高了阻燃性能，且更加穩(wěn)定、高效； 6) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料中添加了降溫母粒，可以提高產(chǎn)品的流動性和阻燃性 能，在不影響產(chǎn)品性能的情況下，可以降低阻燃劑添加量，降低成本； 7) 本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料中添加了增韌劑，降低了復(fù)合材料脆性，提高復(fù)合材料 抗沖擊性能； 8)本發(fā)明的高阻燃聚丙烯材料中添加了潤滑劑、紫外線吸收劑和抗氧劑，可以改善阻 燃聚丙烯材料的加工性能，提高了制件的耐熱性和耐老化性，增加了制件對紫外線的耐受 力。
【具體實施方式】
[0016] -種高阻燃聚丙烯材料，由以下質(zhì)量份的原料組成： 均聚聚丙烯粒料：60~75份； 均聚聚丙烯粉料：5~15份； 溴系阻燃劑：10~20份； 銻系阻燃劑：3~8份； 阻燃協(xié)效劑~3份； 降溫母粒：〇~10份； 增韌劑：〇~3份； 潤滑劑：〇~1份； 紫外線吸收劑：〇~1份； 抗氧劑：〇~1份。
[0017] 優(yōu)選的，所述均聚聚丙烯粒料的熔融指數(shù)為8~15g/10min，彎曲模量為 1000 MPa ~1350MPa。
[0018] 優(yōu)選的，所述均聚聚丙稀粉料的恪融指數(shù)為10~30g/10min。
[0019] 優(yōu)選的，所述溴系阻燃劑為四溴雙酚A、四溴雙酚A雙（2, 3-二溴丙基）醚、十溴二 苯乙烷、六溴環(huán)十二烷、三（2,3_二溴丙基)異三聚氰酸酯、十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、六溴 苯、四溴雙酚S雙（2, 3-二溴丙基）醚、雙（2, 3-二溴丙基）反丁烯二酸酯、六溴苯、二（2,4， 6_三溴苯氧基）乙烷中的至少一種。
[0020] 優(yōu)選的，所述溴系阻燃劑的熔點為100~180°c，溴含量為60%~75%，分解溫度大 于 280°C。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述銻系阻燃劑為三氧化二銻、五氧化二銻、銻酸鈉中的至少一種。
[0022] 優(yōu)選的，所述三氧化二銻、五氧化二銻、銻酸鈉的純度大于99. 5%。
[0023] 優(yōu)選的，所述阻燃協(xié)效劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸酯阻燃劑、硅系阻燃劑、鎂鋁 水滑石、氯化聚乙烯、納米級阻燃劑、氮系阻燃劑中的至少一種。
[0024] 優(yōu)選的，所述溴系阻燃劑、銻系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑的質(zhì)量比為（5~30) :5 :(1~ 2)〇
[0025] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溴系阻燃劑、銻系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑的質(zhì)量比為（20~45): 10 :(2 ~4)〇
[0026] 優(yōu)選的，所述降溫母粒是一種PP載體的過氧化物改性材料。
[0027] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述降溫母粒為東莞市威恩化工有限公司的LV-20。
[0028] 優(yōu)選的，所述增韌劑為熱塑性彈性體。
[0029] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述增韌劑為苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體（SBS)、氫化苯乙 烯-丁二烯熱塑性彈性體（SEBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（MBS)、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)、氯化聚乙烯（CPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA)、 聚烯烴彈性體（POE)中的至少一種。
[0030] 優(yōu)選的，所述潤滑劑為硬脂酸、乙撐雙硬脂酰胺、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、 硅酮粉中的至少一種。
[0031] 優(yōu)選的，所述紫外線吸收劑為苯并三唑類、苯酮類、水楊酸酯類、取代丙烯腈類、三 嗪類、受阻胺類紫外線吸收劑中的至少一種。
[0032] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述紫外線吸收劑為UV-234、UV327、UV-328、UV329、UV5411、 UV-531中的至少一種。
[0033] 優(yōu)選的，所述抗氧化劑為2,6-三級丁基-4-甲基苯酚、雙（3, 5-三級丁基-4-羥 基苯基)硫醚、四[β- (3, 5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸雙酯、 Ν，Ν' -雙[β- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰]肼、二縮三乙二醇雙[β- (3-叔丁 基-4-羥基-5-甲基苯基）丙酸酯]、β - (3, 5-二叔丁基-4-羥