專利名稱：一種阻燃耐低溫聚丙烯材料及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃塑料，特別涉及一種阻燃耐低溫聚丙烯材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)具有密度小，耐熱性、剛性和硬度高.加工性能優(yōu)良，制品無毒、無味 及光澤好等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但聚丙烯本身不阻燃、低溫易脆斷限制了聚 丙烯在有此類要求的產(chǎn)品中應(yīng)用。公開號為CN 1134435A的發(fā)明專利中提到通過在聚烯烴中加入大量的經(jīng)表面處 理過的氫氧化鎂并加入適量耐低溫改進劑和加入較少量的改性氫氧化鎂并加入一定量阻 燃劑和適量耐低溫改進劑來實現(xiàn)聚丙烯的阻燃耐低溫。上述發(fā)明雖然實現(xiàn)了聚烯烴的阻燃和耐低溫，但是卻大大降低了材料的拉伸伸長 率，改變了材料的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服聚丙烯的不阻燃及低溫易脆斷缺點，本發(fā)明的首要目的在于提供一種阻 燃耐低溫聚丙烯材料。所述阻燃耐低溫聚丙烯材料既改善了聚丙烯的阻燃性及耐低溫性， 又具備優(yōu)良的力學(xué)性能，同時不影響產(chǎn)品的加工性能。本發(fā)明的再一目的在于提供一種阻燃耐低溫聚丙烯材料的制備方法。為解決上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種阻燃耐低溫聚丙烯材料包括如下組分50-75重量份的聚丙烯；15-25重量份的阻燃劑；10-25重量份的熱塑性彈性體；0.2-0. 5重量份的抗氧劑。所述聚丙烯為熔融指數(shù)1. 0-40. Og/lOmin的共聚丙烯，尤其是熔融指數(shù) 5. 0-25. 0g/10min的乙烯嵌段共聚聚丙烯。所述阻燃劑為聚磷酸銨，尤其是經(jīng)過表面處理的聚磷酸銨，更優(yōu)為微膠囊化處理 的聚磷酸銨。所述熱塑性彈性體為聚烯烴類熱塑性彈性體ΤΡ0，尤其是橡膠含量為10% 50% 的聚烯烴類熱塑性彈性體ΤΡ0，更優(yōu)為橡膠含量為25% -40%的聚烯烴類熱塑性彈性體 TPO。所述抗氧劑為酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑或二者混合，優(yōu)選為1010、168、 B215。一種阻燃耐低溫聚丙烯材料的制造方法，其特征在于將50-75重量份聚丙烯與 15-25重量份的阻燃劑，10-25重量份熱塑性彈性體和0. 2-0. 5重量份的抗氧劑，通過高速混合機混合，裝入一臺裝備有多級加熱區(qū)帶的雙螺桿擠出機，均勻分散擠出造粒得阻燃耐 低溫聚丙烯材料。所述雙螺桿擠出機溫度為一區(qū)160-165°C、二區(qū)165_170°C、三區(qū)170_175°C、 四區(qū) 175-180°C、五區(qū) 180-185°C、六區(qū) 180_185°C、七區(qū) 175_180°C、八區(qū) 170_175°C、九區(qū) 165-170°C、十區(qū) 165-170°C、機頭 160_165°C。本發(fā)明阻燃耐低溫聚丙烯材料可以用于汽車安全氣囊、控制電線擰套以及各種戶 外電線電纜護套等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和有益技術(shù)效果本發(fā)明聚丙烯材料的阻燃性達到UL94-3. 2mm V0,而且耐低溫_20°C，拉伸強度大 于18MPa，拉伸伸長率大于200%，彎曲強度不小于22MPa，取得如此效果主要在于制備過程 中1、在聚丙烯中加入阻燃劑，使材料具有良好的阻燃性，達到UL94_3.2mm V0.當(dāng)阻 燃劑添加量少于15重量份，無法達到阻燃效果UL94-3. 2mm V0,當(dāng)阻燃劑添加量高于25重 量份將大大降低材料的拉伸及耐低溫性能。微膠囊化的聚磷酸銨與聚丙烯有很好的相容 性，能很好的分散，起到好的阻燃效果，聚磷酸銨具有低煙、無毒的優(yōu)點，燃燒時不產(chǎn)生有毒 物質(zhì)，是對環(huán)境有良好保護的無鹵阻燃劑。2、加入TPO熱塑性彈性體，使得聚丙烯耐低溫大幅度提高，一般在0°C就容易脆斷 的聚丙烯，在改性后-20°C都具有良好的物理性能。根據(jù)銀紋-剪切帶理論，其內(nèi)在原因 是分散相的橡膠微粒吸收和分散了大量的應(yīng)力集中點和沖擊能，當(dāng)材料受到外力強大沖擊 時，在聚丙烯中引發(fā)大量的銀紋和誘發(fā)剪切帶，隨著銀紋在其周圍支化吸收大量的沖擊能 量。同時由于大量銀紋之間應(yīng)力的相互干擾，降低了銀紋端的應(yīng)力，阻礙了銀紋的進一步發(fā) 展，使聚丙烯的增韌大大提高。熱塑性彈性體粒子的均勻分布，TPO中的橡膠組分，在受力 時通過彈性緩沖消耗大量的能量；即便是在低溫情況下，也能有良好的韌性，起到耐低溫效 果。TPO加入少于10份時無法達到耐低溫要求，高于25份又會使阻燃性難以達到要求。3、抗氧劑的作用是減少加工過程由于熱、氧、剪切等對樹脂性能的影響。4、聚丙烯、阻燃劑、TPO以及抗氧劑通過雙螺桿均勻分散擠出，阻燃劑作為剛性粒 子，能夠起到提高體系的拉伸和彎曲強度作用，但會降低體系的拉伸伸長率；TPO作為柔性 樹脂能有效提高體系的柔韌性，能大大提高體系拉伸伸長率，但對拉伸強度和彎曲強度具 有不利的影響。通過剛性粒子與柔性樹脂的復(fù)配比例的控制，使之均勻分散，使體系性能得 到均衡，既具備高的拉伸強度和拉伸伸長率又具有高的彎曲強度。5、本發(fā)明采用多級加熱使物料在相對較低的溫度充分的受熱，在更小的剪切下均 勻分散，使材料物理性能更加優(yōu)異。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例一將75kg的乙烯嵌段共聚聚丙烯(韓國曉星，J740)，熔融指數(shù)為25.0g/10min、 15kg的微膠囊化聚磷酸銨(世安化工，F(xiàn)R-CH-3)、10kg的TPO熱塑性彈性體(三菱化學(xué)， THERM0RUN3981B/N)，橡膠含量為40%和0. 2kg的1010 (瑞士汽巴)，通過高速混合機，高
4速混合30秒使其預(yù)混均勻，再通過有多級加熱區(qū)帶的雙螺桿擠出機，均勻分散擠出造粒 制得阻燃耐低溫聚丙烯材料。雙螺桿擠出機溫度為一區(qū)160-165°C、二區(qū)165-170°C、三 區(qū) 170-175 "C、四區(qū) 175-180 "C、五區(qū) 180-185 "C、六區(qū) 180-185"C、七區(qū) 175-180 "C、八區(qū) 170-175°C、九區(qū) 165-170°C、十區(qū) 165_170°C、機頭 160_165°C。將制備得到的粒狀阻燃耐低溫聚丙烯材料，通過注塑機進行制樣，拉伸性能按GB/ T1040-92中I型樣條制樣，彎曲強度樣條尺寸為80mmX IOmmX 4mm，缺口沖擊樣條尺寸為 80mmX10mmX4mm，缺口類型為C型缺口。所制的樣條并根據(jù)以下測試方法進行測試?yán)鞆姸燃袄鞌嗔焉扉L率性按照GB/T 1040-92進行拉伸強度與拉伸斷裂伸長 率測定。拉伸速度采用50mm/min。彎曲強度按照GB/T 1042-79測定。耐低溫性，將實驗樣條在_20°C下放置48小時，然后按照GB/T 1043-93測定缺口 沖擊強度；缺口沖擊強度是缺口試樣在沖擊負(fù)荷作用下，破壞時吸收的沖擊能量與試樣缺 口處的原始橫截面積之比，是通過試樣破壞時單位面積所吸收的能量衡量材料沖擊韌性的 方法。材料低溫缺口沖擊強度能夠反映材料低溫情況下韌性的好壞。阻燃性按照UL94VE方法測定厚度為3. 2mm。實施例二 原料50kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為40. 0g/10min、25kg的微膠囊化聚磷酸 銨、25kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為50%和0. 5kg的B215(瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例三原料60kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為5. 0g/10min、20kg的微膠囊化聚磷酸 銨、20kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為25%和0. 3kg的168 (瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例四原料55kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為20. 0g/10min、15kg的微膠囊化聚磷酸 銨、15kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為40%和0. 3kg的168 (瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例五原料70kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為10. 0g/10min、20kg的微膠囊化聚磷酸 銨、15kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為30%和0. 4kg的B215(瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例六原料60kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為15. 0g/10min、15kg的微膠囊化聚磷酸 銨、25kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為35%和0. 5kg的1010 (瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例七原料65kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為15. 0g/10min、20kg的微膠囊化聚磷酸 銨、20kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為20%和0. 3kg的168 (瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。
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實施例八原料65kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為35. Og/lOmin、15kg的微膠囊化聚磷酸 銨、20kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為45%和0. 2kg的B215(瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例九原料70kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為25. 0g/10min、20kg的微膠囊化聚磷酸 銨、15kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為15%和0. 2kg的168 (瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。實施例十原料50kg的嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為30. 0g/10min、17. 5kg的微膠囊化聚磷 酸銨、17. 5kg的TPO熱塑性彈性體，橡膠含量為45%和03kg的B215(瑞士汽巴)。各原料型號購買廠家同實施例一，制備方法及測試方法如實施例一。表1實驗結(jié)果
權(quán)利要求
一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于由以下組分組成50 75重量份的聚丙烯；15 25重量份的阻燃劑；10 25重量份的熱塑性彈性體；0.2 0.5重量份的抗氧劑；所述聚丙烯為熔融指數(shù)1.0 40.0g/10min的共聚丙烯；所述阻燃劑為聚磷酸銨；所述熱塑性彈性體為聚烯烴類熱塑性彈性體TPO；所述抗氧劑為酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑或二者混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于所述聚丙烯為熔 融指數(shù)5. 0-25. 0g/10min的乙烯嵌段共聚聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于所述聚磷酸銨是 經(jīng)過表面處理的聚磷酸銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于所述聚磷酸銨為 微膠囊化處理的聚磷酸銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于所述聚烯烴類熱 塑性彈性體TPO中橡膠含量為10% 50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于所述聚烯烴類熱 塑性彈性體TPO中橡膠含量為25% -40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料，其特征在于所述抗氧劑為 1010、168 或B215。
8.一種阻燃耐低溫聚丙烯材料的制造方法，其特征在于包括如下步驟將50-75重量 份聚丙烯與15-25重量份的阻燃劑，10-25重量份熱塑性彈性體和0. 2-0. 5重量份的抗氧 劑，通過高速混合機混合，再裝入有多級加熱區(qū)帶的雙螺桿擠出機中，均勻分散擠出造粒得 阻燃耐低溫聚丙烯材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料的制造方法，其特征在于，所述 雙螺桿擠出機溫度為一區(qū)160-165°C、二區(qū)165-170°C、三區(qū)170_175°C、四區(qū)175_180°C、 五區(qū) 180-185°C、六區(qū) 180-185°C、七區(qū) 175_180°C、八區(qū) 170_175°C、九區(qū) 165_170°C、十區(qū) 165-170°C、機頭 160-165°C。
10.權(quán)利要求1所述的一種阻燃耐低溫聚丙烯材料在制備汽車安全氣囊、控制電線擰 套以及戶外電線電纜護套中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃耐低溫聚丙烯材料及制備方法和應(yīng)用，該材料是由50-75重量份的共聚丙烯，15-25重量份的阻燃劑，10-25重量份的熱塑性彈性體，0.2-0.5重量份的抗氧劑組成，其制備方法是將各組分通過高速混合機混合，裝入一臺裝備有多級加熱區(qū)帶的雙螺桿擠出機，均勻分散擠出造粒得到阻燃耐低溫聚丙烯材料，本發(fā)明聚丙烯材料的阻燃性達到UL94-3.2mm V0，而且耐低溫-20℃，拉伸強度大于18MPa，拉伸伸長率大于200％，彎曲強度不小于22MPa，本發(fā)明阻燃耐低溫聚丙烯材料可以用于汽車安全氣囊、控制電線擰套以及各種戶外電線電纜護套等。
文檔編號B29C47/92GK101974195SQ201010505358
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者周開德, 徐偉, 蔣文真, 諸泉, 謝懷興 申請人:廣州市合誠化學(xué)有限公司