專利名稱：一種膨脹型阻燃聚丙烯材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻燃聚丙烯材料，尤其涉及一種以坡縷石為阻燃劑制備的膨脹型阻燃聚丙烯材料。
背景技術(shù)：
阻燃劑是一類能夠阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?0世紀(jì)50年代初期，Hooker化學(xué)公司用反應(yīng)性單體氯茵酸研制出阻燃不飽和聚酯，這一研究工作開(kāi)辟了阻燃領(lǐng)域的新途徑，隨后新的含溴和/或磷的反應(yīng)型阻燃單體不斷出現(xiàn)。60年代相繼研制出了多種適用于熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑，其中大部分為溴系。20世紀(jì)70年代初至80年代中期，這類阻燃劑的生產(chǎn)和應(yīng)用得到蓬勃發(fā)展。自1986年以來(lái)，阻燃領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展了多溴二苯醚類阻燃劑的毒性與環(huán)境問(wèn)題的爭(zhēng)議，促進(jìn)了十溴二苯醚類新型替代品(包括膨脹型阻燃劑及無(wú)鹵阻燃劑)的研究與開(kāi)發(fā)。但是隨著對(duì)阻燃要求的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，阻燃劑的無(wú)鹵化、抑煙及減毒已成為當(dāng)前和今后阻燃研究領(lǐng)域的前沿性課題，要求開(kāi)發(fā)出性能更優(yōu)異、效果更好、更環(huán)保的新型阻燃劑。
目前，高分子材料常用的阻燃劑中，鹵素阻燃劑雖然阻燃效果好，阻燃機(jī)理也清楚，但其處理過(guò)的材料燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體及大量煙霧，從而污染環(huán)境；而無(wú)機(jī)添加劑要達(dá)到阻燃目的通常需要高的添加量，從而嚴(yán)重影響了高聚物的性能；磷系阻燃劑主要用于含氧高聚物，也有較大的局限性，故均不是理想的添加劑。因此，開(kāi)發(fā)新的無(wú)鹵阻燃體系成為阻燃領(lǐng)域的一大課題，膨脹型阻燃劑(IFR)也應(yīng)運(yùn)而生。IFR一般是以P、N、C為主要核心成分的復(fù)合阻燃劑，可用于多種易燃聚合物。添加IFR的聚合物燃燒時(shí)會(huì)在表面上形成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防融滴的作用，且無(wú)鹵、低煙、低毒、無(wú)腐蝕性氣體。因此，膨脹阻燃技術(shù)已成為非?；钴S的阻燃研究領(lǐng)域之一。
凹凸棒石又稱坡縷石或坡縷縞石，是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，由于形成條件苛刻，因而是世界性稀缺的環(huán)境礦物材料。坡縷石密度低(2.31-2.37)，顏色較淡，與高分子復(fù)合后不會(huì)嚴(yán)重影響其重量和透明性；坡縷石硬度在2-2.5，容易加工成納米-微米級(jí)顆粒；其多孔和中空結(jié)構(gòu)為化學(xué)改性和材料復(fù)合創(chuàng)造了條件；坡縷石粘土具有優(yōu)良的吸附、脫色、離子交換、熱穩(wěn)定、抗鹽、膠凝、造漿和高溫相變等性能，用途十分廣泛；坡縷石的微孔結(jié)構(gòu)，使其對(duì)氣體有著強(qiáng)吸附作用，中空隔熱絕熱能夠阻斷熱的傳遞，它的吸水和保水性能，在高溫下能產(chǎn)生水蒸氣阻斷氧氣，坡縷石本身不揮發(fā)，效果持久、價(jià)格低廉、煙霧小，兼有阻燃、抑煙和降低有毒氣體的功能。所以坡縷石是理想的無(wú)公害阻燃材料。
聚丙烯(PP均聚物及共聚物)是全球產(chǎn)量最大的樹(shù)脂之一，它們被廣泛應(yīng)用于包裝、紡織物、建材、汽車、電子、辦公用品及日用品等很多行業(yè)。特別是近年來(lái)，新的催化劑、改性填料和新的混配工藝使聚丙烯的剛性、韌性、耐熱性、光潔度及高溫承載性能都得到了改善，這使得聚丙烯已在以前為ABS、熱塑性聚氨酯和玻璃纖維增強(qiáng)塑料所占據(jù)的領(lǐng)域(如汽車車身、結(jié)構(gòu)管道等)爭(zhēng)得一席之地。但是聚丙烯氧指數(shù)低，只有18，容易燃燒且燃燒發(fā)熱量大，產(chǎn)生的熔滴又極易傳播火焰，因而阻燃聚丙烯倍受青睞。但是目前與其它工程塑料相比，阻燃聚丙烯所占比例較低，且大多數(shù)以鹵系阻燃為主。含鹵阻燃劑在阻燃過(guò)程中產(chǎn)生的煙霧大而且有毒，給人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成了“二次危害”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑與聚丙烯混煉，提供一種高效、價(jià)廉、低毒、低煙、無(wú)環(huán)境污染的膨脹型阻燃聚丙烯材料。
本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成。
所述膨脹型阻燃劑為高分子量的多聚磷酸胺或季戊四醇；所述膨脹型阻燃劑為高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇，其中多聚磷酸胺和季戊四醇的重量比為1∶0.1～1∶10。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，主要以天然坡縷石為阻燃劑混煉而成，具有良好的阻燃性能。經(jīng)測(cè)定本發(fā)明的復(fù)合阻燃材料的氧指數(shù)可達(dá)到28以上，燃燒性能為UL94-0～UL94-1級(jí)。同時(shí)坡縷石阻燃劑以無(wú)機(jī)物為主，燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體，環(huán)保、無(wú)污染。
2、本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，添加了以P、N、C為主要核心成分的膨脹型阻燃劑，在混煉過(guò)程中受熱催化，在聚合物表面上形成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防融滴的作用，從而使阻燃聚丙烯材料具有阻燃、隔氧、消煙和防滴落四重功效，且無(wú)鹵、低煙、低毒、無(wú)腐蝕性氣體、環(huán)保、無(wú)污染。
3、本發(fā)明采用的坡縷石阻燃劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，從而大大降低了阻燃材料的成本，對(duì)阻燃材料的工業(yè)化生產(chǎn)有巨大的推動(dòng)作用。
4、本發(fā)明膨脹型阻燃聚丙烯材料的制備，各成分以機(jī)械參混的方式充分混勻后，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明膨脹型阻燃聚丙烯材料的阻燃效果。
實(shí)施例1、先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目(顆粒度為0.26-2.um)，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺、聚丙烯按1∶1∶1的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28；燃燒性能為UL94-2級(jí)。
實(shí)施例2先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、季戊四醇、聚丙烯按1∶1∶1的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28；燃燒性能為UL94-2級(jí)。
實(shí)施例3先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶0.1)、聚丙烯按1∶2∶3的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-1級(jí)。
實(shí)施例4先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶0.5)、聚丙烯按1∶8∶4的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
實(shí)施例5先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶0.8)、聚丙烯按1∶10∶15的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到29，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
實(shí)施例6先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶1)、聚丙烯按1∶6∶12的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
實(shí)施例7先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶3)、聚丙烯按1∶4∶8的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
實(shí)施例8先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶5)、聚丙烯按1∶10∶10的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
實(shí)施例9先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶8)、聚丙烯按1∶8∶12的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
實(shí)施例10先將天然坡縷石精選后粉碎至100～5000目，再將坡縷石粉體、高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的混合物(混合物中高分子量的多聚磷酸胺與季戊四醇的重量比為1∶10)、聚丙烯按1∶5∶20的重量比以機(jī)械摻混的方式混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得膨脹型阻燃聚丙烯材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于它是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成。
2.如權(quán)利要求1所述的膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于所述膨脹型阻燃劑為高分子量的多聚磷酸胺或季戊四醇。
3.如權(quán)利要求1所述的膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于所述膨脹型阻燃劑為高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇，其中高分子量的多聚磷酸胺和季戊四醇的重量比例為1∶0.1～1∶10。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種膨脹型阻燃聚丙烯材料，它是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體、膨脹型阻燃劑、聚丙烯以1∶1∶1～1∶10∶20的重量比混合均勻，以常規(guī)的煉塑工藝混煉而成。本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯材料，氧指數(shù)可達(dá)到28以上，燃燒性能為UL94－0～UL94－1級(jí)；同時(shí)由于添加了以P、N、C為主要核心成分的膨脹型阻燃劑，在混煉過(guò)程中受熱催化，在聚合物表面上形成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防融滴的作用，且無(wú)鹵、低煙、低毒、無(wú)腐蝕性氣體、環(huán)保、無(wú)污染。本發(fā)明的膨脹型阻燃聚丙烯主要應(yīng)用于家用電器制造業(yè)、家具制造業(yè)、汽車制造業(yè)及建筑材料等領(lǐng)域，較為集中的是用來(lái)做小的電器配件、汽車配件等。
文檔編號(hào)C08K5/053GK1923882SQ20061010453
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者雷自強(qiáng), 管潔, 張哲 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)