專利名稱：協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃聚丙烯材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是一種通用塑料，具有良好的力學(xué)性能、加工性能、耐化學(xué)腐蝕性和電絕緣性，質(zhì)輕且無毒，廣泛應(yīng)用于汽車零部件、建筑用材料、家用電器、電子及包裝材料等方面，使用量迅猛增長。但是聚丙烯也有一些缺陷，例如聚丙烯(PP)屬于易燃材料，其氧指數(shù)只有17-18%，并且燃燒過程中形成大量的熔滴，火災(zāi)危險性很大，限制了聚丙烯(PP)在阻燃要求較高的場合的使 用。因此，非常有必要對聚丙烯(PP)進(jìn)行阻燃改性，擴(kuò)大聚丙烯(PP)的應(yīng)用場合。最實(shí)用經(jīng)濟(jì)的方法是在聚丙烯(PP)中添加阻燃劑。聚丙烯(PP)常用的阻燃劑主要有三大類，分別是金屬氫氧化物、含鹵阻燃劑(尤其是含溴阻燃劑)和膨脹型阻燃劑。金屬氫氧化物，如氫氧化鋁和氫氧化鎂等無機(jī)化合物，具有無毒、無污染和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但是其阻燃效率很低，通過需要添加量較大(一般情況下為50-60%wt)才能達(dá)到所需的阻燃等級，并且其與基材的相容性較差，大量的添加對材料的力學(xué)性能有很大的損害，從而限制了其在材料阻燃改性中的應(yīng)用。含鹵阻燃劑，尤其是溴系阻燃劑具有較好的阻燃效果，是目前阻燃效率較高的一類產(chǎn)品，并且性價比較較高，應(yīng)用較為廣泛，其與三氧化二銻(Sb2O3)的復(fù)配體系后更能體現(xiàn)良好的阻燃性能，但是該類阻燃劑在燃燒時會釋放出大量的有毒有害的氣體，例如鹵化氫、二噁英等氣體，腐蝕周圍的物品并造成環(huán)境的二次污染，嚴(yán)重危害民眾的生命安全和環(huán)境安全。隨著《RoHS指令》等法規(guī)的頒布和民眾環(huán)保意識的逐步提高，含鹵阻燃劑體系逐漸遭到禁用。因此，人們開始尋求適合于高分子材料的環(huán)保、高效、無鹵、低毒、低煙的阻燃劑。磷-氮類膨脹型阻燃劑(IFR)被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的環(huán)保型阻燃劑，并且已經(jīng)成為研究開發(fā)的熱點(diǎn)。膨脹型阻燃劑(IFR)常以磷-氮為主要阻燃元素，在燃燒時能形成膨脹炭層，起到阻隔空氣和熱量滲透的作用，從而發(fā)揮阻燃功效。最早開發(fā)的膨脹型阻燃劑為多聚磷酸銨(APP)與季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)三者的復(fù)配產(chǎn)物，對聚烯烴具有良好的阻燃性能。公開號為CN1446844A的中國發(fā)明專利申請公開了 “一種新型的膨脹型阻燃劑”，對聚烯烴有良好的阻燃性能。申請?zhí)枮?2124783.8也采用了三聚氰胺聚磷酸鹽與季戊四醇和其酯，或季戊四醇和其酯或三季戊四醇及其酯作為膨脹型阻燃劑。申請?zhí)枮?1128575.3介紹了用季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺磷酸鹽復(fù)配制備聚烯烴無鹵膨脹型阻燃齊U。公開號為CN102367306A的中國發(fā)明專利申請公開了“高效無鹵阻燃聚丙烯復(fù)合材料及制備方法”，在對聚丙烯的阻燃改性方面取得了一定的突破，但是仍然存在一定的缺陷，所用的PEPA雖然水溶性比PER小很多，但是仍然溶于水。綜上所述，目前廣泛使用的膨脹型阻燃劑還存在下述缺點(diǎn):1、阻燃效率低，添加阻燃劑的量較大，通常需要添加30%的阻燃劑；2、與基材的相容性較差，對基材的力學(xué)性能損害較大；3、膨脹型阻燃劑的水溶性較大，不適用于長期與水接觸?；谏鲜鲈?，膨脹型阻燃劑在聚丙烯復(fù)合材料中的應(yīng)用范圍大大縮小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述缺點(diǎn)，提供了協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，主要解決了膨脹型阻燃劑阻燃效率低、水溶性大的問題，本發(fā)明的無鹵阻燃劑具有不溶于水、添加量小、阻燃效率高，對材料的力學(xué)性能影響小等優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于包括70-82%的聚丙烯、17-30%的膨脹型阻燃劑、0-5%的阻燃協(xié)同作用劑、
0.1-0.5%的抗氧劑、0.1-0.5%的潤滑劑及0-0.5%的抗滴落劑，它們?yōu)橹亓堪俜直取Ｋ龅呐蛎浶妥枞紕┯啥嗑哿姿崴徜@(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)與磷-氮型成炭劑(PPEPA)所組成；所述的多聚磷酸酸銨(APP)為高聚合度結(jié)晶II型聚磷酸銨，高聚合度結(jié)晶II型聚磷酸銨的結(jié)構(gòu)式為:
權(quán)利要求
1.一種協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于包括70-82%的聚丙烯、17-30%的膨脹型阻燃劑、0-5%的阻燃協(xié)同作用劑、0.1-0.5%的抗氧劑、0.1-0.5%的潤滑劑及0-0.5%的抗滴落劑，它們?yōu)橹亓堪俜直取?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的膨脹型阻燃劑由多聚磷酸酸銨(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)與磷-氮型成炭劑(PPEPA)所組成；所述的多聚磷酸酸銨(APP)為高聚合度結(jié)晶II型聚磷酸銨，高聚合度結(jié)晶II型聚磷酸銨的結(jié)構(gòu)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述磷-氮型成炭劑(PPEPA)是由多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAP I)與籠狀季戊四醇磷酸酯(PEPA)反應(yīng)得到，所述的磷-氮型成炭劑(PPEPA)的結(jié)構(gòu)式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的阻燃協(xié)同作用劑由氧化鑭或硬脂酸鑭或碳酸鑭或氧化鈰或分子篩的一種或幾種復(fù)合組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的膨脹型阻燃劑為磷-氮型成炭劑(PPEPA)與多聚磷酸銨(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)的比例為6:1-1:6。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑為1010抗氧劑或168抗氧劑中的一種或者二者的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鋅或硬脂酸鈣或聚丙烯蠟或油酸酰胺或芥酸酰胺和N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)中的一種或幾種混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的抗滴落劑為聚烯烴包覆改性的聚四氟乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求書I所述 的協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于按步驟如下: 步驟一 按配方比例將聚丙烯和潤滑劑投入到高速混合機(jī)中混合5-10分鐘； 步驟二 接著按照配方比例將膨脹型阻燃劑、阻燃協(xié)同作用劑、抗氧劑及抗滴落劑投入到高速混合機(jī)內(nèi)混合5-15分鐘，然后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造?；蛴秒p輥混煉機(jī)混合均勻，得到膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于包括70-82%的聚丙烯、17-30%的膨脹型阻燃劑、0-5%的阻燃協(xié)同作用劑、0.1-0.5%的抗氧劑、0.1-0.5%的潤滑劑及0-0.5%的抗滴落劑，它們?yōu)橹亓堪俜直?。其?yōu)點(diǎn)為阻燃劑組合物的添加量為18-25%，阻燃級別達(dá)到V-0級(3.2mm)；與含鹵阻燃劑相比，該協(xié)同膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料具有發(fā)煙量小、煙密度低、有毒有害氣體釋放量小、阻燃效率高。
文檔編號C08L23/12GK103232635SQ201310121879
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者馮才敏, 梁敏儀, 黃健光, 劉洪波 申請人:順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院