一種含成炭劑的阻燃聚丙烯材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丙烯阻燃聚技術(shù)領(lǐng)域，特別是含有新型磷氮膨脹型阻燃劑阻燃聚丙烯 復(fù)合材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯（PP)是目前全球產(chǎn)量最大的樹脂之一，它被廣泛用于包裝、紡織品、建材、 汽車、電子及日用品等很多行業(yè)。當(dāng)PP應(yīng)用于室內(nèi)建材、汽車內(nèi)飾材料、電子電器材料時(shí)， 因?yàn)榫郾┍旧淼囊兹夹?，并且在燃燒時(shí)產(chǎn)生滴落現(xiàn)象，需要進(jìn)行對(duì)聚丙烯阻燃改性。
[0003] 工業(yè)上所使用的阻燃劑基本上分為無鹵和含鹵阻燃劑。含鹵阻燃劑因?yàn)槠湓谌紵?時(shí)會(huì)放出大量的毒煙和腐蝕性氣體，正在被無鹵阻燃劑逐步的替代掉。膨脹性阻燃劑因其 在阻燃的時(shí)候具有少煙，少毒，環(huán)境友好，使其在無鹵阻燃劑中膨是目前最有發(fā)展前途的一 種。在PP中添加膨脹型阻燃劑可以明顯降低PP熱裂或燃燒時(shí)生成的煙和腐蝕性氣體及有 毒產(chǎn)物量，對(duì)環(huán)境友好。傳統(tǒng)的聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯，在添加量為30%的時(shí)候氧 指數(shù)可高達(dá)30,但是并不能使的阻燃聚丙烯復(fù)合材料在燃燒時(shí)無滴落。
[0004] 本發(fā)明所要解決的問題是：現(xiàn)有技術(shù)中單純的添加聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙 烯，很難使其在燃燒的時(shí)候無滴落，材料達(dá)不到UL-94 V-O等級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決這一問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是： 本發(fā)明提供了一種阻燃型聚丙烯復(fù)合材料，在其中添加了一種成碳性能良好的新型磷 氮膨脹阻燃劑。
[0006] 本發(fā)明一種新型膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其組分以重量份計(jì)算 為： 聚丙烯100份 新型成碳型磷氮阻燃劑P-THEic 5~10份 聚磷酸銨1〇~20份 季戊四醇5~10份 相容劑5?10份 本發(fā)明所使用的聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為1. 5?10g/10min。
[0007] 本發(fā)明所使用的膨脹型阻燃劑應(yīng)用于聚丙烯的擠出過程不會(huì)有水滑情況，這種阻 燃劑含酸源、氣源、碳源，以成炭、膨脹機(jī)理起到阻燃作用。
[0008] 本發(fā)明所使用的阻燃劑為河南惠眾化工有限公司生產(chǎn)的純度為98%的阻燃劑 P-THEIC，其為無鹵阻燃劑，其含有三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，且含有較多苯環(huán)結(jié)構(gòu)的磷-氮系阻燃劑，具 有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，較高的成炭能力，以及與基體樹脂較好的相容性等性能。
[0009] 本發(fā)明所使用的相容劑為接枝率為0. 5~1%的聚丙烯接枝馬來酸酐。
[0010] 本發(fā)明一種新型膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，按照下述步 驟進(jìn)行： 將聚丙烯，P-THEIC，聚磷酸銨，季戊四醇，聚丙烯接枝馬來酸酐，混合均勻后在密煉機(jī) 180°C ~200°C下，50~200r/min轉(zhuǎn)速下熔融共混5~10分鐘后取出得到阻燃聚丙烯復(fù)合材料。 [0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果： (1)在聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯復(fù)合材料體系中，不增加阻燃劑添加量的情況 下，添加少量的P-THEIC磷氮阻燃劑，就可以使材料達(dá)到燃燒無滴落UL-94等級(jí)V-O級(jí)。
[0012] (2) P-THEIC常溫下為液態(tài)，它的加入可以提升固體阻燃劑在聚丙烯中的分散性， 還會(huì)增加阻燃聚丙烯復(fù)合材料在加工時(shí)的流動(dòng)性能，有利于加工成型，并且P-THEIC阻燃 劑的極性非常小，利于改善界面親和力，因此沖擊強(qiáng)度明顯的提高。
[0013]
【具體實(shí)施方式】： 下面的實(shí)施實(shí)例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0014] 以下實(shí)施例所采用的聚丙烯為鎮(zhèn)海煉化的T30S，熔融指數(shù)3. 8g/10min，聚丙烯接 枝馬來酸酐為上海日之升的CMG9801，接枝率為1%，聚丙烯為杭州捷爾思阻燃化工有限公 司的JLS，季戊四醇為上海凌峰化學(xué)試劑有限公司分析純。新型阻燃劑為河南惠眾化工有限 公司的P-THEIC，純度為98%。
[0015] 實(shí)施例 1-5 : 按照表1的配方將各組分混合均勻后在密煉機(jī)中190°c下，100轉(zhuǎn)/分，熔融共混10分 鐘，得到阻燃聚丙烯材料。性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0016] 對(duì)比例1 : 僅采用APP、PER阻燃體系制備阻燃聚丙烯材料。
[0017] 按照表1的配方將各組分混合均勻后，在密煉機(jī)中于190°C，100轉(zhuǎn)/分，熔融共混 10分鐘后出料，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料的性能測(cè)試結(jié)果見表2所示。
[0018] 對(duì)比例2: 僅采用P-THEIC制備阻燃聚丙烯材料。
[0019] 按照表1的配方將各組分混合均勻后，在密煉機(jī)中于190°C，100轉(zhuǎn)/分，熔融共混 10分鐘后出料，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料的性能測(cè)試結(jié)果見表2所示。
[0020] 對(duì)比例3 : 采用P-THEIC、APP、PRE阻燃體系制備阻燃聚丙烯。
[0021] 按照表1的配方將各組分混合均勻后，在密煉機(jī)中于190°C，100轉(zhuǎn)/分，熔融共混 10分鐘后出料，得到阻燃復(fù)合材料。所得材料的性能測(cè)試結(jié)果見表2所示。
[0022] 從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，阻燃劑總用量為30份不變，隨著阻燃劑P-THEIC的增 力口，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度會(huì)小幅度的減小，但是其斷裂伸長(zhǎng)率會(huì)大幅度的增加，當(dāng)P-THEIC 的含量為10份時(shí)，氧指數(shù)為30,垂直燃燒等級(jí)為V-O級(jí)，燃燒時(shí)間為2秒，即阻燃性能最好， 此時(shí)的拉伸強(qiáng)度為22. 51MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為87. 9%，彎曲強(qiáng)度為30. 96MPa。相比于單獨(dú)使 用APP、PER阻燃體系阻燃，加入了部分P-THEIC的阻燃體系，垂直燃燒等級(jí)提升了，斷裂伸 長(zhǎng)率提升，并且其200°C時(shí)熔體流動(dòng)速率也有了大幅度的提升，更有利于成型加工。有實(shí)施 例3和實(shí)施例5對(duì)比可以看出，相容劑的減少，阻燃劑和聚丙烯的相容性下降，導(dǎo)致材料的 力學(xué)性能下降。所以，在APP、PER阻燃聚丙烯材料中添加少量的P-THEIC，可以很好的增加 阻燃聚丙烯的阻燃性能，改善阻燃聚丙烯抗滴落的能力，從而達(dá)到更好的阻燃效果。
[0023] 表1阻燃聚丙烯材料配方
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于其組分以重量份計(jì)算 為： 聚丙烯100份 新型成碳型磷氮阻燃劑P-THEic 5~10份 聚磷酸銨1〇~20份 季戊四醇5~10份 相容劑5?10份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在 于聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為1. 5?10g/10min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在 于阻燃劑P-THEIC為其含有三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，且含有較多苯環(huán)結(jié)構(gòu)的磷-氮系阻燃劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料，其特征在 于相容劑為接枝率為〇. 5~1%的聚丙烯接枝馬來酸酐。
5. 權(quán)利要求1所述的一種膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，按照下 述步驟進(jìn)行： 將聚丙烯，P-THEIC，聚磷酸銨，季戊四醇，聚丙烯接枝馬來酸酐，混合均勻后在密煉機(jī) 180°C ~200°C下，50~200r/min轉(zhuǎn)速下熔融共混5~10分鐘后取出得到阻燃聚丙烯復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明一種含成炭劑的阻燃聚丙烯材料及制備方法，涉及丙烯阻燃聚技術(shù)領(lǐng)域。其組分包括聚丙烯、成碳型磷氮阻燃劑P-THEIC、聚磷酸銨、季戊四醇和相容劑。本發(fā)明在聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯復(fù)合材料體系中，不增加阻燃劑添加量的情況下，添加少量的P-THEIC磷氮阻燃劑，就可以使材料達(dá)到燃燒無滴落UL-94等級(jí)V-0級(jí)。P-THEIC常溫下為液態(tài)，它的加入可以提升固體阻燃劑在聚丙烯中的分散性，還會(huì)增加阻燃聚丙烯復(fù)合材料在加工時(shí)的流動(dòng)性能，有利于加工成型，并且P-THEIC阻燃劑的極性非常小，利于改善界面親和力，因此沖擊強(qiáng)度明顯的提高。
【IPC分類】C08K13-02, C08K3-32, C08K5-49, C08L23-14, C08L51-06, C08K5-053, C08L23-12
【公開號(hào)】CN104558832
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410819537
【發(fā)明人】宋艷, 蔣明訪, 李錦春, 張?chǎng)? 鄒國(guó)享
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日