一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料及其制備方法，其是由聚丙烯100份、交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物10~25份、環(huán)保阻燃劑25~35份、馬來酸酐0.1~0.3份、抗氧劑0.2~0.5份、潤滑劑0.5~1.5份經(jīng)混合、擠出造粒制備而成；所述交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物是由100份乙烯-α烯烴共聚物、0.6~2.8份交聯(lián)引發(fā)劑、0.3~0.45份抗氧劑和0.3~0.45份潤滑劑進(jìn)行混合、熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒制得。本發(fā)明采用原位兩步法制備的聚丙烯材料比現(xiàn)有的一步法共混制備出的阻燃聚丙烯材料的增韌效果更優(yōu)，并可達(dá)UL94阻燃V0等級，力學(xué)性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于家電、電子電氣等行業(yè)。
【專利說明】一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料及其制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及塑料改性領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
聚丙烯(PP)是目前用量最大的廉價通用塑料之一，具有很多優(yōu)異的特性，如:來源廣、價格低、密度小、無毒、易加工等，因而廣泛應(yīng)用于汽車、家電、電子電氣等領(lǐng)域。尤其在家電領(lǐng)域，有時需要對PP進(jìn)行阻燃改性需達(dá)到UL94阻燃等級，并且根據(jù)材料使用環(huán)境的不同，客戶會要求達(dá)到阻燃UL94的不同等級(如:V0、V1、V2等級)。對PP的阻燃改性，目前分為有鹵阻燃和無鹵阻燃，其中有鹵阻燃又分環(huán)保型(符合歐盟RoHS指令)和不環(huán)保型(不符合歐盟RoHS指令)，無鹵阻燃目前都是環(huán)保型。有鹵環(huán)保型阻燃劑主要有四溴雙酚A、八溴醚、八溴雙酚S醚、溴化環(huán)氧樹脂、溴化聚苯乙烯、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷等；有鹵不環(huán)保型阻燃劑目前有五溴二苯醚、八溴二苯醚等；無鹵環(huán)保型阻燃劑目前常見的有氮-磷系膨脹型無鹵阻燃劑。
[0003]但是目前不管是有鹵阻燃改性PP還是無鹵阻燃改性PP，最大的缺點就是阻燃劑的引入會使得材料的力學(xué)性能顯著下降，尤其是抗沖擊性能下降最為顯著。為了避免沖擊性能的下降，在聚丙烯和阻燃劑中直接加入彈性體進(jìn)行增韌，利用一步法進(jìn)行熔融擠出共混來達(dá)到。其中常用的彈性體為乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、三元異丙橡膠(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(SBS)等?，F(xiàn)有的一步法主要的缺點就是需要加入大量的彈性體才可以提高沖擊性能，這樣一來的話會使得材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等顯著下降，且大量彈性體的引入會使得阻燃劑的用量增加，成本增加。
[0004]本發(fā)明采用原位兩步法制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，比現(xiàn)有的一步法制備出的阻燃聚丙烯材料具有更好的力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性可得到明顯提高。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料及其制備方法，采用原位兩步法制備的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其力學(xué)性能尤其是沖擊韌性比現(xiàn)有技術(shù)的一步法制備的阻燃聚丙烯提高很多。
[0006]一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，由以下組分按重量份制備而成:
聚丙烯100份，
交聯(lián)乙烯-a烯烴共聚物 10-25份，
環(huán)保阻燃劑25~35份，
馬來酸酐0.1~0.3份，
抗氧劑0.2^0.5份，
潤滑劑0.5^1.5份。
[0007]所述的交聯(lián)乙烯- a烯烴共聚物是由100份乙烯- a烯烴共聚物、0.6^2.8份交聯(lián)引發(fā)劑、0.3^0.45份抗氧劑和0.3^0.45份潤滑劑進(jìn)行混合、熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒制得。
[0008]所述的乙烯-a烯烴共聚物為乙烯-a 丁烯共聚物或乙烯-a辛烯共聚物。[0009]所述的交聯(lián)引發(fā)劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二苯甲酰中的一種。
[0010]所述的抗氧劑為四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗1010)、三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗168)進(jìn)行復(fù)配使用。
[0011]所述的環(huán)保阻燃劑為溴-銻系有鹵阻燃劑或氮-磷系無鹵阻燃劑。
[0012]所述的溴-銻系有鹵阻燃劑為八溴雙酚S醚與氧化銻的混合物或十溴二苯乙烷與氧化銻的混合物；所述的氮-磷系無鹵阻燃劑為含有多聚磷酸銨的膨脹型無鹵阻燃劑。
[0013]所述的潤滑劑為有機(jī)硅類潤滑劑和硬脂酸鈣的混合物。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備上述環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料的方法，包括如下步驟:
(I)制備交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物
將100份乙烯-α烯烴共聚物、0.6~2.8份交聯(lián)引發(fā)劑、0.3^0.45份抗氧劑和0.3^0.45份潤滑劑放入轉(zhuǎn)速為200-300轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為25~30°C的高速混合機(jī)中進(jìn)行混合2~5分鐘；然后將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒，最終得交聯(lián)乙烯_α烯烴共聚物；
所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為300C>400C、1000C、105°C、105°C、108°C、108°C、110°C，雙螺桿長徑比為25，螺桿轉(zhuǎn)速為100~130轉(zhuǎn)/分鐘。
[0015](2)制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料。
[0016]首先將10-25份交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物、0.1-θ.3份馬來酸酐放入高速混合機(jī)中于5(T55°C進(jìn)行混合2~5分鐘；接著加入100份聚丙烯、0.2~0.5份抗氧劑、0.5~1.5份潤滑劑進(jìn)行混合2飛分鐘；然后加入25~35份環(huán)保阻燃劑在55飛5°C混合2飛分鐘；最后將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融接枝擠出、拉條、切粒，最終得環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料；
所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為200-300轉(zhuǎn)/分鐘；所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為 100 V、185 V、195 V、195°C、190°C、190 V、185 V、185 V，雙螺桿長徑比為 30，螺桿轉(zhuǎn)速為10(Tl30轉(zhuǎn)/分鐘。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
1、本發(fā)明采用原位兩步法制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，即第一步制備交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物，第二步制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料；其比現(xiàn)有的一步法共混制備出的阻燃聚丙烯材料的各種性能都優(yōu)異。
[0018]2、本發(fā)明的原位兩步法中的溫度等工藝參數(shù)是極其嚴(yán)格的，稍高或稍低都得不到理想的性能，從而提高了最終產(chǎn)品的性能。
[0019]3、本發(fā)明中交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物比未交聯(lián)的乙烯-α烯烴共聚物具有更好的增韌效果。
[0020]4、本發(fā)明的原位兩步法操作簡單，易于產(chǎn)業(yè)化，并拓寬了聚丙烯復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0021]5、本發(fā)明制備方法中將原料分三批次進(jìn)行混合，即先將交聯(lián)乙烯- α烯烴共聚物與馬來酸酐進(jìn)行混合，接著加入聚丙烯、抗氧劑、潤滑劑進(jìn)行混合；使得材料預(yù)混均勻，從而提高最終聚丙烯材料韌性與阻燃性能。[0022]具體實施例:
下面結(jié)合實施例以及對比例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以下所有實施例及對比例中，測試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，即拉伸性能執(zhí)行GB/T 1040且拉伸測試速度50mm/min，彎曲性能執(zhí)行GB/T 9341且彎曲測試速度2mm/min，沖擊性能執(zhí)行GB/T 1843，阻燃性能執(zhí)行UL-94 ;且測試環(huán)境為 23°C ±1°C、50%RH±3%RH。
[0023]實施例以及對比例中用到的原材料有:
乙烯- α 丁烯共聚物型號=POE 7467 美國陶氏化學(xué)；
乙烯-α辛烯共聚物型號:POE 8150 美國陶氏化學(xué)；
過氧化二異丙苯型號=DCP 鑫圣輝化工；
過氧化苯甲酸叔丁酯型號:TBPB 鑫圣輝化工； 過氧化二苯甲酰型號:BPO山東鄒平恒泰化工有限公司；
馬來酸酐型號:ΜΑ 青島恒瑞化工有限公司；
聚丙烯A型號:Κ7726Η中石化燕山石化；
聚丙烯B型號:S700 中石化揚子石化；
阻燃劑A型號:八溴雙酚S醚上海翱輝實業(yè)有限公司；
阻燃劑B型號:十溴二苯乙烷上海翱輝實業(yè)有限公司；
阻燃劑C型號:氧化銻益陽市華昌銻業(yè)；
阻燃劑D型號:膨脹型無鹵阻燃劑WR03蘇州安鴻泰；
抗氧劑1010型號:IrganoxlOlO瑞士汽巴精化；
抗氧劑168型號:Irganoxl68瑞士汽巴精化；
有機(jī)硅類潤滑劑型號:E525德國德固賽；
潤滑劑型號:硬脂酸鈣(優(yōu)等品)山東省高密市友和助劑有限公司。
[0024]實施例1
(I)制備交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物
將 100 份 POE 7467,0.6 份 DCP,0.15 份抗 1010,0.15 份抗 168,0.2 份 Ε525、0.1 份硬
脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合2分鐘，將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒，最終得交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物。
[0025]高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為25V ;雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為 30°C、40°C、100°C、105°C、105°C、108°C、108°C、110°C，雙螺桿長徑比為 25，螺桿轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。
[0026](2)制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料
首先將10份交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物、0.1份馬來酸酐放入溫度為50°C高速混合機(jī)中進(jìn)行混合2分鐘；接著加入100份聚丙烯K7726H、0.1份抗氧劑1010、0.1份抗氧劑168、0.4份E525、0.1份硬脂酸鈣繼續(xù)混合2分鐘；最后加入19份八溴雙酚S醚、6份氧化銻于溫度為55°C混合2分鐘；最后將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融接枝擠出、拉條、切粒，最終得環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料。
[0027]高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為100 V、185 V、195 V、195 V、190 V、190 V、185 V、185 V，雙螺桿長徑比為 30，螺桿轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。性能如表1。[0028]對比例I
首先將10份POE 7467,0.1份馬來酸酐放入溫度為50°C高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合2分鐘；接著加入100份聚丙烯K7726H、0.1份抗氧劑1010,0.1份抗氧劑168,0.4份E525、
0.1份硬脂酸鈣繼續(xù)混合2分鐘；最后加入19份八溴雙酚S醚、6份氧化銻于溫度為55°C混合2分鐘。將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融接枝擠出、拉條、切粒，最終得環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料。
[0029]高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為100 V、185 V、195 V、195 V、190 V、190 V、185 V、185 V，雙螺桿長徑比為 30，螺桿轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。性能如表1。
[0030]實施例2
(I)制備交聯(lián)乙 烯-α烯烴共聚物。
[0031]將100 份 POE 8150,2.8 份 ΤΒΡΒ、0.3 份抗 1010,0.15 份抗 168,0.35 份 Ε525、0.I份硬脂酸鈣放入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合5分鐘，高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為30°C。將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒，最終得交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物。
[0032]雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為30 0C >40 V、100 V、105 V、105 V、108°C、108°C、110°C，雙螺桿長徑比為25，螺桿轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘。
[0033](2)制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料
首先將25份第一步制備的交聯(lián)乙烯-α烯烴共聚物、0.3份馬來酸酐放入溫度為55°C高速混合機(jī)中進(jìn)行混合5分鐘；接著加入100份聚丙烯S700、0.35份抗氧劑1010、0.15份抗氧劑168、1.2份E525、0.3份硬脂酸鈣進(jìn)行混合5分鐘；最后加入26份十溴二苯乙烷、9份氧化銻于溫度為65°C混合5分鐘。將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融接枝擠出、拉條、切粒，最終得環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料。
[0034]高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為100 V、185 V、195 V、195 V、190 V、190 V、185 V、185 V，雙螺桿長徑比為 30，螺桿轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘。性能如表1。
[0035]對比例2
首先將25份POE 8150,0.3份馬來酸酐放入高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合5分鐘，高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為55°C ;接著加入100份聚丙烯S700、0.35份抗氧劑1010,0.15份抗氧劑168、1.2份E525、0.3份硬脂酸鈣進(jìn)行高速混合5分鐘，高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為55°C;最后加入26份十溴二苯乙烷、9份氧化銻高速混合5分鐘，高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為65°C。將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融接枝擠出、拉條、切粒，最終得環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料。雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為 IOO0C、185 0C、195 0C、195 °C、190 °C、190 °C、185 °C、185 °C，雙螺桿長徑比為30，螺桿轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘。性能如表1。
[0036]表1實施例f 2及對比例f 2性能
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:由以下組分按重量份制備而成: 聚丙烯100份， 交聯(lián)乙烯-a烯烴共聚物 10-25份， 環(huán)保阻燃劑25~35份， 馬來酸酐0.1~0.3份， 抗氧劑0.2^0.5份， 潤滑劑0.5^1.5份， 所述的交聯(lián)乙烯-a烯烴共聚物是由100份乙烯-a烯烴共聚物、0.6~2.8份交聯(lián)引發(fā)劑、0.3^0.45份抗氧劑和0.3^0.45份潤滑劑進(jìn)行混合、熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:所述的乙烯-a烯烴共聚物為乙烯_a 丁烯共聚物或乙烯-a辛烯共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:所述的交聯(lián)引發(fā)劑為過氧化二異 丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二苯甲酰中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:所述的抗氧劑為四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯進(jìn)行復(fù)配使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:所述的環(huán)保阻燃劑為溴-銻系有鹵阻燃劑或氮-磷系無鹵阻燃劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:所述的溴-銻系有鹵阻燃劑為八溴雙酚S醚與氧化銻的混合物或十溴二苯乙烷與氧化銻的混合物；所述的氮-磷系無鹵阻燃劑為含有多聚磷酸銨的膨脹型無鹵阻燃劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料，其特征在于:所述的潤滑劑為有機(jī)硅類潤滑劑和硬脂酸鈣的混合物。
8.一種制備如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料的方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)制備交聯(lián)乙烯-a烯烴共聚物 將100份乙烯-a烯烴共聚物、0.6~2.8份交聯(lián)引發(fā)劑、0.3^0.45份抗氧劑和0.3^0.45份潤滑劑放入轉(zhuǎn)速為200-300轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為25~30°C的高速混合機(jī)中進(jìn)行混合2~5分鐘；然后將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融交聯(lián)擠出、拉條、切粒，最終得交聯(lián)乙烯_a烯烴共聚物； 所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為300C>400C、1000C、105°C、105°C、108°C、108°C、110°C，雙螺桿長徑比為25，螺桿轉(zhuǎn)速為100~130轉(zhuǎn)/分鐘； (2)制備環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料 首先將10-25份交聯(lián)乙烯- a烯烴共聚物、0.1~0.3份馬來酸酐放入高速混合機(jī)中于5(T55°C進(jìn)行混合2飛分鐘；接著加入100份聚丙烯、0.2~0.5份抗氧劑、0.5~1.5份潤滑劑進(jìn)行混合2飛分鐘；然后加入25~35份環(huán)保阻燃劑在55飛5°C混合2飛分鐘；將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融接枝擠出、拉條、切粒，最終得環(huán)保型高韌、阻燃聚丙烯材料； 所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為200-300轉(zhuǎn)/分鐘；所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度從喂料段到機(jī)頭依次為 100 V、185 V、195 V、195 V、190 V、190 V、185 V、1850C，雙螺桿長徑比為 30，螺桿轉(zhuǎn)速為100-l 30轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號】B29C47/92GK103951876SQ201410131785
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】楊桂生, 俞飛 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司