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CN104140586A - 无卤阻燃poe材料及其制备方法 - Google Patents

无卤阻燃poe材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃POE材料及其制备方法，该无卤阻燃POE材料是由下述重量份的组分制成：POE树脂100份，无卤复合阻燃剂25～60份，抗氧剂0.1～1.0份。所述的无卤复合阻燃剂由活性聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺氰尿酸（MCA）以及三（2-羟乙基）异氰尿酸酯按照100∶8～20∶8～20的重量比组成。所述的抗氧剂为由抗氧剂1010与抗氧剂168按照1∶1～1∶3的重量比组成的复合抗氧剂。本发明的无卤阻燃POE材料不仅具有较好的阻燃效果（氧指数大于30，垂直燃烧V-0级），而且具有较高的力学性能，尤其是断裂伸长率可达850%以上，另外还具有较好的耐热老化性。

Description

无卤阻燃POE材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料及其制备方法，具体涉及一种无卤阻燃POE材料及其制备方法。
背景技术
POE树脂是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂聚合的新型聚烯烃弹性体，它相对于其他聚烯烃弹性体具有价格低廉、成型加工容易等优势，广泛应用于汽车、电子电器、建筑密封、运动器械以及聚合物增韧改性等领域。
POE属于易燃材料，随着其应用的不断增多，对其进行阻燃改性势在必行。
中国专利文献CN102585346A公开了一种无卤阻燃POE复合材料，该无卤阻燃POE复合材料由POE树脂、无卤复合阻燃剂、改性剂、润滑分散剂以及抗氧剂制成，其中无卤复合阻燃剂由活性氢氧化镁/活性氢氧化铝与硼酸锌以及微胶囊红磷组成，抗氧剂则为单一抗氧剂1010。该无卤阻燃POE复合材料的不足在于：（1）以高于POE用量的阻燃剂用量获得较好的阻燃效果，这样使POE复合材料的力学性能降低，需要改性剂来改善材料力学性能，同时使POE复合材料的比重增加，进一步增加了生产成本。（2）在加有改性剂的情况下，断裂伸长率仍然较低（低于650%），从而使得应用受到一定的限制。（3）耐热老化性不佳，在80℃下老化168h，拉伸强度变化率大于10%，断裂伸长率变化率更是大于15%。
发明内容
本发明的目的之一在于解决上述问题，提供一种在阻燃效果较好的同时，生产成本较低、力学性能较好且无需任何改性剂的无卤阻燃POE材料。
本发明的另一目的在于提供上述无卤阻燃POE材料的制备方法。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种无卤阻燃POE材料，它是由下述重量份的组分制成：POE树脂100份，无卤复合阻燃剂25～60份，抗氧剂0.1～1.0份；优选POE 树脂100份，无卤复合阻燃剂35～40份，抗氧剂0.2～0.5份。
所述的无卤复合阻燃剂由活性聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺氰尿酸（MCA）以及三（2-羟乙基）异氰尿酸酯按照100∶8～20∶8～20的重量比组成。
所述的活性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂改性聚磷酸铵得到，其中聚磷酸铵与硅烷偶联剂的重量比为100∶2～100∶4。
为了提高无卤阻燃POE材料的耐热老化性，所述的抗氧剂优选由抗氧剂1010与抗氧剂168按照1∶1～1∶3的重量比组成的复合抗氧剂。
实现本发明另一目的的技术方案是：上述无卤阻燃POE材料的制备方法，具有以下步骤：①将按照配方称取的POE树脂、活性聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸、三（2-羟乙基）异氰尿酸酯以及抗氧剂倒入高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至65℃～75℃，出料冷却；②将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得无卤阻燃POE材料。
上述步骤①中所述的抗氧剂为由抗氧剂1010与抗氧剂168按照1∶1～1∶3的重量比组成的复合抗氧剂。
上述步骤①中所述的活性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂改性聚磷酸铵得到，其中聚磷酸铵与硅烷偶联剂的重量比为100∶2～100∶4。其制备方法是：按照配比将聚磷酸铵与硅烷偶联剂倒入高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至70℃～100℃，出料冷却，即得活性聚磷酸铵。
上述步骤②中，双螺杆挤出机各区的温度为：T1=80℃～85℃，T2=85℃～90℃，T3=90℃～100℃，T4=100～110℃，T5=110～120℃，T6=120～130℃，T7=130～140℃，T8=140～145℃，T9=130～140℃，T模=135～140℃。
本发明具有的积极效果：（1）本发明的无卤阻燃POE材料采用活性聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸以及三（2-羟乙基）异氰尿酸酯组成无卤复合阻燃体系，采用该无卤复合阻燃体系只需较少用量即可获得较好的阻燃效果（氧指数大于30，垂直燃烧V-0级），从而降低了生产成本，另外材料在无需改性剂的情况下仍具有较高的力学性能，尤其是断裂伸长率可达850%以上，从而具有更为广泛的应用。（2）本发明的无卤阻燃POE材料采用受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168组成复合抗氧剂，这样可以大大提高材料的耐热老化性，在80℃下老化168h，拉伸强度和断裂伸长率的变化率均小于5%。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的无卤阻燃POE材料由下述重量的组分制成：
100kg的POE树脂，28kg的活性聚磷酸铵，4kg的三聚氰胺氰尿酸，4kg的三（2-羟乙基）异氰尿酸酯，0.1kg的抗氧剂1010以及0.3kg的抗氧剂168。
上述无卤阻燃POE材料的制备方法具有以下步骤：
①先将200kg的聚磷酸铵与5kg的南京奥诚化工有限公司生产的牌号为KH-560的硅烷偶联剂倒入转速为900转/分钟高速混合机中混合6min，此时混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至85℃，出料冷却，得到活性聚磷酸铵。
将28kg上述制得的活性聚磷酸铵与100kg的POE树脂、4kg的三聚氰胺氰尿酸、4kg的三（2-羟乙基）异氰尿酸酯、0.1kg的抗氧剂1010以及0.3kg的抗氧剂168倒入转速为900转/分钟的高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至70℃（此时阻燃剂和抗氧剂均粘附于POE颗粒表面），出料冷却至室温（15℃～25℃）。
②将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得无卤阻燃POE材料。
双螺杆挤出机各区的温度为：T1=80℃～85℃，T2=85℃～90℃，T3=90℃～100℃，T4=100～110℃，T5=110～120℃，T6=120～130℃，T7=130～140℃，T8=140～145℃，T9=130～140℃，T模=135～140℃。
（实施例2～实施例6）
各实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于各组分的重量配比，具体见表1。
表1
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
POE树脂 100kg 100kg 100kg 100kg 100kg 100kg
活性聚磷酸铵 28kg 30kg 32kg 30kg 28kg 28kg
三聚氰胺氰尿酸 4kg 3kg 4kg 5kg 4kg 4kg
三（2-羟乙基）异氰尿酸酯 4kg 4kg 4kg 5kg 4kg 4kg
抗氧剂1010 0.1kg 0.1kg 0.2kg 0.1kg 0.2kg -
抗氧剂168 0.1kg 0.2kg 0.3kg 0.2kg - 0.2kg
（应用例）
将实施例1～实施例6制得的无卤阻燃POE材料加入到双辊开炼机上塑炼拉片，在压片机上压片成型，采用塑料标准试样制样机制取标准试样，并按国家标准对该标准试样进行试验测试其力学性能和阻燃性能以及80℃老化168h后的力学性能，测试结果见表2。
表2
测试性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
拉伸强度/Mpa 12.6 13.0 13.2 12.8 12.1 12.2
断裂伸长率/% 907 870 868 884 850 845
氧指数/% 31 33 34 36 31 31
垂直燃烧 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
拉伸强度/MPa（老化后） 12.8 13.1 13.4 12.5 11.1 11.2
断裂伸长率/%（老化后） 875 856 845 872 761 765
（对比例1～对比例5）
各对比例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于无卤复合阻燃剂的重量配比，具体见表3。
表3
  对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
POE树脂 100kg 100kg 100kg 100kg 100kg
活性聚磷酸铵 14kg 56kg 28kg 28kg 28kg
三聚氰胺氰尿酸 2kg 8kg 4kg - -
三（2-羟乙基）异氰尿酸酯 2kg 8kg - 4kg -
抗氧剂1010 0.1kg 0.1kg 0.1kg 0.1kg 0.1kg
抗氧剂168 0.1kg 0.1kg 0.1kg 0.1kg 0.1kg
（对比例6）
本对比例为中国专利文献CN102585346A的实施例1制得的无卤阻燃POE复合材料。
（对比应用例）
将对比例1～对比例6制得的无卤阻燃POE材料加入到双辊开炼机上塑炼拉片，在压片机上压片成型，采用塑料标准试样制样机制取标准试样，并按国家标准对该标准试样进行试验测试其力学性能和阻燃性能以及80℃老化168h后的力学性能，测试结果见表4。
表4
测试性能 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
拉伸强度/MPa 13.6 10.1 12.1 12.2 12.2 12.6
断裂伸长率/% 930 730 832 830 810 650
氧指数/% 28 36 30 30 29 31.5
垂直燃烧 V-2 V-0 V-1 V-1 V-1 V-0
拉伸强度/MPa（老化后） 13.1 10.4 11.7 12.5 11.8 11.1
断裂伸长率/%（老化后） 902 705 801 801 794 540

Claims (10)

1.一种无卤阻燃POE材料，其特征在于它是由下述重量份的组分制成：
POE树脂100份，无卤复合阻燃剂25～60份，抗氧剂0.1～1.0份；
所述的无卤复合阻燃剂由活性聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸以及三（2-羟乙基）异氰尿酸酯按照100∶8～20∶8～20的重量比组成。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃POE材料，其特征在于它是由下述重量份的组分制成：POE 树脂100份，无卤复合阻燃剂35～40份，抗氧剂0.2～0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃POE材料，其特征在于：所述的抗氧剂为由抗氧剂1010与抗氧剂168按照1∶1～1∶3的重量比组成的复合抗氧剂。
4.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃POE材料，其特征在于：所述的活性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂改性聚磷酸铵得到，其中聚磷酸铵与硅烷偶联剂的重量比为100∶2～100∶4。
5.根据权利要求3所述的无卤阻燃POE材料，其特征在于：所述的活性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂改性聚磷酸铵得到，其中聚磷酸铵与硅烷偶联剂的重量比为100∶2～100∶4。
6.一种权利要求1或2所述的无卤阻燃POE材料的制备方法，其特征在于具有以下步骤：
①将按照配方称取的POE树脂、活性聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸、三（2-羟乙基）异氰尿酸酯以及抗氧剂倒入高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至65℃～75℃，出料冷却；
②将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得无卤阻燃POE材料。
7.根据权利要求6所述的无卤阻燃POE材料的制备方法，其特征在于：步骤①中所述的抗氧剂为由抗氧剂1010与抗氧剂168按照1∶1～1∶3的重量比组成的复合抗氧剂。
8.根据权利要求7所述的无卤阻燃POE材料的制备方法，其特征在于：步骤①中所述的活性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂改性聚磷酸铵得到，其中聚磷酸铵与硅烷偶联剂的重量比为100∶2～100∶4。
9.根据权利要求8所述的无卤阻燃POE材料的制备方法，其特征在于：所述活性聚磷酸铵制备方法是：按照配比将聚磷酸铵与硅烷偶联剂倒入高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至70℃～100℃，出料冷却，即得活性聚磷酸铵。
10.根据权利要求6所述的无卤阻燃POE材料的制备方法，其特征在于：步骤②中，双螺杆挤出机各区的温度为：T1=80℃～85℃，T2=85℃～90℃，T3=90℃～100℃，T4=100～110℃，T5=110～120℃，T6=120～130℃，T7=130～140℃，T8=140～145℃，T9=130～140℃，T模=135～140℃。
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