CN110819010A - 一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法，该材料的原料按重量份计为：聚丙烯10～50份；氧化锌30～80份；滑石粉5～30份；玻璃纤维25～35份；膨胀型无卤阻燃剂5～20份；相容剂1～8份；色母0～6份；润滑剂0.1～1份；抗氧剂0.1～0.8份；通过按配方配置材料混合后经双螺杆挤出机挤出得到了阻燃效果优良、超高比重、无卤素阻燃聚丙烯材料。本发明利用氧化锌、滑石粉、玻璃纤维很好的调节了聚丙烯树脂的比重；通过这三种无机材料与无卤阻燃剂共同复配的协同作用形成了材料优良的环保阻燃效果；并大大降低了阻燃剂的使用，有效节约了原材料的成本。

Description

一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子塑料技术领域，尤其涉及一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是通用塑料中非常常见的种类，日常生活中广泛使用，是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的应用。聚丙烯原材料是易燃材料，而传统阻燃聚丙烯材料选用含卤素的阻燃剂制备，在发生火灾是产生的烟气对人体有很大的伤害，而目前的无卤阻燃剂在聚丙烯树脂中的用量较大，原材料成本较高，所以低成本无卤阻燃材料的开发显得尤为重要。另外，随着国民生活水平的提高，人们对于生活中产品材质的要求也越来越高，传统的聚丙烯材料产品是轻质的质感较差的材料，本发明通过对聚丙烯塑料改性，填充增重对聚丙烯材料的质感有了很大改善。

聚丙烯树脂也称PP树脂，是丙烯加聚反应而成的聚合物，因为其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品，高强度韧性和高耐磨性能已逐步取代金属的机械功能。氧化锌是锌的一种氧化物，难溶于水，可溶于酸和强碱，它是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料中，作补强剂和活性剂，也作白色胶的着色剂和填充剂。滑石粉主要成分是含水的硅酸镁，加入聚丙烯中可以减小成型收缩率、增强弯曲模量、增加聚丙烯材料的比重。玻璃纤维增强聚丙烯材料广泛的应用在汽车、家电等的应用中，能让聚丙烯提高抗冲击性能、减小收缩率、增加刚性。膨胀型无卤阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，它是一类高效低毒的环保型阻燃剂。通过将氧化锌、滑石粉、玻璃纤维、膨胀型无卤阻燃剂复合使用在聚丙烯树脂中，大大提高了材料的比重，增强了材料的质感，同时提高了聚丙烯材料的阻燃效果，减少了阻燃剂的使用量，降低了材料的成本，获得了一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，让聚丙烯无卤阻燃材料和高比重聚丙烯材料都具有更广泛的应用前景。

CN 107573588提出了一种增强型无卤耐候聚丙烯材料及其制备方法、CN105111583提出了一种无卤阻燃聚丙烯微发泡材料及其制备方法、CN 110229415，提出了一种阻燃剂连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料及其制备方法；上述公开的，均未提及超高比重无卤阻燃聚丙烯材料制备方法，而且不同程度存在以下不足：

阻燃剂的使用量较大，材料成本较高，售价较高，受众较小，不利于阻燃材料的普及和推广；

注射微发泡技术会使产品轻质量化，材料的比重较轻，不适用于对重量质感有要求的领域。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法，本发明以聚丙烯树脂为基材，通过添加氧化锌、滑石粉、玻璃纤维、无卤阻燃剂共同复配形成了材料优良的环保阻燃效果，且满足产品力学性能；并且达到增加重量质感的目的；氧化锌、滑石粉、玻璃纤维的复合加入大大降低了阻燃剂的使用量，有效降低成本，并且这些无机物的加入提高了材料的阻燃性、强度；加入的润滑剂可以有效减少摩擦力、提高制品光泽度；通过上述方法制备的材料，具有超高比重，阻燃效果好，成本低廉，环保等特点，能够满足一些需要重量质感以及无卤阻燃产品的需求。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，由以下质量份的组分组成：

一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，由以下质量份的组分组成：

进一步方案为，所述的聚丙烯树脂为高抗冲击的共聚物，其流动性为9～15g/10min；其维卡软化点为140～155℃；常温23℃下其缺口冲击强度在30～50KJ/m2。

进一步方案为，所述膨胀型无卤阻燃剂为无卤氮磷系阻燃剂MY-0113。

进一步方案为，相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃类共聚物。

进一步方案为，所述润滑剂为经有机功能基团改性的烷基芳基改性硅油。

进一步方案为，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

进一步方案为，所述抗氧剂为1010/168复配物，其配比在1∶1。

进一步方案为，所诉氧化锌为纯度为99.5％氧化锌。

本发明另一方面提供了上述的一种超高比重无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

1)使用时按配方将聚丙烯原料、相容剂、色母、玻璃纤维依次放入高速混合机中，然后加入润滑剂，在高速混合机中高速混合2～5min分钟；将膨胀型无卤阻燃剂、氧化锌、抗氧剂、滑石粉依次加入后再高速搅拌2～5min，然后切换成低速搅拌2～5min，再低速出料；

2)混合物采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，加热温度为180～200℃，机头温度为200～230℃。主机转速为30～40r/min。

本发明的有益效果在于：

本发明合理地调节了无卤阻燃聚丙烯材料的阻燃性能以及物理性能，氧化锌、滑石粉、玻璃纤维、膨胀型无卤阻燃剂复合使用在聚丙烯树脂，提高了材料的比重，使材料重量质感效果强烈，同时，并大大降低了阻燃剂的使用，有效节约了原材料的成本，有利于阻燃材料的普及。加入润滑剂，可以使材料具有良好的润滑性、降低表面张力、降低摩擦、增强光泽度，也可增强材料的耐擦划性能，使制备的超高比重阻燃聚丙烯材料能够满足产品的特殊需求。抗氧剂的加入可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物老化并延长使用寿命。

通过这三种无机材料与无卤阻燃剂共同复配的协同作用形成了材料优良的环保阻燃效果；并大大降低了阻燃剂的使用，有效节约了原材料的成本；无卤阻燃剂的应用使材料更环保、安全；在遭遇火情时，相对含卤素阻燃材料，毒性大大减小；具有低成本、超高比重、无卤素、阻燃、易加工生产等优点，能够满足产品外观使用要求。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

按照表1原料配方称取各种原料，其中聚丙烯(220℃/10Kg，ASTM D-1238的条件下，其熔融指数在9g/10min；维卡软化点为145℃)，氧化锌(密度为4～6g.cm-3；含量≥99.5％；氧化铅(以Pb计)≤0.037％；锰的氧化物(以Mn计)≤0.0001％；氧化铜(以Cu计)≤0.0002％)；相容剂(PP-g-MAH)；滑石粉(白滑石；粒径1250目)；玻璃纤维(短切玻璃纤维)；膨胀型无卤阻燃剂(无卤氮磷系阻燃剂)；

使用时按配方将聚丙烯树脂、相容剂、色母、玻璃纤维依次放入高速混合机中，然后加入润滑剂，在高速混合机中高速混合2～5min分钟；

将膨胀型无卤阻燃剂、氧化锌、抗氧剂、滑石粉依次加入后再高速搅拌2～5min，然后切换成低速搅拌2～5min，再低速出料。

混匀后的材料经熔融造粒即得到超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，产品性质检测数据见表2。

熔融造粒条件为：主机螺杆转速30r/s，加料转速30r/s，加热温度段：1段/175℃，2段/180℃，3段/200℃，4段/210℃，5段/210℃，机头温度：220℃，熔体温度：220℃。

实施例2～3

实施例2～3的制备方法与实施例1相同，具体原料配比见表1；实施例2～3的产品按照国标进行测试，产品性能数据如表2所示。

对比例1-2

对比例1-2的制备方法与实施例1相同，具体原料配比见表1；所得产品性能数据如表2所示。

表1超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料的制备与性能的原料及配比 单位：公斤

组分	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						聚丙烯	2	2	2	6.52	6.52
氧化锌	3	3.25	3.5	0	0
						滑石粉	1.52	1.27	1.02	0	2
玻璃纤维	2	2	2	2	0
						膨胀型无卤阻燃剂	1	1	1	1	1
相容剂	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
						色母	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
润滑剂	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
						抗氧剂	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03

表2超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料的制备与性能

本发明中，阻燃性能：按UL-94的检测标准进行测试；拉伸强度按照国标GB/T1040.2-2006进行测试；弯曲强度、弯曲模量按照国标GB/T934-2008进行测试；

从表2中可以看出，通过合理控制配方中各组分的比例和成分，加入聚丙烯树脂、氧化锌、滑石粉、玻璃纤维、膨胀型无卤阻燃剂的情况下可以得到一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，在阻燃剂使用量相同的情况下，阻燃效果更优秀，从而以较低的成本通过共混改性的方法实现了超高比重的无卤阻燃的复合材料的制备，该方法操作简单，所需原材料易得。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：

2.如权利要求1所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：

3.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯树脂为高抗冲击的共聚物，其流动性为9～15g/10min；其维卡软化点为140～155℃；常温23℃下其缺口冲击强度在30～50KJ/m²。

4.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述膨胀型无卤阻燃剂为无卤氮磷系阻燃剂MY-0113。

5.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃类共聚物。

6.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为经有机功能基团改性的烷基芳基改性硅油。

7.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

8.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为1010/168复配物，其配比在1∶1。

9.如权利要求1或2所述的一种超高比重的无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于，所诉氧化锌为纯度为99.5％氧化锌。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种超高比重无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)使用时按配方将聚丙烯原料、相容剂、色母、玻璃纤维依次放入高速混合机中，然后加入润滑剂，在高速混合机中高速混合2～5min分钟；将膨胀型无卤阻燃剂、氧化锌、抗氧剂、滑石粉依次加入后再高速搅拌2～5min，然后切换成低速搅拌2～5min，再低速出料；

2)混合物采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，加热温度为180～200℃，机头温度为200～230℃。主机转速为30～40r/min。