一种阻燃型聚丙烯树脂组合物制造技术

本发明专利技术属于树脂组合物技术领域，尤其涉及一种阻燃型聚丙烯树脂组合物，其包括如下质量百分比的组分：聚丙烯60％‑93％；无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂1％‑15％；氮系阻燃剂和/或磷系阻燃剂5％‑25％；稳定剂0.1％‑1％。相对于现有技术，本发明专利技术通过无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂与氮系阻燃剂和/或磷系阻燃剂的复配，可以起到良好的阻燃效果，其可以使得本发明专利技术具有燃烧时成炭、燃烧后成渣的效果，成炭可以有效提高阻燃性，成渣可以有效降低燃烧物对人体和其他物体的进一步损害。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型聚丙烯树脂组合物
本专利技术属于树脂组合物
，尤其涉及一种阻燃型聚丙烯树脂组合物。
技术介绍
聚丙烯(PP)具有许多优良特性，用途越来越广泛，尤其是在合成纤维方面的应用发展迅速。聚丙烯纤维包括均聚聚丙烯纤维和共聚聚丙烯纤维，其具有原料来源丰富、生产工艺简单、产品价格相对比其他合成纤维低廉、纤维的机械强度高、湿强度和干强度基本相同、比重小、耐磨损、耐腐蚀等优异的性能。主要用途是制造地毯(包括地毯布和绒面)、装饰布、家具布、各种绳索、条带、渔网、吸油毡、建筑增强材料、包装材料和工业用布，如滤布、袋布等。在衣着方面应用也日趋广泛，可与多种纤维混纺制成不同类型的混纺织物，经过针织加工后可以制成衬衣、外衣、运动衣、袜子等。此外聚丙烯纤维因其优良的强度、易梳理性，也适合用于制作假发。但是聚丙烯纤维与大多数合成纤维一样，属于易燃材料，其极限氧指数(LOI)为17％，这也是其应用必须要解决的问题。此外，聚丙烯纤维形成的熔滴温度极高，滴落后极易引起二次引燃，不仅增加了扑灭火灾的难度，也增加了扑灭火灾的成本，因此研究如何有效地增加聚丙烯纤维抗滴落性能也是阻燃聚丙烯纤维需要迫切解决的问题之一。针对阻燃，目前聚丙烯纤维往往采取卤锑复配的方式来实现，例如，CN101476171披露的以十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃剂，添加其他助剂获得阻燃型聚丙烯纤维；CN101713105披露的以八溴醚、十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃体系，添加0.2-3phr的纳米蒙脱土，制备成聚丙烯阻燃母粒，然后将母粒、炭黑和拉丝级聚丙烯等在高速搅拌机混合，最后熔融纺丝获得假发。面对无卤化的趋势，聚丙烯纤维用的阻燃剂也渐渐向磷系阻燃体系、磷氮阻燃体系及膨胀型阻燃剂等转变，如CN102127824披露的改性聚丙烯阻燃纤维的原丝是聚丙烯、三聚氰胺类氮系阻燃剂、丙烯酸甲酯和纳米级二氧化钛的共聚物；CN201110082993以聚磷酸铵为脱水剂、以季戊四醇为成炭剂、三聚氰胺为发泡剂，添加少量偶联剂，获得阻燃聚丙烯母粒，最后制备假发；CN201310118486通过添加氢氧化镁、季戊四醇及聚酯或聚醚改性聚二甲基硅氧烷等制得阻燃母粒。尽管聚丙烯纤维的阻燃技术日新月异，但现有公开的阻燃技术阻燃效果仍然有待提高。有鉴于此，确有必要提供一种阻燃型聚丙烯树脂组合物，其采用无机物包覆有机倍半硅氧烷形成的高效无卤阻燃剂，该阻燃剂既可快速成炭，又可通过气雾式崩解的方式成渣，成炭可以有效提高阻燃性，成渣可以有效降低燃烧物对人体和其他物体的进一步损害，从而可以获得综合性能优异的聚丙烯组合物，尤其是用作纤维效果更佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种阻燃型聚丙烯树脂组合物，其采用无机物包覆有机倍半硅氧烷形成的高效无卤阻燃剂，该阻燃剂既可快速成炭，又可通过气雾式崩解的方式成渣，成炭可以有效提高阻燃性，成渣可以有效降低燃烧物对人体和其他物体的进一步损害，从而可以获得综合性能优异的聚丙烯组合物，尤其是用作纤维效果更佳。为了实现上述目的，本专利技术所采用如下技术方案：一种阻燃型聚丙烯树脂组合物，其包括如下质量百分比的组分：其中，无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂是具备超高耐热性和持久防火性的阻燃剂，其对聚丙烯具有高效催化成炭作用，而且该阻燃剂还能够与氮系阻燃剂和磷系阻燃剂一起使用，起到1+1＞2的协同阻燃增效的作用，可实现低添加高效阻燃的目的，同时还能改善聚合物的加工性能、力学性能和热性能等。具体而言，无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂与磷系阻燃剂和/或氮系阻燃剂并用时，在燃烧过程中，两者能相互促进，形成含硅炭化保护层，与常规碳层相比，此类碳层结构致密稳定，抗氧化能力大大增强，因此具有卓越的隔断热源、抑烟、断绝氧气的供应，并防止熔滴等多方面优良的性能，从而获得协同增效的阻燃作用，且无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂的存在，还能改善被阻燃材料的成型加工、机械、耐热等性能。更为重要的是，无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂因其特殊的结构，在燃烧之后，通过气雾式崩解的方式，使得树脂组合物能迅速成渣，降低燃烧物对人体或其他物体的二次灼伤或损坏，大大提高材料的阻燃效果，这一特性用在纤维方面特效显著。所谓气雾式崩解是基于无机物包覆的有机倍半硅氧烷的特殊层状结构，将该阻燃剂加入高分子材料之后，当材料燃烧达到极高温度时，该阻燃剂的分子链段快速断裂，且分子链段的断裂是以几何式增长的速度发生，宏观上表现出来就是高分子材料在燃烧之后均裂成碎末，呈烟灰状。无机物与有机倍半硅氧烷之间也能够起到协同增效作用，不仅可以起到高效阻燃的作用，而且可以改善聚合物的力学性能和热性能。无机物包覆的有机倍半硅氧烷在发生气雾式崩解后，无机物包覆在成炭或成渣的有机倍半硅氧烷的燃烧产物上，进一步起到阻燃作用，而且无机物还可以提高材料的刚性、耐热性和抗氧化性。此外，无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂制备过程简单，能耗非常低，环保无污染，成本较低。其中，倍半硅氧烷是一类结构简式为RSiO3/2的硅氧烷化合物，即硅、氧原子数目比为1:1.5，介于二氧化硅和硅树脂之间，R可以是氢原子、烷基、芳基、烯基等有机基团，其具有高的耐热性、高机械强度、阻燃性好等特点。作为本专利技术阻燃型聚丙烯树脂组合物的一种改进，其包括如下质量百分比的组分：作为本专利技术阻燃型聚丙烯树脂组合物的一种改进，所述无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂中，无机物为多孔性无机物或具有层状结构的无机物，具有这些结构的无机物可以提高无机物与有机倍半硅氧烷的反应接触面积，并且无机物与有机倍半硅氧烷阻燃剂的质量比为1：(10-100)。作为本专利技术阻燃型聚丙烯树脂组合物的一种改进，所述无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂中，无机物为蒙脱土、云母片、纳米碳酸钙、白炭黑、沸石、空心玻璃微球、硅藻土中的至少一种。作为本专利技术阻燃型聚丙烯树脂组合物的一种改进，所述无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂中，有机倍半硅氧烷为无规倍半硅氧烷、梯形倍半硅氧烷、桥型倍半硅氧烷和笼型倍半硅氧烷中的至少一种。优选为笼型倍半硅氧烷，因为笼型倍半硅氧烷的内部由硅氧无机核心组成，外围被反应性或非反应性有机基包围，无机硅氧核心赋予其优异的耐热性，并赋予材料优异的刚性和抗氧化性，外围非反应性有机基团可增加其与有机基体之间的相容性，反应性基团可使其与基体间形成共价键，加强结合力。有机倍半硅氧烷可以是笼型八聚(三甲基硅氧基)倍半硅氧烷、缺角苯基笼型倍半硅氧烷、笼型氨丙基倍半硅氧烷、环氧基笼型倍半硅氧烷和乙烯基梯型倍半硅氧烷等。作为本专利技术阻燃型聚丙烯树脂组合物的一种改进，氮系阻燃剂为三聚氰胺阻燃剂和/或三聚氰胺氰尿酸阻燃剂。氮系阻燃剂受热分解会放出二氧化氮、二氧化碳、氮气和氨气等惰性气体，这些不然性气体包裹在高分子基材的四周，既能抑制高分子化合物材料受热分解生成的可燃性产物的逸出，又能切断高分子化合物材料与氧气相接触。此外，氮原子可以捕捉自由基，防止材料持续燃烧，从而达到阻燃的效果。作为本专利技术阻燃型聚丙烯树脂组合物的一种改进，磷系阻燃剂包括红磷、磷酸三胺、磷酸氢二铵、聚磷酸铵、双酚A-双(二苯基磷酸酯)(BDP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)、磷酸三苯酯(TPP)、膦氧化合物和烷基次膦酸盐中的至少一种。有机磷系阻燃剂的阻燃机理是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于，其包括如下质量百分比的组分：

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于，其包括如下质量百分比的组分：2.根据权利要求1所述的阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于，其包括如下质量百分比的组分：3.根据权利要求1或2所述的阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于：所述无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂中，无机物为多孔性无机物或具有层状结构的无机物，并且无机物与有机倍半硅氧烷阻燃剂的质量比为1：(10-100)。4.根据权利要求1或2所述的阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于：所述无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂中，无机物为蒙脱土、云母片、纳米碳酸钙、白炭黑、沸石、空心玻璃微球、硅藻土中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于：所述无机物包覆有机倍半硅氧烷阻燃剂中，有机倍半硅氧烷为无规倍半硅氧烷、梯形倍半硅氧烷、桥型倍半硅氧烷和笼型倍半硅氧烷中的至少一种。6.根据权利要求1或2所述的阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于：氮系阻燃剂为三聚氰胺阻燃剂和/或三聚氰胺氰尿酸阻燃剂。7.根据权利要求1或2所述的阻燃型聚丙烯树脂组合物，其特征在于：磷系阻燃剂包括红磷、磷酸三胺、磷酸氢二铵、聚磷酸铵、双酚A-双(二苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启瑶，冯猛，刘生鹏，
申请(专利权)人：广东优科艾迪高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44