一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的阻燃聚丙烯材料由以下质量份的原料组成：40～80份聚丙烯树脂、20～30份复配阻燃剂、0～20份填充物、0.3～1.2份润滑剂、0.1～0.8份抗氧剂。其兼具UL94V

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子改性材料
，尤其涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)是五大通用树脂之一，具有质量轻、易加工、耐化学药品等优良特性，在化工、电器、包装等工业领域得到广泛的应用。然而，随着聚丙烯在建筑、汽车、船舶和电子电器绝缘材料等行业的需求日益增大，人们对其阻燃性能的要求也越来越高。聚丙烯本身属于易燃材料，其氧指数仅为17％～18％，且其成炭率低，燃烧时容易产生熔滴，会使周围的可燃物也起燃，所以在很多应用场合都要求对其进行改性。
[0003]目前，常见的阻燃聚丙烯材料通常为卤
‑
锑阻燃体系，兼具有气相阻燃和固相阻燃机理。将溴系阻燃剂和锑系阻燃剂加入到聚丙烯树脂中，当聚丙烯受热裂解时，首先是溴系阻燃剂自身受热分解，释放出自由基抑制剂HBr，从而使燃烧中断或延缓链式燃烧反应，HBr与Sb2O3反应生成细微粒子的SbOBr，它能促进自由基相互结合以终止链式反应，同时还产生大量惰性气体或高密度蒸汽，惰性气体可稀释氧和气态可燃产物，并降低此可燃气的温度，致使燃烧终止。常规的阻燃聚丙烯并不高效，部分阻燃剂容易析出，而且很多阻燃剂会影响聚丙烯材料的耐候性，而且由于其含有卤素，在燃烧时释放出有毒气体，严重威胁人体健康以及对周围环境的破坏，在许多领域已被禁止使用。无机阻燃剂虽然满足环保要求，但阻燃效率不高且添加量较大，严重劣化聚丙烯的机械性能，得不偿失。
[0004]现在常用的无卤阻燃剂为聚磷酸铵(APP)阻燃体系和焦哌阻燃体系，但是APP阻燃体系耐水性差，容易析出，会容易出现水纹、粘模等不良情况，而焦哌阻燃体系的耐水性好，阻燃效率高。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一个方面提出一种阻燃聚丙烯材料，该阻燃聚丙烯材料兼具UL94V
‑
0级、延燃时间短、无熔融滴落、挤出成型性好、环保无卤的优点。
[0006]本专利技术的第二个方面提出了一种上述阻燃聚丙烯材料的制备方法。
[0007]本专利技术的第三个方面提出了一种上述阻燃聚丙烯材料的应用。
[0008]根据本专利技术的第一个方面，提出了一种阻燃聚丙烯材料，由以下质量份的原料组成：40～80份聚丙烯树脂、20～30份复配阻燃剂、0～20份填充物、0.3～1.2份润滑剂、0.1～0.8份抗氧剂；其中所述润滑剂包括聚乙烯蜡和硅酮母粒，所述抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂1330。
[0009]本专利技术中，聚乙烯蜡和硅酮母粒通过自身内外润滑性能的相互配合，使材料配方中的阻燃剂和填充物充分分散，挤出表面摩擦系数降低，挤出管材表面效果光滑平整；抗氧剂168和1010是阻燃聚丙烯中常见的抗氧剂添加组合，其在长期高温过程中容易分解，导致
聚丙烯材料阻燃性能下降，管材挤出不稳定，加入受阻酚抗氧剂1330，可以更好的保护阻燃剂的热降解，而且抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂1330的之间有协同作用，效率高。通过上述润滑剂和抗氧剂的组合，能使得聚丙烯材料在具备优异阻燃性能同时具备优异的挤出性能。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述阻燃聚丙烯材料，由以下质量份的原料组成：50～70份聚丙烯树脂、24～29份复配阻燃剂、5～15份填充物、0.8份润滑剂、0.6份抗氧剂。
[0011]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述复配阻燃剂包括焦磷酸哌嗪、三聚氰胺聚磷酸和纳米氧化锌；优选的，所述复配阻燃剂为焦磷酸哌嗪：三聚氰胺聚磷酸：纳米级氧化锌＝(20～80)：(20～50)：(0～5)复配而成；进一步优选的，所述复配阻燃剂为焦磷酸哌嗪：三聚氰胺聚磷酸：纳米级氧化锌＝(40～60)：(25～45)：(1～3)复配而成。本专利技术中，焦磷酸哌嗪是一种性能优良的、集碳源、气源、酸源为一体的“三源合一”的阻燃剂，加入三聚氰胺聚磷酸和纳米氧化锌，在燃烧过程中，焦磷酸哌嗪受热分解产生致密的炭层，三聚氰胺聚磷酸释放出磷酸和偏磷酸，促进了焦磷酸哌嗪和树脂的降解，发生酯化脱水和交联炭化反应，氧化锌作为阻燃协效剂，对酯化反应有一定的催化作用，使材料的热氧化降解过程提前，复配阻燃剂受热分解后在材料表面形成膨胀炭层，隔绝氧气和热量的传递，有效抑制材料的进一步降解，从而获得很好的自熄性，阻燃性能优异。
[0012]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述润滑剂为聚乙烯蜡：硅酮母粒＝1：1复配而成。
[0013]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述抗氧剂为抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂1330＝3：2：1复配而成。抗氧剂1330的化学名为1,3,5
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三甲基
‑
2,4,6
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲基)苯。
[0014]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述聚丙烯树脂为高抗冲聚丙烯，所述聚丙烯树脂在测试条件为230℃，2.16kg下的熔融指数为(2～5)g/10min，悬臂梁缺口冲击强度为＞500J/m。
[0015]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述填充物为滑石粉，碳酸钙，硫酸钡，硅灰石或者云母的至少一种；优选为硅灰石。本专利技术中，填充物不仅能降低聚丙烯材料的成本，而且填充物自身不易起燃，在聚丙烯材料中代替部分容易燃烧的聚丙烯树脂，燃烧过程中可以促进炭层的生成，隔绝氧气和热量的传递，从而达到阻燃的目的。
[0016]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述填充物为2500目，烧失量低于2％(800℃烧2h)，SiO2的含量＞52％，长径比20：1的硅灰石。选用次性能的硅灰石，其材料纯度高，杂质少，硅含量高，而且有一定的长径比，对阻燃性能影响小，在阻燃聚丙烯材料中分散均匀，燃烧过程不发生滴落，因而无添加抗滴落剂，因为抗滴落剂的加入，容易在挤出过程中使物料膨胀变形，得不到理想的管材。
[0017]根据本专利技术的第二个方面，提出了一种上述阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1：将复配阻燃剂、填充物、抗氧剂和润滑剂按照比例制成助剂包；
[0019]S2：将聚丙烯树脂和助剂包按照比例混合后，转入双螺杆/单螺杆双阶混炼造粒机组，进行挤出、造粒，得到所述的阻燃聚丙烯材料。
[0020]本专利技术中，选用双螺杆/单螺杆双阶混炼造粒机组进行挤出造粒，用一阶双螺杆挤
出机，使树脂、阻燃剂和填充物充分塑化均匀，物料在双螺杆中可以更好的得到塑化，使阻燃剂和填充物得到充分分散，二阶单螺杆挤出机，适合于管道挤出，而且单螺杆剪切性弱，不会使物料重复热降解。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述双螺杆/单螺杆双阶混炼造粒机组的挤出温度为190℃～225℃。该温度适中，阻燃剂不容易降解，聚丙烯材料熔融指数可以保持得更好，而又能保证聚丙烯树脂充分熔解。
[0022]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述双螺杆/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于：由以下质量份的原料组成：40～80份聚丙烯树脂、20～30份复配阻燃剂、0～20份填充物、0.3～1.2份润滑剂、0.1～0.8份抗氧剂；其中所述润滑剂包括聚乙烯蜡和硅酮母粒，所述抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂1330。2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述复配阻燃剂包括焦磷酸哌嗪、三聚氰胺聚磷酸和纳米氧化锌；优选的，所述复配阻燃剂为焦磷酸哌嗪：三聚氰胺聚磷酸：纳米级氧化锌＝(20～80)：(20～50)：(0～5)复配而成。3.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂1330＝3：2：1复配而成。4.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂在测试条件为230℃，2.16kg下的熔融指数为(2～5)g/10min，悬臂梁缺口冲击强度为＞500J/m。5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述填充物为滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锐彬，沈旭渠，刘鸿辉，刘鹏辉，林佳武，
申请(专利权)人：广东聚石化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：