一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用，阻燃聚丙烯组合物包括以下重量份计的组分：聚丙烯树脂80

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚合物改性加工领域，尤其涉及一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)作为一种热塑性塑料，由于其易加工，物理性质稳定等优点，被广泛应用于电子电工、家居装饰以及航空航天等领域。但是聚丙烯材料通常具有易燃性，极易引发火灾事故，造成人员伤亡和财产损失，大大限制了聚丙烯材料的应用领域。
[0003]阻燃聚丙烯是聚丙烯改性中的一个重要方向，也是现在备受关注的电器安全的重要应用材料。对于无填充阻燃体系，应用八溴醚或十溴二苯乙烷作为阻燃剂，但是在UL94的V0等级测试中，八溴醚经常做不到标准中所要求的不引燃脱脂棉的要求，增加阻燃剂含量，勉强可以达到要求，但却引起析出加剧等问题。在一些挤出级产品的加工中，八溴醚或八溴S醚因耐热不足，无法平衡加工便利性及阻燃剂分散问题，经常导致阻燃不合格、黄变现象发生。
[0004]并且，目前的玻纤增强阻燃PP加工中，玻纤是3mm长度，要经过双螺杆剪切为0.5mm左右，这个过程有大量的硬剪切，产生大量的热。但是八溴类阻燃剂不耐剪切，八溴类阻燃剂的热分解温度很低，在200℃就开始降解，而螺杆剪切产生的高温远高于这个温度，导致阻燃剂的热分解。由此产生以下三个问题：一是阻燃剂失效或大量失效；二是气味大幅增加：分解产生大量的小分子，在使用时气味大，同时因为含有溴，对身体造成损害；三是阻燃剂分解后析出严重，会腐蚀模具。
[0005]再者，由于八溴类阻燃剂是滴落型阻燃剂，需要将产生的热量带走，但通用的玻纤增强体系由于玻纤的作用，不能顺利滴落，导致燃烧时间延长，达不到 V0或V2的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供了一种阻燃聚丙烯组合物及其制备方法。该阻燃聚丙烯组合物能够有效降低八溴类阻燃剂在玻纤增强聚丙烯材料加工过程中的分解，避免材料气味大、材料腐蚀模具以及材料阻燃效率低的问题，得到的玻纤增强体系材料阻燃性能在制备成0.8mm规格时均能达到 V0等级，3.2mm规格的阻燃聚丙烯组合物也能达到V
‑
2以上的阻燃标准，满足电器绝缘膜、家用电器等行业对于高品质阻燃材料的要求。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种阻燃聚丙烯组合物，包括以下重量份计的组分：聚丙烯树脂80
‑
110份、玻璃纤维14
‑
50份、相容剂1
‑
5份、阻燃剂10
‑
30份、三氧化二锑4
‑
10份、聚乙烯吡咯烷酮0.1
‑
0.5份、酚醛树脂1
‑
5 份、抗氧化剂0.1
‑
1份和加工助剂0.1
‑
1份。
[0008]优选地，包括以下重量份计的组分：聚丙烯树脂90
‑
100份、玻璃纤维40
‑
44 份、相容剂2
‑
3份、阻燃剂18
‑
22份、三氧化二锑6
‑
7份、聚乙烯吡咯烷酮0.2
‑
0.4 份、酚醛树脂1.2
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3份、抗氧化剂0.5
‑
0.8份和加工助剂0.5
‑
0.8份。
[0009]优选地，所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为0.2
‑
100g/10min。
[0010]优选地，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。无碱玻璃纤维与聚丙烯树脂制备得到的组合物具有更好的抗冲击性、耐环境、耐腐蚀性。
[0011]优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的K值为25
‑
34，重均分子量为45000
‑
58000，所述聚乙烯吡咯烷酮的K值采用粘度方法测定，K值可以使用粘度换算得到，具体方法参考《广州化工》1999年第27卷第2期《聚乙烯吡咯烷酮的性质与测试》。
[0012]优选地，所述酚醛树脂为醇溶性酚醛树脂。醇溶性酚醛树脂极性上更强，更易于与其他组分融合。
[0013]优选地，所述相容剂包括PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐、PP接枝马来酸二丁酯中的一种或几种。进一步地，优选PP接枝马来酸酐。
[0014]优选地，所述阻燃剂为八溴类阻燃剂，包括八溴醚、八溴S醚，更进一步优选八溴醚。
[0015]优选地，所述抗氧化剂包括四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、(三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯)、(1,3,5
‑
三(4
‑
叔丁基
‑3‑
羟基
‑
2,6
‑
二甲基苄基)
‑
1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
(1H,3H,5H)
‑
三酮)、(季戊四醇四3
‑
月桂基硫代丙酸酯) 中的一种或多种。
[0016]优选地，所述加工助剂包括润滑剂、耐老化助剂、抗铜害助剂中的至少一种。所述加工助剂均为行业的通用组分。
[0017]上述阻燃聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：按比例称量玻璃纤维以外的各组份均匀混合，从主喂料口加入挤出机，玻璃纤维由侧喂料口(设在第四或第五节)加入，同时将超临界二氧化碳在第三或第四节(在玻璃纤维前一节) 注入，所有组分进行混合挤出造粒，即得阻燃聚丙烯组合物。
[0018]优选地，所述混合挤出造粒的生产加工温度为170℃
‑
185℃。
[0019]优选地，所述将超临界二氧化碳注入的温度为50
‑
80℃、压力为80
‑
100atm、流量为6L/300kg
‑
9L/300kg。
[0020]八溴类阻燃剂的熔点在60
‑
100℃，分解温度是190
‑
220℃，在加工中，为了使阻燃剂不分解，需要降低剪切，降低加工温度到180℃左右，但此时树脂体系粘度很大，阻燃剂在此温度下是水一样的存在，两者粘度有极大差别，在螺杆中无法实现均匀分散，阻燃剂以团状形态存在于产品中，大大降低阻燃效率。在本申请阻燃聚丙烯组合物制备过程中，注入超临界二氧化碳可以促进阻燃剂的分散，使阻燃剂以一种超细化状态分散，同时使熔化的聚丙烯树脂出现多孔状，易于与阻燃剂结合。另外，超临界二氧化碳的引入可以使材料与螺杆的局部热量快速转移，减少局部高热，减少材料内摩擦，减少阻燃剂的分解，使材料气味减少。再者注入超临界二氧化碳可大幅降低玻纤的剪切效应，阻燃剂更多地保存了本身的状态，使材料达到V2\V0阻燃标准。
[0021]在本申请中选用酚醛树脂，易于与聚丙烯树脂体系与玻璃纤维进行结合，醇溶性酚醛树脂极性上更强，更易本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚丙烯树脂80
‑
110份、玻璃纤维14
‑
50份、相容剂1
‑
5份、阻燃剂10
‑
30份、三氧化二锑4
‑
10份、聚乙烯吡咯烷酮0.1
‑
0.5份、酚醛树脂1
‑
5份、抗氧化剂0.1
‑
1份和加工助剂0.1
‑
1份。2.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚丙烯树脂90
‑
100份、玻璃纤维40
‑
44份、相容剂2
‑
3份、阻燃剂18
‑
22份、三氧化二锑6
‑
7份、聚乙烯吡咯烷酮0.2
‑
0.4份、酚醛树脂1.2
‑
3份、抗氧化剂0.5
‑
0.8份和加工助剂0.5
‑
0.8份。3.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述相容剂包括PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐、PP接枝马来酸二丁酯中的一种或几种。4.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述阻燃剂为八溴类阻燃剂，所述八溴类阻燃剂包括八溴醚、八溴S醚。5.如权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧化剂包括四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽，尹朝清，杨磊，张爽爽，王亚南，周杰，王培武，
申请(专利权)人：上海金发科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：