CN102585355A

CN102585355A - 一种无卤阻燃聚丙烯的分散方法

Info

Publication number: CN102585355A
Application number: CN2011104396108A
Authority: CN
Inventors: 蒋世平; 陈燕东
Original assignee: FSPG Hi Tech Co Ltd
Current assignee: Foshan Yishida Capacitor Material Co ltd; FSPG Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN102585355B

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃聚丙烯组合物，按质量份数计，该组合物包括如下组分：50-70份的聚丙烯；25-35份的无卤阻燃剂；1-10份的相容剂；以及1-10份的、至少一种选自于分散剂I、分散剂II和分散剂III的分散剂；其中，相容剂是一种或一种以上的接枝有极性单体的聚合物，该聚合物基体为聚乙烯、聚丙烯、EVA和乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一种或其共混物，该极性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的一种或一种以上的物质；分散剂I为乙撑双脂肪酸酰胺以及引进了极性基团的乙撑双脂肪酸酰胺；分散剂II是高分子量烷基铵盐共聚物；分散剂III为带酸性基团的共聚物。本发明的无卤阻燃PP材料极大改善了各个组分之间的相容性。

Description

一种无卤阻燃聚丙烯的分散方法

技术领域

本发明涉及一种不含卤素的阻燃PP材料；更具体地讲，本发明涉及一种

背景技术

聚丙烯(PP)是一种产量大、密度低、价格低、性能较为优异的通用塑料，经过改性的PP目前被广泛应用于汽车、建筑材料、电子电气部件、纺织配件、各种管件管材等。但由于PP属于易燃高分子材料，在要求阻燃场合使用受到限制。为了达到阻燃要求，目前国内市场上主要采用含卤素有机物与三氧化二锑复配的阻燃剂生产阻燃PP，国内塑料改性用阻燃剂近80％为含卤阻燃剂，其中以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表。溴系阻燃剂效率高、用量少，对材料的性能影响小，且价格适中，和其它类型的阻燃剂相比，其效能/价格比更具有优越性。我国供出口电子电气类产品中70％～80％都用此类阻燃剂。但含卤素阻燃剂的塑料制品在燃烧时会生成大量的烟及有毒、具有腐蚀的气体，这些烟气对人体的呼吸道及其它器官造成较大的危害，甚至引起窒息而威胁生命。而且近年欧盟一些国家认为溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌的多溴代二苯并二噁烷(PBDE)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)，目前一些发达国家已开始禁止使用各种含卤素阻燃剂的塑料制品。

随着全球环保意识的日益加强，人们对塑料制品的阻燃要求越来越高，无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标。减少使用或不使用卤素阻燃剂必将成为塑料行业的趋势，因此研制无卤、低烟的环保型阻燃PP有着十分重要的现实意义。

无卤阻燃PP即无卤阻燃聚丙烯(Flame-retardant polypropylene)，产品用途广泛，应用于电视机、电冰箱、电器设备、车船配件、建筑材料等领域，主要用于提供制造家用电器设备、通讯电子器具、车船零配部件、灯罩插座插头、房屋门窗地板、输送管道、包装容器等工程塑料产品的主要原料。

目前的无卤阻燃剂主要有金属氧化物、磷系阻燃剂、有机硅阻燃剂等，其中金属氧化物具有无毒、无腐蚀、低烟等优点而成为绿色环保阻燃剂，但其添加量通常在50％以上才能达到较好的阻燃效果，高填充量严重影响了材料的物理机械性能。例如，中国专利02124392.1公开了一种氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料，以重量份计，由如下组份及其含量组成：聚丙烯100，氢氧化镁20-200，弹性体5-25，偶联剂0.1-4.0，交联助剂0.5-5.0，引发剂0.05-0.5，分散剂0.5-8.0，增效剂0.2-3.0，抗氧剂0.1-1.0；氢氧化镁为天然矿石粉末或合成氢氧化镁，其颗粒度一般为1μm-100μm。

磷系阻燃剂主要用于含氧高的聚合物，有较大的局限，且磷系阻燃剂中的红磷由于颜色较重，不适合做浅颜色的产品；

有机硅系阻燃剂由于价格太高也未得到广泛应用。例如，中国专利申请200710068004.3公开了一种不含卤素的阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，其主要成份包括了60～85重量份聚丙烯，14～32重量份纳米氢氧化镁，1～8重量份有机硅树脂。

目前，技术比较成熟的无卤阻燃剂是膨胀型的氮磷复合阻燃剂，它添加量不是很大，大概在25％-30％之间，阻燃效果好、低烟、无有害气体产生，是一个新型的环保阻燃剂。

例如，中国专利01128575.3公开了一种聚烯烃用膨胀型无卤阻燃剂组合物，其组成为：(1)18％(wt)～54％(wt)的季戊四醇磷酸酯；(2)40％(wt)～80％(wt)的三聚氰胺聚磷酸盐；(3)0.1％(wt)～5％(wt)的硬脂酸或硬脂酸锌；(4)0.1％(wt)～5％(wt)的偶联剂；(5)0.1％(wt)～5％(wt)的填料。

再如，中国专利申请200710029875.公开了一种无卤膨胀型阻燃材料及其制备方法，其无卤膨胀型阻燃材料包括以下组分：聚丙烯、膨胀型阻燃剂，其中，膨胀型阻燃剂重量为聚丙烯重量的30％～50％。其制备方法包括以下工序：取聚丙烯、膨胀型阻燃剂、添加剂，然后在160℃～170℃下将聚丙烯熔融包辊，再加入膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂与添加剂的混合物，混炼8～15分钟，然后再在15MPa、180℃下热压2～5分钟，冷却定型即得。

中国专利申请200810063989.5也公开了一种膨胀阻燃剂和聚丙烯复合材料。其中，无卤膨胀阻燃剂由三嗪系成炭-发泡剂、聚磷酸铵和无卤阻燃协效剂组成。阻燃聚丙烯复合材料包含热塑型树脂和无卤膨胀阻燃剂，还包括加工助剂和/或抗滴落剂。

但这类膨胀型无卤阻燃剂有一个明显的缺点，就是阻燃剂和PP树脂的相容性比较差，在成型的过程中容易分层，同时还有很多没有分散开得阻燃剂，形成密密麻麻的小白点，影响了材料的性能。

有必要提供一种成本相对较低、材料的物理机械性能比较好、且阻燃剂和PP树脂两种材料的分散性和相容性得以改善的无卤阻燃聚丙烯。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本较低、分散性和相容性较好的无卤阻燃聚丙烯组合物。

为了实现上述本发明的目的，本发明提供了一种无卤阻燃聚丙烯组合物，按质量份数计，该组合物包括如下组分：

50-70份的聚丙烯；

25-35份的无卤阻燃剂；

1-10份的相容剂；以及

1-10份的、至少一种选自于分散剂I、分散剂II和分散剂III的分散剂；

其中，相容剂是一种或一种以上的接枝有极性单体的聚合物，该聚合物基体可以为聚乙烯、聚丙烯、EVA和乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一种或其共混物，该极性单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的一种或一种以上的物质；

分散剂I可以为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)、乙撑双油酸酰胺(EBO)、乙撑双月桂酰胺(EBL)、油酸酰胺、硬脂酰胺、以及引进了极性基团的乙撑双脂肪酸酰胺；

分散剂II可以是高分子量烷基铵盐共聚物；

分散剂III可以为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：蜡、硬脂酸盐、脂肪酸酯、以及带酸性基团的共聚物。

在上述本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中，由于没有使用高成本的有机硅系阻燃剂，因而，本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物成本相对较低；而分散剂和相容剂的使用，使得本发明无卤阻燃聚丙烯组合物的分散性和相容性得以明显改善。

在本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中，所使用的聚丙烯可以为市面上出售的任意一种聚丙烯材料，如：Z30S、B380G、CJS700、B360F、7033E3等或其混合物。

优选的，在本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中，其相容剂中极性单体的接枝率控制在0.5％-3％之间；相容剂的熔融指数控制在10-25g/10min之间。

优选的，在本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中，分散剂II可以为一种或一种以上选自于如下一组的物质：聚季铵盐-7、十八烷基季铵盐和BYK-9075、BYK-9076和BYK-9077。

优选的，在本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中，分散剂III可以为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：PE蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和BYK-4100。

在本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中，无卤阻燃剂可以为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：氮磷复合阻燃剂、多聚磷酸铵、双季戊四醇、硼酸锌、无机矿物阻燃剂以及三聚氰胺。优选使用氮磷复合阻燃剂，例如氮磷阻燃剂MPP和/或TPU，其中TPU可以选择连云港方和化工有限公司生产的TPU特效无卤阻燃剂。

例如，在一实施方式中，本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物中所使用的氮磷复合阻燃剂是一种白色粉末，其磷含量(％)为22.2±1.0，氮含量(％)为18.3±1.0，密度为1.17g/cm³。

在本发明一具体实施方式中，按质量份数计，本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物包括0.1-3份的分散剂I。

在本发明另一具体实施方式中，按质量份数计，本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物包括0.5-5份的分散剂II。

在本发明另一具体实施方式中，按质量份数计，本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物包括0.5-5份的分散剂III。

在本发明又一具体实施方式中，按质量份数计，本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物包括0.1-3份的分散剂I、0.5-5份的分散剂II、以及0.5-5份的分散剂III。

本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物可以进一步包括抗氧剂和其它加工助剂如润滑剂等。例如，在本发明的无卤阻燃聚组合物可以包括0.1-0.5份的抗氧剂1010和0.1-0.5份的抗氧剂168。

本发明所制备的无卤阻燃PP材料，产品不仅保持了原有阻燃材料的物理化学机械性能和阻燃性能，而且大大改善了各个组分之间的相容性，使各组分能均匀的分散开，形成一个较好的结构体系，质量稳定、可靠。

下面，结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但这些具体实施方式只是对本发明某些特定的具体实施方式的解释而已，并非是对本发明的限定。本发明的保护范围以权利要求书所记载的范围为准。

具体实施方式

对比例

将65份PP、35份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份、抗氧剂168预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

实施例1

将59份PP、35份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、5份相容剂、1份乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

实施例2

将57份PP、35份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、5份相容剂、1份乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)、3份BYK-9076预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

实施例3

将54份PP、35份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、5份相容剂、1份乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)、3份BYK-9076、3份散剂BYK-4100份预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

利用对比例和实施例1-3所得到的母粒，制备无卤阻燃聚丙烯组合物的片材，然后测试其性能，数据列于表1中。

表1

从表1中所列数据可以看到，添加了相容剂和分散剂的本发明的无卤阻燃聚丙烯组合物，其机械性能得以明显改善，而且阻燃剂和PP的相容性和分散性也得以明显改善。

实施例4

将50份PP、30份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、10份相容剂、5份BYK-9076预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

实施例5

将50份PP、25份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、2份相容剂、5份BYK-4100预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

实施例6

将60份PP、25份无卤阻燃剂、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、10份相容剂、0.1份乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)、0.5份BYK-9076、0.5份BYK-4100份预混合，将上述混合物在长径比为40的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，加工温度依次为：170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、190℃、190℃，机头温度为190℃。

Claims

1.一种无卤阻燃聚丙烯组合物，按质量份数计，该组合物包括如下组分：

50-70份的聚丙烯；

25-35份的无卤阻燃剂；

1-10份的相容剂；以及

其中，所述的相容剂是一种或一种以上的接枝有极性单体的聚合物，该聚合物基体为聚乙烯、聚丙烯、EVA和乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一种或其共混物，该极性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的一种或一种以上的物质；

所述的分散剂I为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：乙撑双脂肪酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双月桂酰胺、油酸酰胺、硬脂酰胺、以及引进了极性基团的乙撑双脂肪酸酰胺；

所述的分散剂II是高分子量烷基铵盐共聚物；

所述的分散剂III为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：蜡、硬脂酸盐、脂肪酸酯、以及带酸性基团的共聚物。

2.如权利要求1所述的组合物，其中，在所述的相容剂中，极性单体的接枝率为0.5％-3％。

3.如权利要求1所述的组合物，其中，所述的相容剂的熔融指数为10-25g/10min。

4.如权利要求1所述的组合物，其中，所述的分散剂II为一种或一种以上选自于如下一组的物质：聚季铵盐-7、十八烷基季铵盐和BYK-9075、BYK-9076和BYK-9077。

5.如权利要求1所述的组合物，其中，所述的分散剂III为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：PE蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和BYK-4100。

6.如权利要求1所述的组合物，其中，所述的无卤阻燃剂为一种或一种以上的选自于如下一组的物质：氮磷复合阻燃剂、多聚磷酸铵、双季戊四醇、硼酸锌、无机矿物阻燃剂以及三聚氰胺。

7.如权利要求6所述的组合物，其中，所述的氮磷复合阻燃剂为氮磷阻燃剂MPP和/或TPU。

8.如权利要求1所述的组合物，其中，按质量份数计，所述的组合物包括0.1-3份的分散剂I。

9.如权利要求1所述的组合物，其中，按质量份数计，所述的组合物包括0.5-5份的分散剂II。

10.如权利要求1所述的组合物，其中，按质量份数计，所述的组合物包括0.5-5份的分散剂III。