CN105504519A - 替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下组分及重量份含量的原料：载体树脂90-100，无卤阻燃剂200-420，包覆处理剂1.5-3，协效剂65-100，抗氧剂0.1-0.5，用包覆处理剂充分处理无卤阻燃剂，再和载体树脂、协效剂、抗氧剂充分混合均匀，然后经过双螺杆挤出机或混炼机，挤出切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。与现有技术相比，本发明所制备的产品具有更加优异的阻燃性、环保性、加工性、无腐蚀性、无析出、耐高温高湿以及通用性，非常适用于小家电、电子电器的外壳，印刷线路板壳体，电机外壳，电控中心外壳等。

Description

替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法。
背景技术
聚烯烃类树脂通常指乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物，是性能优良、用途广泛的热塑性树脂，被广泛用于薄膜、单丝、电线电缆、汽车工业、家用电器、电子、包装及建材等方面。但聚烯烃类树脂对环境应力很敏感，耐热老化性能差，尤其是其易燃性，这极大的限制了它在某些领域的应用。
阻燃剂的添加能有效解决聚烯烃类树脂易燃问题，目前市场上广泛使用的是溴类与锑类复配或含氯的阻燃剂。但这类阻燃剂在加工过程中会产生对人体有害的物质，长期接触会损害人体健康，对设备的核心加工部件也会造成腐蚀，使设备维护成本增加，制品析出现象也比较严重。此外，这类阻燃剂的价格非常高，其通用性差，使用不方便。随着国家对环保要求的提高，人民环保意识的加强，用于替代含溴阻燃聚烯烃的无卤环保阻燃材料有着广阔的市场需求。
中国专利CN105037879A公开了一种用于聚烯烃的阻燃母粒及制备方法，该发明的组分为无卤阻燃剂、聚烯烃、抗氧化剂、复合缩合剂，产品具有阻燃性能，同时拥有耐水、易加工性能及耐候性能。中国专利CN104744778A公开了一种聚乙烯阻燃母粒及其制备方法，该发明组分为聚乙烯树脂、聚磷酸胺、EVA蜡、抗氧剂、铝钛复合偶联剂，所制得的产物具有低烟、无卤和环保效果。中国专利CN103012904A公开了一种无卤阻燃母粒，组分为聚烯烃载体、硅油、偶联剂、无卤阻燃剂，制备的无卤阻燃母粒力学性能优良、耐水性好、物理机械性能优良、易于加工存放。以上专利在材料的阻燃性上虽然可以达到一定的要求，但是作为添加型的母粒上来说就欠缺很多，耐受的加工温度，母粒使用的添加量，母粒的分散性，材料的机械性能，通用性上都有明显的缺陷。本发明制备的母粒，拥有较高的耐受温度230度，制备所得的母粒与载体树脂的添加量比较低，用本发明制备的母粒与树脂结合使用可以达到更好的阻燃性和机械性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种更具阻燃性、环保性、加工性、无腐蚀性以及通用性的替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：
载体树脂90-100，无卤阻燃剂200-420，包覆处理剂1.5-3，协效剂65-100，抗氧剂0.1-0.5。
所述的载体树脂为聚烯烃或聚烯烃类弹性体，选自聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或三元乙丙橡胶的一种或多种混合物。
所述的无卤阻燃剂的聚合度大于1000，粒径小于5微米，选自缩聚磷酸铵、多聚磷酸盐、次磷酸钙、三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐或三聚氰胺氢溴酸盐的两种或多种混合物，优选聚合度为2000-5000，粒径为1-3微米的磷酸铵、多聚磷酸盐或次磷酸钙。
所述的包覆处理剂选自硅酮、硅油、硅烷、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂的一种或多种混合物，优选为钛酸酯偶联剂。
所述的协效剂选自磷酸酯、磷酸酯聚合物、马来酸酐接枝物、支链脂肪酸钙、硅氧烷化合物、金属络合物、高分子受阻酚、人工合成或天然多羟基化合物、多羟基磷酸酯齐聚物、聚酯羟基化合物或二羟基聚醚化合物的一种。
所述的高分子受阻酚为分子量为500-3000的对称型烷基单酚或多酚，
所述的人工合成或天然多羟基化合物包括人工合成或天然的六羟基三聚氰胺树脂、三羟乙基异氰酸酯、多羟基化合物磷酸脂、聚酯羟基化合物或二羟基聚醚。
所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1098或抗氧剂1010中的一种或两种混合物。
替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒的制备方法，采用以下步骤：
(1)用包覆处理剂充分处理无卤阻燃剂，再与载体树脂、协效剂、抗氧剂充分混合均匀；
(2)将上述混合物加到双螺杆挤出机或混炼机中，挤出切粒，得到无卤环保阻燃母粒，
双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-46，双螺杆挤出机各区温度范围为170-220℃。
切粒方式采用水冷切粒、风冷磨面切粒或水环磨面切粒的一种。
与现有技术相比，本发明由于没有采用无机物填料，对材料的机械性能没有损失；采用的包覆处理剂，在制备得到的母粒，在分散性和耐受的加工温度上有显著提升，如果没有采用上述包覆处理剂，尤其是没有采用钛酸酯偶联剂，由于无机填料的加入，会降低材料的抗冲击性能。没有钛酸酯偶联剂在聚烯烃之类的热塑性聚合物中发生酯交换反应，会导致反应活性较低，分散性及相容性降低。因此，本申请制得的产品具有更加优异的阻燃性、环保性、加工性，无腐蚀性、无析出、耐高温高湿以及通用性。非常适用于小家电、电子电器的外壳，印刷线路板壳体，电机外壳，电控中心外壳等。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下步骤：
第一步：按照以下组分及重量备料：聚丙烯T30S100，缩聚磷酸铵(聚合度1600)240，三聚氰胺氰脲酸100，硅烷偶联剂2.5，硅氧烷化合物20，人工合成多羟基化合物2，抗氧剂1680.3。
第二步：将无卤阻燃剂缩聚磷酸铵与硅烷偶联剂、硅氧烷化合物在混合机中充分混合，再与剩余的组分聚丙烯、协效剂、抗氧剂经高速混合机充分混合均匀，加入到同向双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为44，采用风冷磨面切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。
第三步：将无卤环保阻燃母料与聚丙烯混合，配比为：聚丙烯T30S90，聚丙烯800610，无卤环保阻燃母料32。通过注塑或挤出加工成标准的力学和垂直燃烧测试样条测试。
实施例2
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下步骤：
第一步：按照以下组分及重量备料：聚丙烯8002100，多聚磷酸盐(聚合度2000)300，三聚氰胺100，钛酸酯偶联剂3，硅酮20，多羟基磷酸酯齐聚物4，抗氧剂10100.8。
第二步：将无卤阻燃剂与钛酸酯偶联剂、硅酮在混合机中充分混合，再与剩余的组分聚丙烯、协效剂、抗氧剂经高速混合机充分混合均匀，加入到同向双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为46，对其风冷磨面切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。
第三步：再将无卤环保阻燃母料与聚丙烯混合，配比为：聚丙烯8006100，无卤环保阻燃母料42。通过注塑或挤出加工成标准的力学和垂直燃烧测试样条测试。
实施例3
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下步骤：
第一步：按照以下组分及重量备料：聚丙烯T30S100，多聚磷酸胺(聚合度1200)280，三聚氰胺氢溴酸盐700，硅油20，聚酯羟基齐聚物6，抗氧剂10100.2，抗氧剂1680.3。
第二步：将无卤阻燃剂与硅油在混合机中充分混合，再与剩余的组分聚丙烯、协效剂、抗氧剂经高速混合机充分混合均匀，加入到同向双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为42，对其风冷磨面切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。
第三步：再将无卤环保阻燃母料与聚丙烯混合，配比为：聚丙烯T30S100，无卤环保阻燃母料35。
对比例1
采用目前市场上比较通用的一款配比的原料：聚丙烯800247，十溴二苯乙烷25，三氧化二锑10，填充物(滑石粉或碳酸钙)13，抗氧剂10105。先将上述所有材料按照配比经混合机混合均匀，再加入到同向双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，然后对其水冷却后牵引切粒。再将制备得到的材料，通过注塑机注塑成标准的力学和垂直燃烧测试样条测试。
表1标准力学和垂直燃烧测试结果
由表1可知，实施例相比对比例，在阻燃性能相同的前提下，其物理性能、机械性能、环保性都大幅超过对比例。实施例中的材料要比对比例轻了20％，其成本要比对比例节省20％，此外在加工环节的切粒方面，本发明采用更环保的风冷磨面切粒，优势十分明显。对比例中的材料是目前市场上通用性非常强的一款大量用于小家电、电子电器外壳、印刷线路板壳体、电机外壳以及电控中心外壳的材料，因此本发明有着十分广阔的发展前景。
实施例4
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下步骤：
按照以下组分及重量备料：90重量份的聚乙烯、200重量份的次磷酸钙，其聚合度为1200，粒径3微米，1.5重量份的硅油、65重量份的硅氧烷化合物、0.1重量份的抗氧剂1098；
将无卤阻燃剂次磷酸钙与硅油在混合机中充分混合，再与剩余的组分聚乙烯、硅氧烷化合物、抗氧剂1098经高速混合机充分混合均匀，然后加入到同向双螺杆挤出机中，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为45，采用风冷磨面切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。
实施例5
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下步骤：
按照以下组分及重量备料：95重量份的聚乙烯、300重量份的三聚氰胺，其聚合度为1500，粒径2微米，2重量份的硅油、85重量份的高分子受阻酚、0.3重量份的抗氧剂168；
将无卤阻燃剂三聚氰胺与硅油在混合机中充分混合，再与剩余的组分聚乙烯、高分子受阻酚、抗氧剂168经高速混合机充分混合均匀，加入到同向双螺杆挤出机中，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为44，采用风冷磨面切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。
实施例6
一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒及其制备方法，采用以下步骤：
按照以下组分及重量备料：100重量份的聚乙烯、420重量份的三聚氰胺，其聚合度为1600，粒径2微米，3重量份的硅酮、100重量份的硅氧烷化合物、0.5重量份的抗氧剂168；
将无卤阻燃剂三聚氰胺与硅酮在混合机中充分混合，再与剩余的组分聚乙烯、硅氧烷化合物、抗氧剂168经高速混合机充分混合均匀，加入到同向双螺杆挤出机中，双螺杆机各区温度为170℃-175℃-180℃-185℃-195℃-210℃-210℃-210℃-220℃-220℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为46，采用风冷磨面切粒，即得到无卤环保阻燃母粒。

Claims (10)

1.一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：
载体树脂90-100，无卤阻燃剂200-420，包覆处理剂1.5-3，协效剂65-100，抗氧剂0.1-0.5。
2.根据权利要求1所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，所述的载体树脂为聚烯烃或聚烯烃类弹性体，选自聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或三元乙丙橡胶的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，所述的无卤阻燃剂的聚合度大于1000，粒径小于5微米，选自缩聚磷酸铵、多聚磷酸盐、次磷酸钙、三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐或三聚氰胺氢溴酸盐的两种或多种混合物，优选聚合度为2000-5000，粒径为1-3微米的磷酸铵、多聚磷酸盐或次磷酸钙。
4.根据权利要求1所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，所述的包覆处理剂选自硅酮、硅油、硅烷、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂的一种或多种混合物，优选为钛酸酯偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，所述的协效剂选自磷酸酯、磷酸酯聚合物、马来酸酐接枝物、支链脂肪酸钙、高分子受阻酚、人工合成或天然多羟基化合物、多羟基磷酸酯齐聚物、聚酯羟基化合物或二羟基聚醚化合物的一种。
6.根据权利要求5所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，
所述的高分子受阻酚为分子量为500-3000的对称型烷基单酚或多酚，
所述的人工合成或天然多羟基化合物包括人工合成或天然的六羟基三聚氰胺树脂、三羟乙基异氰酸酯、多羟基化合物磷酸脂、聚酯羟基化合物或二羟基聚醚。
7.根据权利要求1所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒，其特征在于，所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1098或抗氧剂1010中的一种或两种混合物。
8.根据权利要求1所述的替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)用包覆处理剂充分处理无卤阻燃剂，再与载体树脂、协效剂、抗氧剂充分混合均匀；
(2)将上述混合物加到双螺杆挤出机或混炼机中，挤出切粒，得到无卤环保阻燃母粒。
9.根据权利要求8所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-46，双螺杆挤出机各区温度范围为170-220℃。
10.根据权利要求8所述的一种替代含溴阻燃的无卤环保阻燃聚烯烃母粒的制备方法，其特征在于，切粒方式采用水冷切粒、风冷磨面切粒或水环磨面切粒的一种。
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