CN105778281B - 一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐5‑10份、三聚氰胺聚磷酸盐15‑20份、多孔铝硅无机物1‑3份、马来酸酐接枝聚丙烯3‑10份、抗氧剂PS802 0.2‑1.2份、抗氧剂168/1010 0.2‑1.0份、润滑剂SG200 0.5‑3.0份、白油5‑10份。本发明的聚丙烯复合材料具有高灼热丝、高力学性能、低发烟量、低热球压痕、耐析出、阻燃性能优异的优点，且成本低廉，在电子电器、汽车、家电等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性阻燃聚丙烯材料及其制备方法，具体地说，是一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯由于综合性能优异获得了广泛的应用。聚丙烯易燃烧，因此阻燃聚丙烯的应用得到了较大发展。但是随着人类环保意识以及安全意识的提高，特别是对低压电器类材料的特殊特性要求越来越高，特别是灼热丝、热球压痕等特性。灼热丝起燃温度反应了材料燃烧起燃性，热球压痕反映了材料在高温下的耐热性，目前阻燃聚丙烯材料灼热丝起燃温度一般最高在800℃左右，热球压痕125℃小于2mm。随着安全意识及标准要求越来越高，因此提高材料标准研发具有高灼热丝、低热球压痕、低烟阻燃聚丙烯复合材料尤为重要。
中国专利文献201110389540.X，申请日2011-11-30，公开了一种高灼热丝增强聚丙烯材料及其制备方法，所述的高灼热丝增强聚丙烯材料按重量百分比由以下组分组成：PP树脂20-40％；PP树脂相容剂10-20％；玻璃纤维20-30％；阻燃剂20-30％；偶联剂0.3-0.8％；抗氧剂0.2-0.6％；润滑剂0.3-1.0％；所述的阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝，该复合物灼热丝测试可达750℃不起燃，随着电器安全的不断深化，市场对该类材料的灼热丝性能要求日益严苛，在一些高品质电器领域甚至需要灼热丝达850℃以上不起然，采用该类传统氢氧化镁等填充型无卤阻燃剂已无法满足更高的灼热丝性能要求。中国专利201310025500.6，申请日：2013-01-24，公开了一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料及其生产方法该材料的组分和各组分的重量份为聚丙烯100份、复配阻燃剂5～10份，其中复配阻燃剂组分和组分的重量份为自由基引发剂5～10份、粒径小于2.86μm的磨碎玻璃纤维100份、微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂35～70份、硅酮聚合物10～30份、硬脂酸镁2～8份，该复合材料具有高灼热丝(GWIT≥775℃)，但是该复合材料为添加玻纤类复合材料，并且所使用阻燃剂为含溴阻燃剂，不满足环保要求，其应用场合受到一定限制。中国专利201210509600.1，申请日2012-12-04，公开了一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP材料及其制备方法，该复合材料采用含卤及无卤阻燃复配体系使材料灼热丝达800℃以上，虽然磷系阻燃剂的加入减少了卤系阻燃剂的用量，一定程度上提高了材料的环保性，然而该类材料仍无法真正的无卤环保要求。另外，现有材料在高灼热丝测试下一般均伴有浓烟，现有技术在提高阻燃性能的同时往往忽略了浓烟造成的严重安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料。
本发明的再一的目的是，提供如上所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐5-10份、三聚氰胺聚磷酸盐15-20份、多孔铝硅无机物1-3份、马来酸酐接枝聚丙烯3-10份、抗氧剂PS802 0.2-1.2份、抗氧剂168/1010 0.2-1.0份、润滑剂SG200 0.5-3.0份、白油5-10份。
优选地，所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐5-8份、三聚氰胺聚磷酸盐15-18份、多孔铝硅无机物1-2份、马来酸酐接枝聚丙烯3-7份、抗氧剂PS802 0.2-0.8份、抗氧剂168/1010 0.2-0.6份、润滑剂SG200 0.5-1.5份、白油5-7份。
优选地，所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐8份、三聚氰胺聚磷酸盐18份、多孔铝硅无机物2份、马来酸酐接枝聚丙烯7份、抗氧剂PS802 0.8份、抗氧剂168/1010 0.6份、润滑剂SG200 1.5份、白油7份。
优选地，所述聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min。
优选地，所述的白油为26#工业用塑料加工油。
优选地，所述的多孔铝硅无机物粒度为2～3μm，比表面积为400～600m2/g。
优选地，所述次磷酸盐为次磷酸镁。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：
如上任一所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；
(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；
(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃。
本发明优点在于：
1、本发明通过复配多种无卤阻燃剂，在复合材料燃烧时使阻燃剂产生碳层隔绝空气并阻挡热传导及热辐射，阻燃剂分解释放产生的不燃性气体又可以达到隔绝空气作用。本发明不含任何含卤体系，为真正意义的无卤环保材料。
2、本发明所用的白油为原油中250～400℃的轻质润滑油馏分，经酸碱精制、水洗、干燥、白土吸附、加抗氧剂等工序制得；本发明中加入部分白油，可起到优异的润滑作用，提升阻燃剂在树脂中的分散性，另外添加部分白油可提高材料耐热性。
3、本发明中通过加入多孔铝硅材料，可起到吸附小分子量的阻燃剂达到缓释作用，避免小分子物质过快迁移至材料表面，另外多孔铝硅材料在加工过程中可吸附材料在加工过程中产生的气味性气体及不燃性气体，可将低复合材料气味的同时并在复合材料燃烧时释放吸附的不燃性气体达到促进燃烧表层隔绝的作用。
4、本发明的聚丙烯复合材料具有高灼热丝(GWIT≥850℃)、高力学性能、低发烟量、低热球压痕(125℃≤1.7mm)、耐析出、阻燃性能优异的优点，且成本低廉，在电子电器、汽车、家电等领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1本发明的聚丙烯复合材料的制备(一)
一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸镁5份、三聚氰胺聚磷酸盐15份、多孔铝硅无机物1份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、抗氧剂PS802 0.2份、抗氧剂168/1010 0.2份、润滑剂SG200 0.5份、白油5份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700；所述的白油为26#工业用塑料加工油；所述的多孔铝硅无机物为具有一类含有微孔结构的材料，其粒度为2μm，比表面积600m2/g。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200转/分，温度为160℃。
实施例2本发明的聚丙烯复合材料的制备(二)
一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸镁10份、三聚氰胺聚磷酸盐20份、多孔铝硅无机物3份、马来酸酐接枝聚丙烯10份、抗氧剂PS802 1.2份、抗氧剂168/1010 1.0份、润滑剂SG200 3.0份、白油10份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700；所述的白油为26#工业用塑料加工油；所述的多孔铝硅无机物为具有一类含有微孔结构的材料，其粒度为3μm，比表面积400m2/g。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为300转/分，温度为190℃。
实施例3本发明的聚丙烯复合材料的制备(三)
一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸镁8份、三聚氰胺聚磷酸盐18份、多孔铝硅无机物2份、马来酸酐接枝聚丙烯7份、抗氧剂PS802 0.8份、抗氧剂168/1010 0.6份、润滑剂SG200 1.5份、白油7份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700；所述的白油为26#工业用塑料加工油；所述的多孔铝硅无机物为具有一类含有微孔结构的材料，其粒度为2μm，比表面积600m2/g。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为250转/分，温度为170℃。
对比例1
一种聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸镁5份、三聚氰胺聚磷酸盐15份、多孔铝硅无机物1份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、抗氧剂PS802 0.2份、抗氧剂168/1010 0.2份、润滑剂SG200 0.5份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700；所述的多孔铝硅无机物为具有一类含有微孔结构的材料，其粒度为2μm，比表面积600m2/g。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，混合均匀；(2)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200转/分，温度为160℃。
对比例2
一种聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸镁5份、三聚氰胺聚磷酸盐15份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、抗氧剂PS802 0.2份、抗氧剂168/1010 0.2份、润滑剂SG200 0.5份、白油5份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700；所述的白油为26#工业用塑料加工油。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；(2)将剩余原料与步骤1)的原料混合均匀；(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200转/分，温度为160℃。
对比例3
一种聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸镁5份、三聚氰胺聚磷酸盐15份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、抗氧剂PS802 0.2份、抗氧剂168/1010 0.2份、润滑剂SG200 0.5份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，混合均匀；(2)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200转/分，温度为160℃。
对比例4
一种聚丙烯复合材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、氢氧化镁20份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、抗氧剂PS802 0.2份、抗氧剂168/1010 0.2份、润滑剂SG200 0.5份；所述的聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min，为扬子石化S700。
制备方法如下：(1)按配比称取原料，混合均匀；(2)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200转/分，温度为160℃。
性能测试
对实施例1-3中制得的高灼热丝低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料和及对比例1-4制得的材料进行阻燃性能和力学性能测试对比，其中热球压痕测试温度为125℃，时间为2h，结果如表1所示。
表1本发明的聚丙烯复合材料的性能测试结果
由表1可知，本发明制得的高灼热丝低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料具有灼热丝、低热球压痕、低发烟量等优异特性，且阻燃性能达到UL94V-0级。对比例1与实施例1相比，配方中未添加白油，材料的机械性能略有提高，然而材料的GWIT及GWFI偏低，材料的热球压痕直径大，表明对比例1材料的耐热性较差，添加白油在阻燃PP体系中可起到提高材料GWIT和耐热性。对比例2与实施例1相比未添加多孔铝硅无机物，可见材料的抑烟性和GWIT、GWFI性能下降，对比例3与对比例1相比较未添加白油和多孔铝硅无机物，再一次表明阻燃剂中复配多孔铝硅无机物可有效提高材料的抑烟性及灼热丝性能，白油则可提高阻燃PP材料的耐热性，有效降低热球压痕。对比例4列举了采用常规无卤阻燃剂所获材料的性能，其阻燃剂添加量与对比例1等同，与本发明对比例1相比，在添加同等量不同的阻燃剂下，对比例所获材料的阻燃性能较差，为V2级阻燃，同时，材料的抑烟性、耐热性、GWIT等均较差，限制了材料在高端电器场合的应用，本发明所获的材料在电子电器、家电、汽车等领域具有广阔的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐5-10份、三聚氰胺聚磷酸盐15-20份、多孔铝硅无机物1-3份、马来酸酐接枝聚丙烯3-10份、抗氧剂PS802 0.2-1.2份、抗氧剂168/1010 0.2-1.0份、润滑剂SG200 0.5-3.0份、白油5-10份；所述的白油为26#工业用塑料加工油；所述的多孔铝硅无机物粒度为2～3μm，比表面积为400～600m2/g。
2.根据权利要求1所述的高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐5-8份、三聚氰胺聚磷酸盐15-18份、多孔铝硅无机物1-2份、马来酸酐接枝聚丙烯3-7份、抗氧剂PS802 0.2-0.8份、抗氧剂168/1010 0.2-0.6份、润滑剂SG200 0.5-1.5份、白油5-7份。
3.根据权利要求1所述的高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料由下列重量份的原料制成：聚丙烯100份、次磷酸盐8份、三聚氰胺聚磷酸盐18份、多孔铝硅无机物2份、马来酸酐接枝聚丙烯7份、抗氧剂PS802 0.8份、抗氧剂168/1010 0.6份、润滑剂SG200 1.5份、白油7份。
4.根据权利要求1所述的高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯的熔融指数为15.0g/10min。
5.根据权利要求1所述的高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述次磷酸盐为次磷酸镁。
6.权利要求1所述高灼热丝、低烟阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)按权利要求1所述的配比称取原料，取聚丙烯与白油混合均匀；
(2)将剩余原料与步骤1)制备的原料混合均匀；
(3)将步骤2)混匀的原料放入双螺杆机挤出造粒，所述的双螺杆机的转速为200-300转/分，温度为160-190℃。
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