CN105802021A - 一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,包括以下组分及其重量百分数含量:聚丙烯40‑70%、矿物填料0‑20%、阻燃剂3‑18%、阻燃协效剂1‑6%、离子型共聚物0.5‑10%、聚醚胺0.5‑10%、马来酸酐接枝聚丙烯2‑10%、抗氧剂0.1‑0.5%。本发明还提供了一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物的制备方法。与现有技术相比,本发明的组合物中不仅有阻燃体系,还有耐划伤体系,且这两个体系不是孤立的,使得阻燃性和耐划伤性处于一个相对平衡的状态。

Description

一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料及其成型加工领域,特别涉及一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)树脂具有密度小、抗疲劳、无毒、化学稳定性优异、易加工成型等优点,在家用电器、电子电器等领域具有广泛的应用,聚丙烯材料本身具有不耐划伤、低温脆性、尺寸稳定性差、制品易变形等缺点,且聚丙烯树脂的氧指数较低,只有18左右,属于易燃材料。
中国专利CN103627079A公开了阻燃聚丙烯专用料,具有良好的耐热性和阻燃性能;中国专利CN101173074B一种具有耐划伤性能的聚丙烯组合物及其制备方法,通过添加脂肪族伯酰胺润滑剂降低材料表面摩擦系数,提高聚丙烯材料的耐划伤性能。
虽然已有大量公开专利关于如何改善聚丙烯阻燃、低温韧性、耐划伤等性能,但是如何平衡聚丙烯材料的阻燃性能和耐划伤性能却少有研究。
发明内容
本发明的目的,就是为了解决上述问题而提供了一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,该组合物中不仅有阻燃体系,还有耐划伤体系,且这两个体系不是孤立的,使得阻燃性和耐划伤性处于一个相对平衡的状态。
本发明的另一个目的还在于提供了一种具有耐划伤性能的聚丙烯组合物的制备方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案实施如下:
一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,包括以下组分及其重量百分数含量:
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述聚丙烯选自熔融指数均为5-50g/10min的均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的至少一种。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述矿物填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉或硫酸钡中一种,且所述矿物填料的目数为300-4000目。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐与成炭剂按照5:1的质量比混合而成。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述成炭剂为季戊四醇。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,阻燃协效剂为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、八溴醚、三氧化二锑、硼酸锌和氧化锌中的至少一种。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述离子型共聚物为乙烯-甲基丙烯酸钠盐、乙烯-甲基丙烯酸锌盐或乙烯-甲基丙烯酸镁盐中的一种;且所述乙烯-甲基丙烯酸钠盐、乙烯-甲基丙烯酸锌盐和乙烯-甲基丙烯酸镁盐中,甲基丙烯酸的中和比例均为5-90%,优选为20-60%。
进一步的,所述离子型共聚物优选为杜邦公司商业化产品乙烯-甲基丙烯酸钠盐8920,乙烯-甲基丙烯酸-锌盐9320、9520。离子型共聚物在材料成型过程中可以迁移到表面,在材料表面形成坚固的保护层,提高聚丙烯材料的表面硬度,从而提高耐划伤性能。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述聚醚胺为端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚中的至少一种;且所述端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚的分子量均为600-5000,聚醚胺具有高的反应活性,可与多种活性基团发生反应,如羧酸、环氧、酯基、酸酐。
进一步的,所述聚醚胺优选为亨斯曼公司商业化产品端氨基聚氧化乙烯醚ED–2003、ED–900。高反应活性聚醚胺可与未完全中和的离子型共聚物发生扩链反应,从而产生良好的低温增韧作用。
上述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其中,所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.6-2.0。其作用为:(1)提高基体树脂聚丙烯与极性组分之间的相容性,使得阻燃剂和阻燃阻燃协效剂与基体树脂聚丙烯更好的相容,提高阻燃性;(2)与高反应活性的离子型共聚物、聚醚胺反应形成活性网络体系,提高耐划伤性。所以,阻燃体系和耐划伤体系在一定程度上都要依靠马来酸酐接枝聚丙烯,则本发明的耐划伤阻燃聚丙烯的阻燃性和耐划伤性可以处在一良好的平衡状态。
所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的混合物。所述受阻酚类抗氧剂可以为亚磷酸三(2,4–二叔丁基苯酚酯),所述受阻胺类抗氧剂可以为3,5–二叔丁基–4–羟基苯丙酰–己二胺,所述亚磷酸酯类抗氧剂可以为四[β–(3,5–二叔丁基–4–羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本发明还提供了一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物的制备方法,包括以下制备步骤:
步骤1:按照以下组分及其重量百分数含量准备原材料:聚丙烯40-70%、矿物填料0-20%、阻燃剂3-18%、阻燃协效剂1-6%、离子型共聚物0.5-10%、聚醚胺0.5-10%、马来酸酐接枝聚丙烯2-10%、抗氧剂0.1-0.5%;
步骤2:将聚丙烯、矿物填料、阻燃剂、阻燃协效剂、离子型共聚物、聚醚胺、马来酸酐接枝聚丙烯和抗氧剂置于高速混合机中混合,所述高速混合机转速为300-500rpm,混合时间为20-40min;
步骤3:将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速200-400rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得本发明的产品。
本发明的有益效果如下:
1.本发明中的阻燃体系中,阻燃剂、阻燃协效剂和马来酸酐接枝聚丙烯可以使得聚丙烯基材有良好的阻燃性能。
2.本发明的耐划伤体系中,离子型共聚物、高反应活性聚醚胺、马来酸酐接枝聚丙烯可以反应形成网络结构,有效提高材料的耐划伤性能。
3.本发明中马来酸酐接枝聚丙烯不仅可以作为活性组分促进形成网络体系,同时可以提高聚丙烯与极性组分间的相容性,所以其对阻燃性和耐划伤性都有贡献,可以很好的平衡两种不同的性能。
具体实施方式
下面将结合实施例,对本发明作进一步说明。
实施例1-3及对比例1-2所使用的原材料及其生产厂家和牌号见下表:
以下为实施例1-3:
实施例1
将50.5kg共聚聚丙烯、10.0kg滑石粉、15.0kg三聚氰胺聚磷酸盐、3.0kg季戊四醇、6.0kg三氧化二锑、5.0kg乙烯-甲基丙烯酸钠盐、5.0kg端氨基聚氧化乙烯醚、5.0kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.25kg抗氧剂1010和0.25kg抗氧剂168置于高混机中搅拌混合,高速混合机转速为400rpm,混合时间为30min。随后,将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速300rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得产品1。
实施例2
将47.5kg共聚聚丙烯、10.0kg滑石粉、12.5kg三聚氰胺聚磷酸盐、2.5kg季戊四醇、6.0kg三氧化二锑、7.0kg乙烯-甲基丙烯酸钠盐、7.0kg端氨基聚氧化乙烯醚、7.0kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.25kg抗氧剂1010和0.25kg抗氧剂168置于高混机中搅拌混合,高速混合机转速为350rpm,混合时间为35min。随后,将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速400rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得产品2。
实施例3
将47.5kg共聚聚丙烯、10.0kg滑石粉、15.0kg三聚氰胺聚磷酸盐、3.0kg季戊四醇、3.0kg三氧化二锑、7.0kg乙烯-甲基丙烯酸钠盐、7.0kg端氨基聚氧化乙烯醚、7.0kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.25kg抗氧剂1010和0.25kg抗氧剂168置于高混机中搅拌混合,高速混合机转速为400rpm,混合时间为25min。随后,将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速400rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得产品3。
以下为对比例1-2:
比较例1
将65.5kg共聚聚丙烯、10.0kg滑石粉、8.0kg十溴二苯乙烷、16.0kg芥酸酰胺、0.25kg抗氧剂1010和0.25kg抗氧剂168置于高混机中搅拌混合,高速混合机转速为400rpm,混合时间为25min。随后,将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速400rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得产品4。
比较例2
将55.5kg共聚聚丙烯、10.0kg滑石粉、20.0kg十溴二苯乙烷、14.0kg芥酸酰胺、0.25kg抗氧剂1010和0.25kg抗氧剂168置于高混机中搅拌混合,高速混合机转速为400rpm,混合时间为25min。随后,将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速400rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得产品5。
将产品1-5进行相关性能的测试,相关测试标准如下:
使用国际标准对所制备材料的力学性能、收缩率(垂直流动方向)、表面硬度进行测试;材料的阻燃性能按照UL94标准进行垂直燃烧测试;采用耐划伤测试仪评价材料的耐划伤性能,具体方法为:首先利用色度计测试注塑成型塑料板划伤前表面的光散射值,然后用一把机械驱动的刮刀在塑料板表面刮出一段线段图形,测试材料表面划伤后的光散射值,以划伤前后光散射差值ΔE度量材料耐划伤性能的好坏,ΔE值越小,材料耐划伤性能越好,结果如表2中所示。
具体测试条件为:温度:23±5℃、支撑力:10N、划伤速度:1000mm/min、刮刀:直径1mm。
通过上表可知,本发明的阻燃体系中,阻燃剂、阻燃协效剂和马来酸酐接枝聚丙烯可以使得聚丙烯基材有良好的阻燃性能。同时,本发明的耐划伤体系中,离子型共聚物、高反应活性聚醚胺、马来酸酐接枝聚丙烯可以反应形成网络结构,有效提高材料的耐划伤性能。通过实施例和对比例性能对比可以发现,马来酸酐接枝聚丙烯的加入使得整个发明体系的阻燃性和耐划伤性处于一个相对平衡的状态,阻燃性和耐划伤性都比较好。比起在聚丙烯基体中直接加入阻燃剂和耐划伤剂的效果更佳,阻燃性和耐划伤性都能兼顾。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,包括以下组分及其重量百分数含量:
2.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述聚丙烯选自熔融指数均为5-50g/10min的均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述矿物填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉或硫酸钡中一种,且所述矿物填料的目数为300-4000目。
4.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐与成炭剂按照5:1的质量比混合而成。
5.如权利要求4所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述成炭剂为季戊四醇。
6.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,阻燃协效剂为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、八溴醚、三氧化二锑、硼酸锌和氧化锌中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述离子型共聚物为乙烯-甲基丙烯酸钠盐、乙烯-甲基丙烯酸锌盐或乙烯-甲基丙烯酸镁盐中的一种;且所述乙烯-甲基丙烯酸钠盐、乙烯-甲基丙烯酸锌盐和乙烯-甲基丙烯酸镁盐中,甲基丙烯酸的中和比例均为5-90%。
8.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述聚醚胺为端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚中的至少一种;且所述端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚的分子量均为600-5000。
9.如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物,其特征在于,所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.6-2.0;所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的混合物。
10.一种如权利要求1所述的一种耐划伤阻燃聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
步骤1:按照以下组分及其重量百分数含量准备原材料:聚丙烯40-70%、矿物填料0-20%、阻燃剂3-18%、阻燃协效剂1-6%、离子型共聚物0.5-10%、聚醚胺0.5-10%、马来酸酐接枝聚丙烯2-10%、抗氧剂0.1-0.5%;
步骤2:将聚丙烯、矿物填料、阻燃剂、阻燃协效剂、离子型共聚物、聚醚胺、马来酸酐接枝聚丙烯和抗氧剂置于高速混合机中混合,所述高速混合机转速为300-500rpm,混合时间为20-40min;
步骤3:将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合,并挤出造粒,所述双螺杆挤出机的螺杆转速200-400rpm,挤出机熔融温度设定为180-215℃,最终获得本发明的产品。
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