CN106366433A - 一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法，由以下重量份的原料：聚丙烯树脂，改质剂，阻燃剂，抗氧剂，润滑分散剂，萜烯树脂，抗静电剂等物料经过高速混料机混合，经过双螺杆挤出机造粒制成聚丙烯树脂粒料，然后加入三辊压延片材挤出成型机，制成低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料。具有成本低，卤素含量低和良好的透明性等优点，可以实现0.3mm以上达到UL‑94 VTM‑0的阻燃等级，并保持了聚丙烯良好的耐高压击穿性。

Description

一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种薄膜材料，具体涉及一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯，英文名称：Polypropylene，缩写名称PP。其化学式为：(C3H6)N。
聚丙烯树脂是一种半结晶的热塑性塑料。具有无毒、密度轻、易加工、耐化学腐蚀、电绝缘性好、机械强度好等优良性能，被广泛用于日常生活用品、电子电器、室内装饰材料、包装材料、交通、机电和建材等诸多领域。但PP属易燃材料，其氧指数(LOI)只有17.4～18.5，燃烧时产生大量的熔滴极易传播火焰，这就使PP在许多领域的应用受到限制。对PP的阻燃，过去常采用含卤阻燃剂，由于聚丙烯的高结晶性，很难做到0.3mm以下VTM-0，而且这类阻燃剂在燃烧时产生较多的烟雾和有毒、腐蚀性气体，造成二次污染，并且会影响到聚丙烯薄膜的透明性。卤素阻燃剂虽然阻燃效果好，但是成本非常高，影响产品的推广和发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是含有卤系阻燃剂的聚丙烯薄膜阻热效能较差，且易产生有毒有害的腐蚀性气体，影响聚丙烯薄膜的透明性，目的在于提供一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法，具有卤素含量低、透明性好、成本低、耐老化的优点，可以电子电器，建筑室内装饰材料、元器件和电子产品包材中广泛使用。
本发明通过下述技术方案实现：
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
优选地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的组合，二者的重量比为2:1。
优选地，所述改质剂为聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸共聚物和透明成核剂的组合且重量比为5:5:1:0.1。
优选地，所述阻燃剂为次磷酸盐、三聚氰胺、溴化磷酸酯、四溴双酚A和氢氧化镁的组合且重量比为8:4:2:1:1。
优选地，所述阻燃协效剂为季戊四醇、氧化锌和三氧化二锑的组合，三者重量比为1:2:0.5。
优选地，所述填充剂为滑石粉、硫酸钡中的一种或两种的组合，填充剂细度选取800～10000目，优选2500～5000目。
优选地，所述润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡的组合，二者重量比为5:1。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂168和THP-EPQ的组合，二者的重量比为2:1。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550和三异硬酯酸钛酸异丙酯的组合，二者的重量比为1:3。
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料的制备方法，所包括如下步骤：
a、将各原料预干燥备用；
b、按重量组分配比将干燥后的聚丙烯树脂、环氧大豆油、壬基酚聚氧乙烯醚、改质剂、阻燃剂、阻燃协效剂、填充剂、润滑分散剂、偶联剂、抗氧剂、抗静电剂、松节油和萜烯树脂经混料机均匀混合后，由双螺杆挤出机中进行熔融、挤出造粒，再经切粒制成聚丙烯树脂粒料，干燥备用，所述双螺杆挤出机各区的温度控制在230℃至320℃之间；
c、将充分干燥后的聚丙烯树脂粒料送入双螺杆挤出机中制成熔融共混物，双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃至320℃之间，并在一定压力下，再将熔融共混物经T型模具挤出，经T型模具挤出的熔融体经过三辊压延、定型后，拉制出低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料。
其中，透明成核剂采用本领域常用的透明成核剂，如芳基磷酸盐、山梨醇类、羧酸金属盐、脱氢枞酸及其盐类、支化酰胺类化合物，有利于改变不完全结晶聚合物树脂的结晶度，加快其结晶速度的加工改性助剂。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法，现有技术达到0.3mm阻燃V-0，卤素含量要达到6％以上，本发明采用复配阻燃剂，卤素含量在3％左右就可以达到0.3mm阻燃V-0，因此具有卤素含量低的优点，无毒、无味、符合国家有关标准及欧盟的RoSH指令；
2、本发明一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法，本发明采用磷系，磷氮系阻燃剂与卤素阻燃剂复配，再通过添加阻燃协效剂，能很好的达到阻燃效果，达到同样阻燃效果，成本仅为现有技术中十溴二苯乙烷的50％不到，因此成本较低；
3、本发明一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法，本发明采用阻燃剂添加量少，对聚丙烯薄膜材料透明度影响小，填料的折射率跟PP相近，基本不影响透明度，且通过透明成核剂有利于提高聚丙烯薄膜材料的透明度；
4、本发明一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料及其制备方法，本发明添加改质剂，提高了阻燃剂、填料和PP的相容性，使其力学性能相对于现有技术的聚丙烯薄膜材料有较显著的提高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
其中，聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的组合，二者的重量比为2:1；改质剂为聚乙烯、马来酸酐接枝PP、丙烯酸共聚物和透明成核剂的组合且重量比为5:5:1:0.1；阻燃剂为次磷酸盐、三聚氰胺、溴化磷酸酯、四溴双酚A和氢氧化镁的组合，重量比为8:4:2:1:1；阻燃协效剂为季戊四醇、氧化锌和三氧化二锑的组合，重量比为1:2:0.5；填充剂为滑石粉，填充剂细度3000目；润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡的组合，二者重量比为5:1；抗氧剂为抗氧剂168和PTH-EPQ的组合，二者的重量比为2:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH550和三异硬酯酸钛酸异丙酯的组合，二者的重量比为1:3。
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料的制备方法：
a、将各原料预干燥备用；
b、按比例将聚丙烯树脂、环氧大豆油、壬基酚聚氧乙烯醚、改质剂、阻燃剂、阻燃协效剂、填充剂、润滑分散剂、偶联剂、抗氧剂、抗静电剂、松节油和萜烯树脂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融、挤出造粒，再经切粒制成聚丙烯树脂粒料，干燥备用，其中，双螺杆挤出机工作过程中各区在的温度控制在230℃；
c、将充分干燥后的聚丙烯树脂粒料自喂料机进入到双螺杆挤出机中制成熔融共混物，双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃，并在一定压力下，再将熔融共混物经T型模具挤出，经T型模具挤出的熔融体经过三辊压延、定型后，按一定的拉膜速率拉制出低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料。
实施例2
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
其中，聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的组合，二者的重量比为2:1；改质剂为聚乙烯、马来酸酐接枝PP、丙烯酸共聚物和透明成核剂的组合且重量比为5:5:1:0.1；阻燃剂为次磷酸盐、三聚氰胺、溴化磷酸酯、四溴双酚A和氢氧化镁的组合，重量比为8:4:2:1:1；阻燃协效剂为季戊四醇、氧化锌和三氧化二锑的组合，重量比为1:2:0.5；填充剂为滑石粉，填充剂细度3500目；润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡的组合，二者重量比为5:1；抗氧剂为抗氧剂168和PTH-EPQ的组合，二者的重量比为2:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH550和三异硬酯酸钛酸异丙酯的组合，二者的重量比为1:3。
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料的制备方法：
a、将各原料预干燥备用；
b、按比例将聚丙烯树脂、环氧大豆油、壬基酚聚氧乙烯醚、改质剂、阻燃剂、阻燃协效剂、填充剂、润滑分散剂、偶联剂、抗氧剂、抗静电剂、松节油和萜烯树脂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融、挤出造粒，再经切粒制成聚丙烯树脂粒料，干燥备用，其中，双螺杆挤出机工作过程中各区在的温度控制在280℃；
c、将充分干燥后的聚丙烯树脂粒料自喂料机进入到双螺杆挤出机中制成熔融共混物，双螺杆挤出机各区的温度控制在270℃，并在一定压力下，再将熔融共混物经T型模具挤出，经T型模具挤出的熔融体经过三辊压延、定型后，按一定的拉膜速率拉制出低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料。
实施例3
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
其中，聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的组合，二者的重量比为2:1；改质剂为聚乙烯、马来酸酐接枝PP、丙烯酸共聚物和透明成核剂的组合且重量比为5:5:1:0.1；阻燃剂为次磷酸盐、三聚氰胺、溴化磷酸酯、四溴双酚A和氢氧化镁的组合，重量比为8:4:2:1:1；阻燃协效剂为季戊四醇、氧化锌和三氧化二锑的组合，重量比为1:2:0.5；填充剂为滑石粉，填充剂细度3500目；润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡的组合，二者重量比为5:1；抗氧剂为抗氧剂168和P-EPQ的组合，二者的重量比为2:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH550和三异硬酯酸钛酸异丙酯的组合，二者的重量比为1:3。
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料的制备方法：
a、将各原料预干燥备用；
b、按比例将聚丙烯树脂、环氧大豆油、壬基酚聚氧乙烯醚、改质剂、阻燃剂、阻燃协效剂、填充剂、润滑分散剂、偶联剂、抗氧剂、抗静电剂、松节油和萜烯树脂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融、挤出造粒，再经切粒制成聚丙烯树脂粒料，干燥备用，其中，双螺杆挤出机工作过程中各区在的温度控制在320℃；
c、将充分干燥后的聚丙烯树脂粒料自喂料机进入到双螺杆挤出机中制成熔融共混物，双螺杆挤出机各区的温度控制在320℃，并在一定压力下，再将熔融共混物经T型模具挤出，经T型模具挤出的熔融体经过三辊压延、定型后，按一定的拉膜速率拉制出低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料。
对比例1
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，由以下重量份的原料制成：
其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例4
其中，聚丙烯树脂仅为均聚聚丙烯树脂，其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例5
其中，改质剂为聚乙烯、马来酸酐接枝PP和透明成核剂的组合，三者的重量比为5:5:0.1，其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例6
其中，阻燃剂为次磷酸盐、三聚氰胺、溴化磷酸酯和四溴双酚A的组合，重量比为8:4:2:1，其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例7
其中，阻燃协效剂为季戊四醇和氧化锌的组合，重量比为1:2，其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
对比例8
其中，润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸酯和蒙坦蜡的组合，二者重量比为5:1，其余组分配比及制备方法与实施例1相同。
试验例1基本性能测试：
分别测试实施例1～3以及对比例1～8制备的薄膜材料的透光率，拉伸强度和断裂伸长率，结果见表1。按照GB/T2410-2008测试透光率，按照GB/T13022-1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》测定拉伸强度和断裂伸长率。
表1
表1的数据表明，本发明实施例1～3具有良好的透光率，拉伸强度和断裂伸长率，而对比例1～10中省略本发明部分原料后，其性能会显著下降。经测试，本发明实施例1～3制备的薄膜材料在135℃持续30min的情况下热收缩小于0.1％，并且本发明薄膜抗折叠性以及抗析出性良好。
试验例2阻燃性能测试：
按照UL 94确定实施例1～3以及对比例1～8阻燃等级，测定氧指数，结果见表2。
表2
表2的数据表明，本发明薄膜材料阻燃性能良好，而对比例1～10中减少本发明部分原料后，其阻燃性能可能会下降。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的组合，二者的重量比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述改质剂为聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸共聚物和透明成核剂的组合且重量比为5:5:1:0.1。
4.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述阻燃剂为次磷酸盐、三聚氰胺、溴化磷酸酯、四溴双酚A和氢氧化镁的组合且重量比为8:4:2:1:1。
5.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为季戊四醇、氧化锌和三氧化二锑的组合，三者重量比为1:2:0.5。
6.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述填充剂为滑石粉、硫酸钡中的一种或两种的组合，填充剂细度选取800～10000目，优选2500～5000目。
7.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述润滑分散剂为季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡的组合，二者重量比为5:1。
8.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168和THP-EPQ的组合，二者的重量比为2:1。
9.根据权利要求1所述的一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550和三异硬酯酸钛酸异丙酯的组合，二者的重量比为1:3。
10.一种低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料的制备方法，其特征在于，所包括如下步骤：
a、将各原料预干燥备用；
b、按重量组分配比将干燥后的聚丙烯树脂、环氧大豆油、壬基酚聚氧乙烯醚、改质剂、阻燃剂、阻燃协效剂、填充剂、润滑分散剂、偶联剂、抗氧剂、抗静电剂、松节油和萜烯树脂经混料机均匀混合后，由双螺杆挤出机中进行熔融、挤出造粒，再经切粒制成聚丙烯树脂粒料，干燥备用，所述双螺杆挤出机各区的温度控制在230℃至320℃之间；
c、将充分干燥后的聚丙烯树脂粒料送入双螺杆挤出机中制成熔融共混物，双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃至320℃之间，并在一定压力下，再将熔融共混物经T型模具挤出，经T型模具挤出的熔融体经过三辊压延、定型后，拉制出低成本低卤素透明聚丙烯薄膜材料。
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