CN107663340B - 一种聚丙烯催化型难燃剂母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种聚丙烯催化型难燃剂母粒及其制备方法，聚丙烯催化型难燃剂母粒包括下重量份的组分，聚烯烃共聚物40‑80份，催化阻燃剂20‑30份，稳定剂2‑4份，润滑剂1‑3，分散剂1‑3份；制备方法包括以下步骤：（1）按预设配方比例份别称取组分；（2）投入到高速搅拌机内预分散混合；（3）投入到平行双螺杆挤出机中完成造粒。本发明产品采用新型催化脱氢成炭技术路线，降低聚丙烯塑料传统阻燃剂的使用添加比例，增高阻燃效率，并且不降低聚丙烯制品的物理性能，性价比优越。

Description

一种聚丙烯催化型难燃剂母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种难燃剂母粒及其制备方法，具体涉及一种聚丙烯催化型难燃剂母粒及其制备方法。
背景技术
目前聚丙烯阻燃途径多采用卤素、氮系膨胀阻燃或镁系无机阻燃剂等方式，卤素阻燃剂阻燃效率高，但是通过离火自熄标准时，添加量大，一般添加比例超过20-25%比例，且有滴落，同时严重恶化了聚丙烯基材物理性能，增加了聚丙烯燃烧或热解时生成的烟量和有毒气体量，并造成阻燃聚丙烯塑料回收的困难。膨胀性阻燃剂，添加比例超过30%才能通过离火自熄，且析出严重。镁系低烟无卤，但是阻燃剂添加比例更高，要超过60%才能有效遏制燃烧，达到阻燃标准时严重恶化材料性能，超过了卤素途径。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高效聚丙烯催化型难燃剂母粒及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种聚丙烯催化型难燃剂母粒，包括以下质量份的组分，聚烯烃共聚物40-80份，催化型难燃剂20-30份，稳定剂2-4份，润滑剂1-3份，分散剂1-3份 。
进一步的，所述催化型难燃剂包括催化难燃剂乙酰丙酮锌6-12份，催化难燃剂乙酰丙酮钴4-8份，氢氧化镁5-10份。
进一步的，所述聚烯烃共聚物包括聚丙烯、聚乙烯、POE中的一种或多种。
进一步的，所述稳定剂为纳米水滑石复合稳定剂。
进一步的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺和脂肪酸酯类润滑剂中的一种或两种。
进一步的，所述分散剂为聚乙烯蜡和N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或两种。
进一步的，一种聚丙烯催化型难燃剂母粒的制备方法，包括以下步骤，
（1）按预设比例分别称取各组分；
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，采用水冷拉条切粒成型。
进一步的，步骤（3）物料通过平行双螺杆造粒，挤出温度为165-205℃。
进一步的，所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
进一步的，所述聚丙烯催化型难燃剂母粒的质量添加量为4%-6%。
本发明积极效果如下：
1、通过本发明功能母粒的加入可以大幅改善聚丙烯的阻燃效率，极低添加比例，即可产生高效的阻燃效率。
2、本发明功能母粒加入后，不会影响制品的其他性能。比如材料的拉伸性能、延展性能等。本发明母粒中添加的催化难燃剂不会与其他助剂有对抗作用，为了拓宽制品的应用范围，可以在催化难燃母粒配方中添加其他助剂，如增韧剂、填料、增强剂等。
3、使用方便：一般阻燃聚丙烯途径生产需要复配加入阻燃剂、色母粒、耐老化母粒、填充母粒等材料，不可控因素多，各个组分会互相影响；本发明制备方法简单，可控易操作，稳定性良好。
本发明中提及的催化阻燃***是一种高效的催化难燃体系，催化难燃剂在高温受热过程中催化聚丙烯材料类发生化学反应，催化脱氢，切断氧化反应链，造成表面炭化，隔断氧气，阻断燃烧。催化难燃母粒阻燃剂添加剂量少，一般4-6%即可使材料离火自熄，阻燃效率高，对产品的机械性能几乎没有影响。并且催化难燃剂与其他助剂几乎没有对抗作用，因此可以在催化难燃母粒的配方中添加相应助剂以拓宽制品的应用范围，满足阻燃聚丙烯材料的市场需求。
具体实施方式
下面将对本发明的实施例作进一步的详细叙述。
实施例1
（1）称取聚丙烯催化型难燃剂母粒，各组分质量份分别为聚丙烯43份、聚乙烯15份、POE5份，催化难燃剂乙酰丙酮锌10份，催化难燃剂乙酰丙酮钴7份，氢氧化镁10份，纳米水滑石复合稳定剂4份，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺3份，分散剂聚乙烯蜡3份。
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，挤出机采用65双螺杆，长径比40:1，造粒温度为165-205℃。采取水冷拉条切粒方式成型制的聚丙烯催化型难燃剂母粒。所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
实施例2
（1）按各组分最优选配比称取聚丙烯催化型难燃剂母粒，各组分质
量份分别为聚丙烯52份、POE 15份，催化难燃剂乙酰丙酮锌12份，催化难燃剂乙酰丙酮钴5份，氢氧化镁8份，纳米水滑石复合稳定剂3份，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺2份，分散剂聚乙烯蜡3份。
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，挤出机采用65双螺杆，长径比40:1，造粒温度为165-205℃。采取水冷拉条切粒方式成型制的聚丙烯催化型难燃剂母粒。所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
实施例3
（1）称取聚丙烯催化型难燃剂母粒，各组分质量份分别为聚丙烯60份、聚乙烯10份、POE5份，催化难燃剂乙酰丙酮锌8份，催化难燃剂乙酰丙酮钴6份，氢氧化镁5份，纳米水滑石复合稳定剂2份，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺2份，分散剂聚乙烯蜡2份。
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，挤出机采用65双螺杆，长径比40:1，造粒温度为165-205℃。采取水冷拉条切粒方式成型制的聚丙烯催化型难燃剂母粒。所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
实施例4
（1）按各组分最优选配比称取聚丙烯催化型难燃剂母粒，各组分质量份分别为聚丙烯44份、聚乙烯5份、POE15份，催化难燃剂乙酰丙酮锌9份，催化难燃剂乙酰丙酮钴8份，氢氧化镁10份，纳米水滑石复合稳定剂4份，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺3份，分散剂聚乙烯蜡2份。
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，挤出机采用65双螺杆，长径比40:1，造粒温度为165-205℃。采取水冷拉条切粒方式成型制的聚丙烯催化型难燃剂母粒。所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
实施例5
（1）按各组分最优选配比称取聚丙烯催化型难燃剂母粒，各组分质量份分别为聚丙烯70份、聚乙烯10份，催化难燃剂乙酰丙酮锌6份，催化难燃剂乙酰丙酮钴4份，氢氧化镁5份，纳米水滑石复合稳定剂2份，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺1份，分散剂聚乙烯蜡1份。
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，挤出机采用65双螺杆，长径比40:1，造粒温度为165-205℃。采取水冷拉条切粒方式成型制的聚丙烯催化型难燃剂母粒。所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
实施例6
（1）按各组分最优选配比称取聚丙烯催化型难燃剂母粒，各组分质量份分别为聚丙烯40份，催化难燃剂乙酰丙酮锌12份，催化难燃剂乙酰丙酮钴8份，氢氧化镁10份，纳米水滑石复合稳定剂4份，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺3份，分散剂聚乙烯蜡3份。
（2）将步骤（1）称取的各组分一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到双螺杆挤出机中完成造粒，挤出机采用65双螺杆，长径比40:1，造粒温度为165-205℃。采取水冷拉条切粒方式成型制的聚丙烯催化型难燃剂母粒。所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
实施例1-4份别以齐鲁石化SP1790聚丙烯为注塑件基体材料，实施例1-4中生产的难燃剂母粒添加到塑料中，注塑1.6mm标准哑铃式样条，进行阻燃测试，结果见表1。
表1 不同实施例难燃剂阻燃效果测试。
结论：聚丙烯材料在不同实施例难燃剂母粒按6%的添加比例添加，全部通过UL-94（1.6mm）V0级别阻燃测试，未添加本发明难燃剂母粒未通过UL-94（1.6mm）V0级别阻燃测试。
分别以齐鲁石化SP179聚丙烯为注塑件基体材料，传统阻燃剂粉末、传统阻燃剂母粒（溴：锑=2.5：1，浓度80%）以及实施例1的母粒制品为作为阻燃添加组分，注塑1.6mm标准哑铃式样条，进行不同阻燃途径对聚丙烯性能的影响对比，各组分具体添加量如表2所示，不同阻燃途径对聚丙烯性能影响的测试结果见表3。
表2 不同阻燃途径的对比例，组分配比表。
表3 不同阻燃途径对聚丙烯性性能影响的测试结果。
从表2和表3实验数据可以看出，本发明产品可以通过阻燃测试，添加比例最低，可以大幅度保持材料性能度，具备良好的阻燃性能。
具体地：1、通过本发明难燃剂母粒的加入可以大幅改善聚丙烯材料的阻燃性能，少的阻燃剂添加量产生高效的阻燃效率。
2、本发明功能母粒加入后，不会影响制品的其他性能。比如材料的拉伸性能、延展性能等，催化难燃剂燃母粒与其他助剂无对抗作用，在配方中添加功能助剂，可以增加制品的优良性能，提高产品的应用范围。
3、制备方法简单：一般阻燃聚丙烯制品生产时需要复配加入阻燃母粒、耐老化母粒、色母粒、填充母粒等，配方复杂，不可控因素多，各个组分会互相影响。本技术产品工艺简单省事，不会产生对抗阻燃效应。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明专利的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种聚丙烯催化型难燃剂母粒，其特征在于：包括以下质量份的组分，聚烯烃共聚物40-80份，催化型难燃剂20-30份，稳定剂2-4份，润滑剂1-3份，分散剂1-3份 ；
所述催化型难燃剂包括催化难燃剂乙酰丙酮锌6-12份，催化难燃剂乙酰丙酮钴4-8份，氢氧化镁阻燃剂5-10份；
所述稳定剂为纳米水滑石复合稳定剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒，其特征在于：所述聚烯烃共聚物包括聚丙烯、聚乙烯、POE中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺和脂肪酸酯类润滑剂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡和N，N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或两种。
5.权利要求1-4任一项所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）按预设比例分别称取各组分；
（2）将步骤（1）称取的各组份一并投入到高速搅拌机内混合20-25分钟，然后放入低速混合机中混合20-25分钟；
（3）将步骤（2）得到的产品投放到平行双螺杆挤出机中完成造粒。
6.根据权利要求5所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒的制备方法，其特征在于：步骤（3）通过平行双螺杆挤出造粒，挤出温度为165-205℃，采用水冷拉条切粒成型。
7.根据权利要求5所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒的制备方法，其特征在于：所述高速搅拌机的转速为1200-1500转/分钟；所述低速混合机的转速为40-100转/分钟。
8.根据权利要求1所述的一种聚丙烯催化型难燃剂母粒的应用，其特征在于：所述聚丙烯催化型难燃剂母粒的质量添加量为4%-6%。
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