CN109721836B - 一种阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法，其中，该阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，按照重量配比的组分包括：聚丙烯33.1‑39.1份、硫酸钙晶须5‑10份，硅灰石5‑10份、玻璃纤维5‑10份、相容剂5‑8份、钛白粉10‑20份、阻燃协效剂0‑4份、阻燃剂13‑20份、抗氧剂0.2‑0.4份、润滑剂0.5‑1份。本发明所涉及到的改性聚丙烯材料，可达到遮光、低收缩、V2级阻燃、750℃灼热丝可燃性指数和125℃热球压，同时保持有一定韧性。可替代PC材料应用于吸顶灯后盖、灯壳等部件上，降低产品成本，拓宽阻燃聚丙烯材料的应用领域。

Description

一种阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

我国是照明电器产品的制造大国，有着完善的照明电器产品制造链，现照明电器产品远销220个国家和地区。而我国同样也是照明电器产品的大型消费市场，国内照明市场占到全球照明市场的20％以上。随着房地产行业蓬勃发展和物质生活层次的提高，生产照明电器的企业越来越多。

现照明行业所用的主流材料是聚碳酸酯材料，该材料具有极佳的力学性能、光学性能、绝缘性能、阻燃性能和尺寸稳定性，但成本较高。而成本低的聚丙烯材料具有极佳的可加工性、耐化学品性和良好的力学性能、绝缘性能，但因为其阻燃性能和尺寸稳定性差，限制了其在照明电器行业中的应用。

专利CN201610682477.1公开了一种高遮光度聚丙烯复合材料，其包括聚丙烯、聚烯烃类弹性体、钛白粉、云母粉、抗氧剂、成核剂和润滑剂，在聚丙烯材料中加入按一定质量比混合的钛白粉和云母粉，改善了聚丙烯材料的遮光性，通过增加玻璃纤维，提高遮光聚丙烯材料的力学性能。但未考虑照明电器在温度过高、部件老化的情况下容易发生火灾，造成安全隐患。

发明内容

为解决上述提到的现有技术中存在的不足和问题，本发明提供一种阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，按照重量配比的组分包括：

进一步地，所述聚丙烯由均聚聚丙烯和共聚聚丙烯组成，其中所述均聚聚丙烯的结晶度在60％以上，熔体流动速率不小于20g/10min；所述共聚聚丙烯熔体流动速率不小于30g/10min。

进一步地，所述硅灰石和硫酸钙晶须平均直径6-8um，平均长度150-200um，预先经过硅烷偶联剂处理。

进一步地，所述玻璃纤维为泰山玻璃纤维公司的无碱短切玻纤，平均直径11um，预先经过硅烷偶联剂处理。

进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为0.8％。

进一步地，所述钛白粉为金红石型，预先经过硅烷偶联剂处理。

进一步地，所述阻燃协效剂为三氧化二锑，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和八溴硫醚中的至少一种。

进一步地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的至少一种，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺和硅酮母粒中的至少一种。

本发明还提供一种如上所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料制备方法，包括以下步骤：

按照相应的组分及重量配比称取除硫酸钙晶须、硅灰石和玻璃纤维之外的物料，在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒；其中硫酸钙晶须、硅灰石按照相应的重量配比从第6区侧喂料投入，玻璃纤维按照相应的重量配比从第8区侧喂料投入。

进一步地，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、205℃、200℃、205℃、195℃、185℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为400转/分钟。

现有技术中解决了聚丙烯材料的遮光和低收缩问题，未考虑到照明产品的阻燃需求。而且在加工过程中加入硫酸钙晶须和玻璃纤维增加了螺杆与物料之间的剪切，势必会造成阻燃剂分解，本发明通过主喂料加入阻燃剂，增强阻燃剂的分散。在双侧喂料在加入硫酸钙晶须和玻璃纤维，能减少晶须和玻纤的剪切，一方面避免阻燃剂分解，另一方面，可以有效的保持硫酸钙晶须和玻璃纤维的长度，硫酸钙晶须和玻璃纤维的长度越长，在聚合物基体中起到的桥接传递能量作用越大，进而提高材料整体的性能。

阻燃剂和阻燃协效剂是起阻燃作用，通过燃烧时候形成的炭层和产生的不燃性气体来隔开热量、氧气与火焰。V2级阻燃和750℃灼热丝的性能通过这两种添加剂达到。遮光是钛白粉和阻燃剂协同作用产生的结果，同时添加的硫酸钙晶须和玻纤也起到很好遮光效果。低收缩主要是添加的硫酸钙晶须和玻纤起作用。聚丙烯材料本身因为结晶会收缩，一般在1.8-2.2％之间，添加的填料会减缓材料的收缩，填料的形状、粒径、长径比和厚度都会对PP材料的收缩有影响。

本发明所涉及到的改性聚丙烯材料，可达到遮光、低收缩、V2级阻燃、750℃灼热丝可燃性指数和125℃热球压，同时保持有一定韧性。可替代PC材料应用于吸顶灯后盖、灯壳等部件上，降低产品成本，拓宽阻燃聚丙烯材料的应用领域。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供实施例1-3与对比例1-3。

表1：实施例与对比例按照重量配比的组成与配比

上述实施例和对比例的制备方法包括：按照相应的组分及重量配比称取除硫酸钙晶须、硅灰石和玻璃纤维之外的物料，在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒；其中硫酸钙晶须、硅灰石按照相应的重量配比从第6区侧喂料投入，玻璃纤维按照相应的重量配比从第8区侧喂料投入。

进一步地，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、205℃、200℃、205℃、195℃、185℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为400转/分钟。

通过实施例1-3和对比例1-3制得一定量的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，并将其在相同条件下进行测试，实验结果如表2所示。

表2实施例1-3和对比例1-3的实验结果

从表2测试可以看出，本发明所涉及到的改性聚丙烯材料，加强了材料本身的收缩率和强度以满足制件尺寸和承压需求；完善了遮光性能，以减少光损耗，满足日常生活需求；提高了材料阻燃性能和耐灼热丝性能，以提高产品使用安全性，扩大了产品使用范围。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量配比的组分包括：

聚丙烯 33.1-39.1份

硫酸钙晶须 5-10份

硅灰石 5-10份

玻璃纤维 5-10份

相容剂 5-8份

钛白粉 10-20份

阻燃协效剂 0-4份

阻燃剂 13-20份

抗氧剂 0.2-0.4份

润滑剂 0.5-1份；

所述硅灰石和硫酸钙晶须平均直径6-8um，平均长度150-200um，预先经过硅烷偶联剂处理；

所述玻璃纤维为无碱短切玻纤，平均直径11um，预先经过硅烷偶联剂处理；

所述阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：

按照相应的组分及重量配比称取除硫酸钙晶须、硅灰石和玻璃纤维之外的物料，在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒；其中硫酸钙晶须、硅灰石按照相应的重量配比从第6区侧喂料投入，玻璃纤维按照相应的重量配比从第8区侧喂料投入。

2.根据权利要求1所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯由均聚聚丙烯和共聚聚丙烯组成，其中所述均聚聚丙烯的结晶度在60% 以上，熔体流动速率不小于20g/10min；所述共聚聚丙烯熔体流动速率不小于30g/10min。

3.根据权利要求1所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为0.8%。

4.根据权利要求1所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型，预先经过硅烷偶联剂处理。

5.根据权利要求1所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为三氧化二锑，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和八溴硫醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的至少一种，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺和硅酮母粒中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的阻燃遮光低收缩聚丙烯复合材料，其特征在于，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、205℃、200℃、205℃、195℃、185℃，挤出螺杆长径比为44，挤出螺杆转速为400转/分钟。