CN112143105B - 一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用，包括聚丙烯、填料、阻燃剂、阻燃协效剂、烯烃塑化剂、超分散剂和抗氧剂。本发明不仅具有良好的外观、高韧性，同时具有高效阻燃效率，具有优异的综合性能。

Description

一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯作为五大通用塑料之一，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，广泛应用于家电、汽车、日用品等领域。但是由于聚丙烯树脂的氧指数较低，只有18左右，属于易燃材料，在诸多带电部件使用存在火安全风险，因此需要进行阻燃改性。
十溴二苯乙烷作为一种环保型阻燃剂，具有耐温好、耐候优异的特点，广泛应用于聚丙烯阻燃改性，但是由于十溴二苯乙烷中溴含量低，需要较高的添加量才可以实现良好的阻燃效果，且十溴二苯乙烷为固体颗粒，熔点高于300℃，加工及成型过程中为固态，无法形成良好的分散，对于产品外观、韧性具有较大的影响。
中国专利CN103724806A公开了一种汽车功能件用高抗抗冲阻燃聚丙烯组合物，通过添加复合增韧剂的方法实现了良好的冲击韧性，但是该技术方案无法从根本上解决阻燃剂分散导致的产品外观不良问题，对于高外观要求的产品无法使用，另外增韧剂的加入会导致更高的阻燃剂添加量，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物及其制备方法和应用，该组合物不仅具有良好的外观、高韧性，同时具有高效阻燃效率，具有优异的综合性能。
本发明提供了一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物，按质量百分比，包括如下组分：
Figure BDA0002703803540000011
所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的至少一种，熔融指数在230℃/2.16kg测试条件下为3-60g/10min。
所述填料为滑石粉、硅灰石、云母粉、硫酸钡中的至少一种，粒径为3000-6000目。
所述阻燃剂为超细十溴二苯乙烷；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、锑酸钠、磷酸锑、偏磷酸锑中的至少一种。
所述烯烃塑化剂为液体碳氢化合物，如埃克森美孚公司的ElevastTM。
所述超分散剂为BA或BAB型，其中B为溶剂化链段，结构为长碳链烷烃，碳链长度10-25碳；A为极性锚固基团，结构为-COO-、-SO3H、乙氧基酰胺、多元醇、多元胺中的至少一种。
所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，如3,5–二叔丁基–4–羟基苯丙酰–己二胺(抗氧剂1098)、亚磷酸三(2,4–二叔丁基苯酚酯)(抗氧剂168)、四[β–(3,5–二叔丁基–4–羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。
本发明还提供了一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物的制备方法，包括：
按配比，将原料置于混料机中混合均匀，将混合后的原料通过双螺杆挤出机熔融混合，并挤出造粒，得到高焊接强度聚丙烯组合物。
所述混料机的工艺参数为：转速为100-300rpm，混合时间为5-10min；所述双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆转速200～600rpm，挤出机熔融温度设定为180～220℃。
本发明还提供了一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物的应用。
有益效果
本发明不仅具有良好的外观、高韧性，同时具有高效阻燃效率，在体系中实现超分散有效避免阻燃剂的团聚，同时烯烃塑化剂与超分散剂的协同很好地改善了阻燃剂-超分散剂在树脂基体中的分布，从而保证阻燃剂的良好分散与分布，复合材料具有良好的表面效果，韧性得到显著改善，且阻燃效率得到提高，具有优异的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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，在阅读了本发明讲授的内容之后，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。
具体所用原料及其牌号和厂家见表1。
采用表1原材料制备本申请所述组合物和对比例用组合物，其制备方法如下：
步骤1：按照表2中配比(重量比)称取各组分；
步骤2：聚丙烯、填料、阻燃剂、阻燃协效剂、烯烃塑化剂、超分散剂、抗氧剂，混料机转速为250rpm，混合时间为5min；
步骤3：将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合，并挤出造粒获得本发明产品，其中双螺杆挤出机的螺杆转速450rpm；挤出机熔融温度设定为180～220℃(在此温度范围内皆可)。
对上述具体实施例和对比例制备所得的组合物进行各项性能测试，其中根据ISO527标准进行拉伸性能评估，拉伸速度50mm/min；根据ISO180标准测试悬臂梁缺口冲击性能；；阻燃测试按照UL94标准执行；将制备材料注塑色板观察外观情况，其中麻点等级判定标准为：
1级：在面积100cm2的方板上，异色点个数为0.1-0.2mm小于2个，0.2-0.3mm无，超过0.3mm无
2级：在面积100cm2的方板上，异色点个数为0.1-0.2mm小于5个，0.2-0.3mm小于3个，0.3-0.4mm无，超过0.4mm无。
3级：在面积100cm2的方板上，异色点个数为0.1-0.2mm小于10个，0.2-0.3mm小于5个，0.3-0.4mm小于2个，超过0.4mm无。
4级：在面积100cm2的方板上，异色点个数为0.1-0.2mm小于15个，0.2-0.3mm小于10个，0.3-0.4mm小于5个，超过0.4mm小于2个。
5级：在面积100cm2的方板上，异色点个数为0.1-0.2mm小于20个，0.2-0.3mm小于15个，0.3-0.4mm小于10个，超过0.4mm小于5个。
表1实施例及对比例所用原料及其牌号和厂家
Figure BDA0002703803540000031
Figure BDA0002703803540000041
表2实例及对比例配方构成及测试性能对比
Figure BDA0002703803540000042
由表2可知，本发明具有优异的外观、高韧性、高阻燃效率，通过实施例1和对比例1发现烯烃塑化剂和超分散剂的加入可以提高阻燃效率，改善产品外观，通过实施例1-4的对比可以发现烯烃塑化剂和超分散剂含量增加可以提高材料的韧性；通过实施例1和对比例2、3对比可以发现烯烃塑化剂和超分散剂对于提高阻燃效率、改善产品外观、提高韧性具有协同作用，通过实施例1和对比例4对比可以发现，本发明技术方案与加入增韧性相比具有更好的综合效果。

Claims (7)

1.一种良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物，其特征在于：按质量百分比，包括如下组分：
Figure FDA0003854736950000011
Figure FDA0003854736950000012
所述烯烃塑化剂为液体碳氢化合物；所述超分散剂为BA或BAB型，其中B为溶剂化链段，结构为长碳链烷烃，碳链长度10-25碳；A为极性锚固基团，结构为-COO-、-SO3H、乙氧基酰胺、多元醇、多元胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的至少一种，熔融指数在230℃/2.16kg测试条件下为3-60g/10min。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述填料为滑石粉、硅灰石、云母粉、硫酸钡中的至少一种，粒径为3000-6000目。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述阻燃剂为超细十溴二苯乙烷；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、锑酸钠、磷酸锑、偏磷酸锑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
6.一种如权利要求1所述的良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物的制备方法，包括：
按配比，将原料置于混料机中混合均匀，将混合后的原料通过双螺杆挤出机熔融混合，并挤出造粒，得到良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物 。
7.一种如权利要求1所述的良外观高韧性高效阻燃聚丙烯组合物在家电、汽车、日用品中的应用。
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