CN1465618A - 一种氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料 - Google Patents

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本发明公开了一种氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料，以重量份计，由如下组份及其含量组成：聚丙烯100，氢氧化镁20－200，弹性体5－25，偶联剂0.1－4.0，交联助剂0.5－5.0，引发剂0.05－0.5，分散剂0.5－8.0，增效剂0.2－3.0，抗氧剂0.1－1.0，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯；所述氢氧化镁为天然矿石粉末或合成氢氧化镁，其颗粒度一般为1μm－100μm；所述弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶乙烯－辛烯共聚物、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物等。本发明复合材料具有良好力学性能和加工性能，可用于汽车部件、电器外壳、电气元件、建材、室内装饰。

Description

一种氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料
技术领域    本发明涉及一种阻燃聚丙烯复合材料，特别涉及一种聚丙烯与氢氧化镁组成的无卤阻燃复合材料。
背景技术    聚丙烯材料在建材、汽车、电器等领域中的应用对其阻燃性提出了要求。一般采用添加阻燃剂来提高聚丙烯材料的阻燃性，所用的多为卤系、磷系、氮系阻燃剂及其复合物，而较少采用氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)无卤阻燃剂。
高文华、郭锡坤等人在《塑料科技》1992年第6卷第1期上报导了一种无卤阻燃剂氢氧化镁填充聚丙烯材料，氢氧化镁的添加量在55％(重量百分数)以上才具有阻燃效果，而随添加量增加，材料的力学性能下降显著，未经偶联剂处理的氢氧化镁填充聚丙烯材料，其拉伸强度在添加量为40％时已低于10MPa，用两种偶联剂处理后，材料的拉伸强度在添加量为40％时也低于15MPa。
美国专利4987173报道了含纤维状无机填料的聚烯烃复合材料，其无机填料为氢氧化镁、氧化镁、石膏或两种以上复合物，添加量在70％(重量百分数)时，无法加工。
已有技术中无卤阻燃剂的添加量需要达到50-60％(重量百分数)以上才有可能阻燃聚丙烯材料，而50-60％以上的添加量造成材料力学性能差，加工困难，不能满足应用和连续生产的要求。
发明内容    本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种具有良好力学性能和加工性能的氢氧化镁阻燃聚丙烯复合材料。
本发明的氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料，以重量份计，由如下组份及其含量组成：
聚丙烯              100
氢氧化镁            20-200
弹性体              5-25
偶联剂              0.1-4.0
交联助剂          0.5-5.0
引发剂            0.05-0.5
分散剂            0.5-8.0
增效剂            0.2-3.0
抗氧剂            0.1-1.0
所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯，其熔体流动速率为0.2-30.0克/10分钟。
所述氢氧化镁为天然矿石粉末或合成氢氧化镁，其颗粒度一般为1μm-100μm，最佳颗粒度为2-10μm。
所述弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三[2-甲氧乙氧基]硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-(3，4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
所述交联助剂为二乙烯苯、双马来酰亚胺、邻苯二甲酸二丙烯酯、季戊四醇三芳基酯、三聚氰酸三丙烯酯、聚磺酰迭氮、迭氮甲酸盐。
所述引发剂为过氧化十二酰、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁烷、过氧化二异丙苯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈。
所述分散剂为羟基硅油、乙烯基硅油、聚丁二烯、马来酸酐接枝聚丁二烯、聚烯烃蜡、偏六氟橡胶、硬脂酸酯及盐、N，N-乙烯二异硬脂酸酰胺等中的一种或多种。
所述增效剂为炭黑、石墨、滑石粉、硅酸盐类化合物、氧化锌、氧化钼、氧化铁等金属氧化物、硼酸锌、红磷、碳酸盐类等中的一种或多种。
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、4，4-硫代双(6-特丁基-3-甲基苯酚)、季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、亚磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯等中的一种或多种的复配物。
本发明氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，依次包括如下步骤：
1、未处理的填料置于高速搅拌机中，将用稀释剂稀释好的偶联剂按比例均匀喷洒在填料上，高速搅拌10分钟，干燥，待用。2、将聚丙烯、氢氧化镁、弹性体及其各种助剂按比例预先混合，再在双螺杆挤出机上以200-220℃的加工温度下挤出、造粒得到阻燃聚丙烯复合材料。
尽管不打算局限于理论上的说明，但本发明可能存在的机理如下：
通过氢氧化镁的表面处理，交联助剂、引发剂、分散剂的添加，使氢氧化镁均匀分散在聚丙烯基体中，同时弹性体富集在氢氧化镁表面，形成弹性体-氢氧化镁“软壳-硬核”结构粒子，以提高氢氧化镁与聚丙烯间的界面粘附性，降低氢氧化镁大量加入对聚丙烯材料脆性增加的幅度，从而改善氢氧化镁阻燃聚丙烯材料的力学性能和加工性能。
本发明氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料可用于汽车部件、电器外壳、电气元件、建材、室内装饰。
具体实施方式    下面将结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
将颗粒度为5μm的天然矿物氢氧化镁粉末1200克，在高速搅拌机中用18.0克的γ-胺丙基三乙氧基硅烷处理10分钟。将处理过的氢氧化镁1200克与600克的均聚聚丙烯、120克的乙烯-辛烯弹性体、19.2克的双马来酰亚胺、1.92克的过氧化苯甲酰、28.8克的马来酸酐接枝聚丁二烯、5.76克的硬脂酸钙、3.84克的硬脂酸钡、5.76克的氧化锌、3.84克的季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯按比例在高速搅拌机中预混合均匀，再在双螺杆挤出机上挤出，挤出温度为220℃，水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯复合材料。所得材料的力学性能、加工性能和阻燃性数据见表1。
实施例2：
将颗粒度为5μm的天然矿物氢氧化镁粉末1200克，在高速搅拌机中用18.0克的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷处理10分钟。将处理过的氢氧化镁1200克与600克的均聚聚丙烯、120克的乙烯-醋酸乙烯酯弹性体、19.2克的二乙烯苯、1.92克的过氧化苯甲酰、28.8克的乙烯基硅油、3.84克的N，N-乙烯二异硬脂酸酰胺、5.76克的氧化锌、3.84克的季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯按比例在高速搅拌机中预混合均匀，再在双螺杆挤出机上挤出，挤出温度为200℃，水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯复合材料。所得材料的力学性能、加工性能和阻燃性数据见表1。
实施例3：
将合成氢氧化镁粉末1200克，在高速搅拌机中用18.0克的γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷处理10分钟。将处理过的氢氧化镁1200克与600克的均聚聚丙烯、120克的三元乙丙橡胶、19.2克的双马来酰亚胺、1.92克的过氧化苯甲酰、28.8克的羟基硅油、5.76克的硬脂酸钙、3.84克的硬脂酸钡、5.76克的氧化锌、3.84克的季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯按比例在高速搅拌机中预混合均匀，再在双螺杆挤出机上挤出，挤出温度为220℃，水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯复合材料。所得材料的力学性能、加工性能和阻燃性数据见表1。
实施例4：
将颗粒度为5μm的天然矿物氢氧化镁粉末1200克与600克的均聚聚丙烯、120克的乙烯-辛烯弹性体、3.84克的季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯按比例在高速搅拌机中预混合均匀，再在双螺杆挤出机上挤出，挤出温度为220℃，水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯复合材料。所得材料的力学性能、加工性能和阻燃性数据见表1。
表1聚合物材料的力学性能、加工性能和阻燃性数据实施例    缺口冲击    拉伸强    断裂伸    弯曲强度   弯曲模量   熔融指数
                                                                       阻燃性编号      强度(J/m)   度(MPa)   长率(％)  (MPa)      (MPa)      (g/10min)1         129.6       23.0      84.9      33.4       1301.9     0.2        FV-02         102.0       16.8      39.5      24.0       1118.4     0.3        FV-13         77.0        16.2      67.4      25.4       1149.1     1.6        FV-14         35.0        17.3      41.3      26.8       1468.0     0.1        FV-1

Claims (10)

1.一种氢氧化镁无卤阻燃聚丙烯复合材料，以重量份计，由如下组份及其含量组成：
聚丙烯           100
氢氧化镁         20-200
弹性体           5-25
偶联剂           0.1-4.0
交联助剂         0.5-5.0
引发剂           0.05-0.5
分散剂           0.5-8.0
增效剂           0.2-3.0
抗氧剂           0.1-1.0
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯，其熔体流动速率为0.2-30.0克/10分钟。
3.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述氢氧化镁为天然矿石粉末或合成氢氧化镁，其颗粒度为1μm-100μm。
4.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
5.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三[2-甲氧乙氧基]硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-(3，4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述交联助剂为二乙烯苯、双马来酰亚胺、邻苯二甲酸二丙烯酯、季戊四醇三芳基酯、三聚氰酸三丙烯酯、聚磺酰迭氮、迭氮甲酸盐。
7.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述引发剂为过氧化十二酰、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁烷、过氧化二异丙苯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈。
8.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述分散剂为羟基硅油、乙烯基硅油、聚丁二烯、马来酸酐接枝聚丁二烯、聚烯烃蜡、偏六氟橡胶、硬脂酸酯及盐、N，N-乙烯二异硬脂酸酰胺中的一种或多种。
9.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述增效剂为炭黑、石墨、滑石粉、硅酸盐类化合物、氧化锌、氧化钼、氧化铁等金属氧化物、硼酸锌、红磷、碳酸盐类中的一种或多种。
10.根据权利要求1的复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、4，4-硫代双(6-特丁基-3-甲基苯酚)、季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯、亚磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯中的一种或多种的复配物。
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