專利名稱：：一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物及其制備方法
技術領域：
：本發明屬于高分子改性
技術領域：
，尤其是涉及一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物及其制備方法。
背景技術：
：聚丙烯作為一種通用塑料，具有良好的加工性、力學性能等而應用于各個方面。但聚丙烯也存在韌性差、高溫強度剛度不足、易燃等缺點，使其的應用受到了很大的限制。所以對聚丙烯進行高性能化改性研究，使其突破傳統的應用而拓寬其應用領域一直是學術界和市場人士重點研究的內容。關于聚丙烯的韌性和強度改性研究國內外已經又很多專利和文章，并且也有很多聚丙烯相應的改性產品市場化。但隨著環保意義的增強和人們對阻燃材料的關心，改性聚丙烯的阻燃研究也有很多報道，但大多都是用鹵系阻燃劑從而達到阻燃的要求。鹵系這類阻燃劑剛開始時由于阻燃效率高、用量少，而受到大家的歡迎。但其也存在致命的缺點，用其阻燃的材料在熱裂及燃燒時會生成大量的煙塵及腐蝕性氣體，而且還有二呃英問題的困擾，從而使鹵系阻燃劑的應用前景蒙上了一層陰影。尤其現在隨著《報廢電子電氣設備指令》(WEEE-200296EC)和《關于在電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令》(RoHS-200295EC)、《電子信息產品污染控制管理辦法》(中國的RoHS)指令的實施，全球無鹵阻燃劑市場發展迅速。所以無鹵改性聚丙烯的阻燃也符合市場和環境保護的需求。
發明內容本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有強韌性和剛性的無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物及其制備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，以重量百分數計，該組合物的組成包括聚丙烯3580%、包覆聚磷酸銨530%、三聚氰胺及其衍生物120%、無鹵大分子成炭阻燃劑115%、阻燃協效劑0.15°/。、無機剛性粒子120%、偶聯劑0.055%、相容劑0.110%、增韌劑120%、抗氧劑0.014%。所述的聚丙烯是熔融指數在0.5-100g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的任意一種。所述的包覆聚磷酸銨是密胺-甲醛包覆聚磷酸銨、環氧樹脂包覆聚磷酸銨、不飽和樹脂包覆聚磷酸銨、EVA包覆聚磷酸銨、聚氨酯彈性體包覆聚磷酸銨中的任意一種。所述的三聚氰胺及其衍生物是三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺八鉬酸鹽、三聚氰胺硼酸鹽中的任意一種。所述的無鹵大分子成炭阻燃劑的分子結構如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>所述的無鹵大分子成炭阻燃劑是由w和NH2CH2CH2OH以及H2NCH2CH2CH2NH2，經取代縮聚反應而成的聚合物。所述的阻燃協效劑是氧化鈣、氧化鋁、三氧化硼、氧化鈦、三氧化二銻、氧化鋅、氧化鎂、氧化硅、硼酸、硼酸鋅、水滑石、分子篩3A、分子篩4A、分子篩5A、分子篩13X中的任意的一種。所述的無機剛性粒子是云母、滑石、高嶺土、硅灰石、玻璃珠、硅酸鈣、碳酸鈣、硫酸鈣中的任意一種。所述的偶聯劑是硅垸偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑中的任意一種。所述的硅烷偶聯劑是三甲氧基硅垸、乙烯基三乙氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅垸、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅垸、Y-氨丙基三乙氧基硅垸或y-(1,2-環丙氧基)丙基三甲氧基硅垸中的任意一種。所述的鈦酸酯偶聯劑是三硬脂酰基鈦酸異丙酯、三油酰基鈦酸異丙酯、三(二辛基磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三(二丁基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二(二辛基磷酰氧基))羥乙酸酯、四辛氧基鈦二{二(十三烷基亞磷酸酯)}中的任意一種。所述的相容劑是馬來酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝EPDM、丙烯酸接枝EPDM、丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物中的任意一種。所述的增韌劑是辛烯-乙烯彈性體、乙烯-醋酸乙烯彈性體、二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、茂金屬熱塑彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡膠、聚氨酯彈性體中的任意一種。所述的抗氧劑是3,5-二特丁基-4-羥基苯丙酸十八酯、四[(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,2，-亞甲基雙(4-甲基-6-特丁基)苯酚、1，3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二特丁基-4-羥基芐基)苯、4，4-硫代雙(6-叔丁基鄰甲酚)、4，4，-硫代雙(3-甲基-6-叔丁基)苯酚、硫代二丙酸二(十八酯)、亞磷酸二苯異辛酯、4，4-(二羥基-3,3',5,5'-四叔丁基聯苯)中的任意一種。一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)先將無機剛性粒子120wt^、偶聯劑0.055wtX、相容劑0.110wt%進行高速攪拌處理；(2)再將包覆聚磷酸銨530wt%、三聚氰胺及其衍生物l20wt%、無鹵大分子成炭阻燃劑115wtM進行氣流粉碎，再進行高速攪拌混合；(3)然后將聚丙烯3580wt。/。、阻燃協效劑0.15wt。/。、增韌劑l20wt%、抗氧劑0.014wtn/。、步驟(1)和(2)中處理好的無機剛性粒子和得到的無鹵膨脹型阻燃劑進行高速混合，然后進過雙螺桿擠出造粒即可得到無卣膨脹型阻燃聚丙烯組合物。與現有技術相比，本發明采用無鹵膨脹型阻燃劑的方法，阻燃無機剛性粒子和增韌劑改性的聚丙烯材料，所得到的組合物阻燃性好，不含鹵素，對環境友好，且能達到UL-94的V-0級標準，而且在組合物保持較好剛性的同時，還有很好的韌性。該發明的組合物可廣泛應用于汽車、電子電器等領域。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行具體詳細說明。有必要指出的是以下實施例只用對本發明進行進一步說明，而不是對本發明保護范圍的限制。實施例1本實施例是無鹵大分子成炭阻燃劑制備實施例。在裝有回流冷凝管、恒壓滴液漏斗、攪拌器和溫度計的500ml反應燒瓶中加入46.1g的三聚氯氰，再加入10ml丙酮和10ml蒸餾水，充分攪拌，使三聚氯氰分散均勻，然后在-55。C的條件下，邊攪拌邊均勻滴加15.3g乙醇胺和NaOH溶液(10gNaOH溶解在25ml蒸餾水中)，滴加完畢后，在-55'C的條件下反應1~3小時。接著升高溫度至室溫，再向反應燒瓶中均勻滴加9.25§1,3-丙二胺和NaOH溶液(10gNaOH溶解在25ml蒸餾水中)，滴加完畢后升高反應溫度到40~65°C,在此條件下攪拌反應4~6小時。接著在4065'C條件下，繼續向反應燒瓶中均勻滴加9.25gl,3-丙二胺和NaOH溶液(10gNaOH溶解在25ml蒸餾水中)，然后升高反應溫度，先蒸餾回收丙酮，再補充30ml蒸餾水，在回流狀態下反應56小時，反應結束后用水和丙酮的混合溶劑洗滌、抽濾、烘干后得到大分子三嗪類成炭劑CAR。實施例2-14和比較例1-3該組實施例是本發明無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物的制備實施例。按照表1中所列數據(1)先將無機剛性粒子、偶聯劑、相容劑進行高速攪拌處理；(2)再將包覆聚磷酸銨、三聚氰胺及其衍生物、無鹵大分子成炭阻燃劑進行氣流粉碎，再進行高速攪拌混合；(3)然后將聚丙烯、阻燃協效劑、增韌劑、抗氧劑、步驟(1)和(2)中處理好的無機剛性粒子和得到的無卣膨脹型阻燃劑進行高速混合，然后進過雙螺桿擠出造粒即可得到無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物。注塑制樣，測試性能，結果也見表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1.一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，以重量百分數計，該組合物的組成包括聚丙烯35～80％、包覆聚磷酸銨5～30％、三聚氰胺及其衍生物1～20％、無鹵大分子成炭阻燃劑1～15％、阻燃協效劑0.1～5％、無機剛性粒子1～20％、偶聯劑0.05～5％、相容劑0.1～10％、增韌劑1～20％、抗氧劑0.01～4％。2.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的聚丙烯是熔融指數在0.5-100g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的任意一種。3.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的包覆聚磷酸銨是密胺-甲醛包覆聚磷酸銨、環氧樹脂包覆聚磷酸銨、不飽和樹脂包覆聚磷酸銨、EVA包覆聚磷酸銨、聚氨酯彈性體包覆聚磷酸銨中的任意一種。4.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的三聚氰胺及其衍生物是三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺八鉬酸鹽、三聚氰胺硼酸鹽中的任意一種。5.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的無鹵大分子成炭阻燃劑的分子結構如下6.根據權利要求5所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，和NH2CH2CH2OH以及H2NCH2CH2CH2NH2，經取代縮聚反應而成的聚合物。7.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在所述的無鹵大分子成炭阻燃劑是由<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>于，所述的阻燃協效劑是氧化鈣、氧化鋁、三氧化硼、氧化鈦、三氧化二銻、氧化鋅、氧化鎂、氧化硅、硼酸、硼酸鋅、水滑石、分子篩3A、分子篩4A、分子篩5A、分子篩13X中的任意的一種。7.8.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的無機剛性粒子是云母、滑石、高嶺土、硅灰石、玻璃珠、硅酸鈣、碳酸轉、硫酸轉中的任意一種。9.根據權利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的偶聯劑是硅垸偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑中的任意一種。10.根據權利要求9所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的硅烷偶聯劑是三甲氧基硅垸、乙烯基三乙氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅垸或Y-(1,2-環丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的任意一種。11.根據權利要求9所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的鈦酸酯偶聯劑是三硬脂酰基鈦酸異丙酯、三油酰基鈦酸異丙酯、三(二辛基磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三(二丁基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二(二辛基磷酰氧基))羥乙酸酯、四辛氧基鈦二(二(十三烷基亞磷酸酯))中的任意一種。12.根據權利要求l所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的相容劑是馬來酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝EPDM、丙烯酸接枝EPDM、丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物中的任意一種。13.根據權利要求l所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的增韌劑是辛烯-乙烯彈性體、乙烯-醋酸乙烯彈性體、二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、茂金屬熱塑彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡膠、聚氨酯彈性體中的任意一種。14.根據權利要求l所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物，其特征在于，所述的抗氧劑是3,5-二特丁基-4-羥基苯丙酸十八酯、四[P-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,2，-亞甲基雙(4-甲基-6-特丁基)苯酚、1,3，5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二特丁基-4-羥基芐基)苯、4，4-硫代雙(6-叔丁基鄰甲酚)、4,4，-硫代雙(3-甲基-6-叔丁基)苯酚、硫代二丙酸二(十八酯)、亞磷酸二苯異辛酯、4，4-(二羥基-3,3'，5，5，-四叔丁基聯苯)中的任意一種。15.—種如權利要求1所述的無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)先將無機剛性粒子120wt^、偶聯劑0.055wtX、相容劑0.110wt%進行高速攪拌處理；(2)再將包覆聚磷酸銨530wt%、三聚氰胺及其衍生物l20wt%、無鹵大分子成炭阻燃劑115wtM進行氣流粉碎，再進行高速攪拌混合；(3)然后將聚丙烯3580wt。/。、阻燃協效劑0.15wt。/。、增韌劑l20wt%、抗氧劑0.014wtn/。、步驟(1)和(2)中處理好的無機剛性粒子和得到的無鹵膨脹型阻燃劑進行高速混合，然后進過雙螺桿擠出造粒即可得到無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物。全文摘要本發明涉及一種無鹵膨脹型阻燃聚丙烯組合物及其制備方法，以重量百分數計，該組合物的組成包括聚丙烯35～80％、包覆聚磷酸銨5～30％、三聚氰胺及其衍生物1～20％、無鹵大分子成炭阻燃劑1～15％、阻燃協效劑0.1～5％、無機剛性粒子1～20％、偶聯劑0.05～5％、相容劑0.1～10％、增韌劑1～20％、抗氧劑0.01～4％。與現有技術相比，本發明材料具有好的韌性、高的強度和環保的阻燃性等優點，該組合物可廣泛應用于汽車、電子電器等領域。文檔編號C08K13/06GK101353458SQ20081004235公開日2009年1月28日申請日期2008年9月1日優先權日2008年9月1日發明者劉彥明,亮尹,旭李,林倬仕,王履新,郝冬梅,濤陳,陳崇偉申請人:上海化工研究院;上海海以工貿有限公司