專利名稱：一種八溴阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明 屬于高分子材料領域，具體涉及一種八溴阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚烯烴因其氧指數僅僅17%_18%，屬于易燃物質，在很多電器絕緣材料的使用上，阻燃性能是其應用的前提。在很多電器絕緣材料的使用上，需要使用到擠出級的板材，板材厚度0. 6mm-1. 0mm,這比UL94標準測試樣條的最小厚度I. 6mm更薄。如果使用這樣的板材裁制的樣條127mmX 12. 7mmX0. 6mm參照UL94V-0的測試方法檢測阻燃效果，一般很難達到阻燃的要求。聚丙烯的阻燃改性主要通過在聚丙烯中加入阻燃劑使其在燃燒時發生物理化學反應達到阻燃目的。聚丙烯的阻燃劑主要有鹵素阻燃系列和無鹵阻燃系列，目前主流產品還是以鹵素阻燃產品中的溴系阻燃為主。其中八溴醚，又稱四溴雙酚A(2，3 —二溴丙基)醚，簡稱BDDP。因其高效阻燃性能廣泛應用于聚丙烯阻燃產品中，一般可以滿足UL94標準樣品為127mmX12.7mmXL6mm的V-O等級標準。因此，需要這樣的一款材料，樣條127mmX 12. 7mmX0. 6mm參照UL94的測試方法檢測達到V-O等級的阻燃效果，來滿足市場需求。另外，市場上常用的BDDP為白色粉末狀，粒徑30iim lOOym，熔點105°C IlO0C左右。在雙螺桿擠出機共混改性過程中，容易在混料機內，送料管道中和擠出機進料口等位置發粘結塊。造成BDDP加入到聚丙烯材料中不穩定。在結塊過程中，BDDP加入到聚丙烯復合材料中的比例就會相應減少，該產品的阻燃穩定性就會降低；當結塊到一定程度，從粘壁脫落后進入到雙螺桿共混后，該產品的阻燃劑比例瞬時就會相應多出很多，造成共混過程中聚丙烯塑化不良，進一步影響致使生產中斷，從而增加生產成本，同時，BDDP瞬時含量增加，致使復合材料熔指提高，影響了該復合材料熔指的穩定性從而影響到下游擠出板材成型工序中板材厚度均勻和阻燃穩定。
發明內容
為了克服現有技術的問題，本發明的目的在于提供一種八溴阻燃聚丙烯復合材料，該復合材料制得的樣件長X寬X高為127mmX12. 7mmX 0. 6mm，參照UL94的測試方法檢測能達到V-O等級的阻燃效果，且其阻燃效果穩定、熔指穩定性好。本發明的另一目的在于提供上述八溴阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，該方法易于加工,生產成本較低。本發明是通過以下技術方案實現
一種八溴阻燃聚丙烯復合材料，按重量百分比計，包括如下組分
聚丙烯50% 75%
BDDP15%"30%協效阻燃劑5% 20%
選擇性助劑2% 5%
其中，所述聚丙烯為擠出級顆粒狀聚丙烯，按照ISO非增強類熱塑性塑料測試標準，熔融指數在230°C，2. 16kg載荷條件下為0. 8 3g/10min ；
所述BDDP為原材料經過破碎，篩分程序得到的粒徑為2mnT4mm的顆粒狀八溴醚。所述協效阻燃劑為三氧化二銻、五氧化二銻等銻類氧化物或偏硼酸鋇。所述選擇性助劑包括工業通用的抗氧劑、潤滑劑、吸酸劑或防析出劑中的一種或幾種的混合物。所述抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或2，2 ' -亞甲基雙(4-甲基_6_叔丁基苯酚)等受阻酚類抗氧劑。所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等硬脂酸類潤滑劑。
所述吸酸劑為Mg0、Ca0、Zn0、Ca (OH) 2等堿或堿性金屬氧化物。所述防析出劑為過氧化二異丙苯等交聯劑。本發明所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟
a)將部分聚丙烯和選擇性助劑在高速混合機內混合，將混合均勻的混合材料通過輸送管道送入料站A中，所述部分聚丙烯占聚丙烯總量的20wt% 50wt% ；
b)分別將BDDP、協效阻燃劑和剩余部分聚丙烯投入不同料站B、C和D中，所述剩余部分聚丙烯占聚丙烯總量的50wt% 80wt% ；
c)在連續計量系統中輸入對應料站所用物料的比例A:20wt% 31wt% ；B :15wt% 30wt% ；C :5wt% 20wt% ；D :25wt% 60wt% ；
d)啟動連續計量系統，將對應的物料按照步驟(C)中對應的比例要求同時連續加入到雙螺桿擠出機進料口；
e)雙螺桿擠出機連續造粒，雙螺桿擠出機螺桿長徑比40:1，螺桿轉速45(T500rpm/min，脫揮真空度-0. 08^-0. IMPa ;雙螺桿擠出機溫度范圍100°C 180°C;雙螺桿擠出機螺紋元件組合用剪切強的嚙合元件和齒形盤。步驟a)所述高速混合機的轉速為450rpm/min 550rpm/min,喂料速度為500kg/h 850kg/h，脫揮真空度為-0. 08MPa -0. IMPa0步驟c)和步驟d)中連續計量系統為失重式連續計量系統、皮帶式連續計量系統或泵式連續計量系統。本發明與現有技術相比，具有如下有益效果
本發明制備得到的八溴阻燃聚丙烯復合材料制得的樣件長X寬X高為127mmX 12. 7mmX0. 6mm,參照UL94的測試方法檢測能達到V-O等級的阻燃效果，滿足市場需求，且其阻燃效果穩定、熔指穩定性好，提高了產品質量，降低了生產成本。
圖I為實施例I和對比例I的熔指的概率圖。圖2為實施例2和對比例2的熔指的概率圖。圖3為實施例3和對比例3的熔指的概率圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
來進一步說明本發明，以下實施例為本發明具體的實施方式，但本發明的實施方式并不受下述實施例的限制。本發明采用生產產品的主要設備
科達高速混合機400L,轉速450rpm/min 550rpm/min,喂料速度500kg/h 850kg/h,脫揮真空度-0. 08MPa -0. IMPa.
雙螺桿擠出機南京歐立TSE-75D/600-250-40同向 雙螺桿擠出機 連續計量系統布拉本達。實施例I :
將IOOkg聚丙烯顆粒(熔融指數(0. 8-1. 5) g/10min)和15kg選擇性助劑投入到高速混合機內混合30s 共混合20次，將混合物料管道輸送到投料站A中，連續操作保證投料站A中物料不斷料；將3噸BDDP (顆粒狀2mm-4mm)、l噸三氧化二銻和3. 7噸聚丙烯分別投入到投料站B、C和D中；在失重式連續計量系統中設定A、B、C、D投料站對應的失重式計量秤a、b、c、d比例分別為23%、30%、10%、37% ;啟動失重式計量秤a、b、C、d，將對應的物料按照上述步驟中對應的比例要求按照650kg/h的速度同時連續加入到TSE-7 雙螺桿擠出機進料口 ；雙螺桿擠出機各溫區溫度設定100°C、160°C、180°C、180°C、180°C、180°C、170 V、160 V、180 V、180 V，雙螺桿擠出機螺桿長徑比40 :1，螺桿轉速500rpm，脫揮真空度-0. 09MPa，連續擠出造粒；生產中途每隔約36min取樣一次，共取樣25次。檢測樣品熔指和燃燒等級，測試結果如表I所示，熔指的概率圖如圖I所示。對比例I :
BDDP采用市場上常用的白色粉末狀八溴醚，粒徑30 ii m 100 ii m，其余同實施例I，測試結果如表I所示，熔指的概率圖如圖I所示。實施例2
將75kg聚丙烯顆粒(熔融指數(2-3) g/10min), IOkg選擇性助劑和15kg滑石粉(1250目)投入到高速混合機內混合30s 共混合20次，將混合物料管道輸送到投料站A中，連續操作保證投料站A中物料不斷料；將I. 5噸BDDP (顆粒狀2mm-4mm)、0. 5噸三氧化二銻和6噸聚丙烯分別投入到投料站B、C和D中；在失重式連續計量系統中設定A、B、C、D投料站對應的失重式計量秤a、b、C、d比例分別為20%、15%、5%、60% ;啟動失重式計量秤a、b、C、d，將對應的物料按照上述步驟中對應的比例要求按照850kg/h的速度同時連續加入到TSE-75D雙螺桿擠出機進料口 ；雙螺桿擠出機各溫區溫度設定100°C、160°C、180°C、180°C、180°C、180°C、170°C、160°C、180°C、180°C，雙螺桿擠出機螺桿長徑比40 :1，螺桿轉速550rpm，脫揮真空度-0. IMPa，連續擠出造粒；生產中途每隔約28min取樣一次，共取樣25次。檢測樣品熔指和燃燒等級，測試結果如表2所示，熔指的概率圖如圖2所示。對比例2
BDDP采用市場上常用的白色粉末狀八溴醚，粒徑30 ii m 100 ii m，其余同實施例2，測試結果如表2所示,熔指的概率圖如圖2所示。實施例3
將IOOkg聚丙烯顆粒(熔融指數(I. 2-2. 2) g/10min), 20kg選擇性助劑和4kg黑色色母粒投入到高速混合機內混合30s 共混合25次，將混合物料管道輸送到投料站A中，連續操作保證投料站A中物料不斷料；將2. 4噸BDDP (顆粒狀2mm-4mm)、2噸三氧化二銻和2. 5噸聚丙烯分別投入到投料站B、C和D中；在泵式連續計量系統中設定A、B、C、D投料站對應的泵式計量秤a、b、c、d比例分別為31%、24%、20%、25% ;啟動泵式計量秤a、b、C、d，將對應的物料按照上述步驟中對應的比例要求按照500kg/h的速度同時連續加入到TSE-75D雙螺桿擠出機進料口 ；雙螺桿擠出機各溫區溫度設定100°C、1600C、1800C、1800C、180°C、180°C、170°C、160°C、180°C、180°C，雙螺桿擠出機螺桿長徑比40 : 1，螺桿轉速450rpm，脫揮真空度-0. 08MPa，連續擠出造粒；生產中途每隔約48min取樣一次，共取樣25次。檢測樣品熔指和燃燒等級，測試結果如表3所示，熔指的概率圖如圖3所示。對比例3
將50kg聚丙烯顆粒(熔融指數(I. 2-2. 2) g/10min),5kg選擇性助劑,4kg黑色色母粒,24kg BDDP (顆粒狀20kg三氧化二鋪投入到高速混合機內混合30s,通過泵式計量秤以500kg/h的速度連續加入到TSE-7 雙螺桿擠出機進料口，其余同實施例3，測試結果如表3所示，熔指的概率圖如圖3所示。各性能測試標準
熔融指數按照ISO非增強類熱塑性塑料測試標準，在230°C，2. 16kg載荷條件下測試。燃燒測試參照UL94V-0的測試方法，使用的樣件長X寬X高為127mmX 12. 7mmX 0.6mm。對于樣條測試結果滿足以下所有條件，認為此樣條滿足UL94 V-O等級，標記為0K，否則標記為NG。條件I :沒有任何樣品在測試火焰拿走之后，仍然有火苗燃燒超過10秒；
條件2 :對于每套5件樣品，10次點燃后，帶火苗的燃燒的總時間超過50秒；
條件3 :沒有任何樣品一直燒到夾具上(包括有火苗的燃燒和發紅的燃燒)；
條件4 :沒有任何樣品，燃燒融化的液滴滴下點燃了下面12''處的棉花；
條件5 :沒有任何樣品，在第二次移走測試火焰之后，持續發紅燃燒超過30秒。表I實施例I和對比例I中25次樣品的測試結果
權利要求
1.一種八溴阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于，按重量百分比計，包括如下組分 聚丙烯50% 75% BDDP15%"30% 協效阻燃劑5% 20% 選擇性助劑2% 5% 其中，所述聚丙烯為擠出級顆粒狀聚丙烯，按照ISO非增強類熱塑性塑料測試標準，熔融指數在2300C，2. 16kg載荷條件下為O. 8 3g/10min ； 所述BDDP為原材料經過破碎，篩分程序得到的粒徑為2mnT4mm的顆粒狀八溴醚。
2.根據權利要求I所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于，所述協效阻燃劑為三氧化二銻、五氧化二銻或偏硼酸鋇。
3.根據權利要求I所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于，所述選擇性助劑包括抗氧劑、潤滑劑、吸酸劑或防析出劑中的一種或幾種的混合物。
4.根據權利要求3所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于，所述抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或2，2 ' -亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；所述潤滑劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋅；所述吸酸劑為MgO、CaO、ZnO或Ca (OH) 2 ;所述防析出劑為過氧化二異丙苯。
5.根據權利要求I所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于，所述復合材料還包括0% 10%的填充劑和著色劑。
6.根據權利要求5所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于，所述填充劑為滑石粉，所述著色劑為色粉。
7.權利要求1-6任一項所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將部分聚丙烯和選擇性助劑在高速混合機內混合，將混合均勻的混合材料通過輸送管道送入料站A中，所述部分聚丙烯占聚丙烯總量的20wt% 50wt% ； b)分別將BDDP、協效阻燃劑和剩余部分聚丙烯投入不同料站B、C和D中，所述剩余部分聚丙烯占聚丙烯總量的50wt% 80wt% ； c)在連續計量系統中輸入對應料站所用物料的比例A:20wt% 31wt% ；B :15wt% 30wt% ；C :5wt% 20wt% ；D :25wt% 60wt% ； d)啟動連續計量系統，將對應的物料按照步驟(C)中對應的比例要求同時連續加入到雙螺桿擠出機進料口； e)雙螺桿擠出機連續造粒，雙螺桿擠出機螺桿長徑比40:1，螺桿轉速45(T500rpm/min，脫揮真空度-O. 08^-0. IMPa ;雙螺桿擠出機溫度范圍100°C 180°C;雙螺桿擠出機螺紋元件組合用剪切強的嚙合元件和齒形盤。
8.根據權利要求7所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，步驟a)所述高速混合機的轉速為450rpm/min 550rpm/min,喂料速度為500kg/h 850kg/h,脫揮真空度為-O. 08MPa -O. IMPa0
9.根據權利要求7所述的八溴阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，步驟c)和步驟d)中連續計量系統為失重式連續計量系統、皮帶式連續計量系統或泵式連續計量系統。
全文摘要
本發明公開了一種八溴阻燃聚丙烯復合材料，按重量百分比計，包括聚丙烯 50%~75%，BDDP15%~30%，協效阻燃劑5%~20%，選擇性助劑2%~5%。其制備方法是將部分聚丙烯和選擇性助劑在高速混合機內混合，將混合均勻的混合材料通過輸送管道送入料站A中；分別將BDDP、協效阻燃劑和剩余部分聚丙烯投入不同料站B、C和D中；在連續計量系統中輸入對應料站所用物料的比例；啟動連續計量系統，將對應的物料按照對應的比例要求同時連續加入到雙螺桿擠出機進料口進行連續造粒。本發明得到的復合材料制得的樣件長×寬×高為127mm×12.7mm×0.6mm，參照UL94的測試方法檢測能達到V-0等級的阻燃效果，滿足市場需求，且其阻燃效果穩定、熔指穩定性好，提高了產品質量，降低了生產成本。
文檔編號C08K13/02GK102964682SQ20121050480
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者王培武, 錢永紅, 王大中, 寧凱軍, 葉南飚, 吳博, 何威, 張引龍, 夏建盟 申請人:金發科技股份有限公司, 上海金發科技發展有限公司