一種低鹵聚丙烯阻燃材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種低鹵聚丙烯阻燃材料及其制備方法，它是由均聚聚丙烯，復配型阻燃劑，潤滑劑，抗氧劑和無機填料均勻混合后，經雙螺桿擠出機擠出造粒得到的；其中復配型阻燃劑是由含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁、含溴阻燃劑三聚氰胺氫溴酸鹽或三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯和阻燃協效劑2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷混合而成；抗氧劑是由受阻酚類抗氧劑1010和亞磷酸酯類抗氧劑168混合而成。本發明以苯基次膦酸鋁為基礎，與溴系阻燃劑復配，通過P-Br協同作用，用總添加量不大于2wt％的阻燃劑，獲得了綜合性能均衡，滿足環保要求，阻燃性達到美國UL941.6mm?V2，力學性能、電學性能優良的阻燃PP。
【專利說明】一種低南聚丙烯阻燃材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚丙烯(PP)阻燃領域，特別是涉及苯基次膦酸鹽與溴系阻燃劑復配阻燃PP的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]PP分子式(C3H6)n，是由丙烯配位聚合制備的一種通用型熱塑性樹脂。無毒、質輕、力學性能優異、電絕緣性良好、耐化學腐蝕性好。又因為它價格低廉，成型加工容易，所以廣泛應用于電子電器、通訊器材、家用電器、汽車、建筑材料等領域。但PP氧指數僅為17.4，耐燃性差，容易燃燒，而且燃燒發熱量大，極易產生大量熔融滴落，引發火災。因此PP的阻燃研究就變得很重要。
[0003]對PP阻燃應用較多的一類方法就是使用氫氧化鎂(MDH)或氫氧化鋁(ATH)這類水合金屬化合物阻燃劑。例如US5583172、W09810432分別采用對ATH、MDH進行表面處理，來提高其阻燃效率；Park，D.H等研究了將ATH、MDH混合使用，并研究了 ATH與MDH之間可能存在的協同阻燃作用，缺點是這些水合金屬化合物阻燃劑的添加量大，阻燃劑與基體材料的相容性差，嚴重影響了樹脂的加工性能以及最終的阻燃PP制品的物理和機械性能。
[0004]鹵銻協同阻燃體系是PP阻燃的一種有效方法，阻燃效率較高，缺點是含鹵阻燃劑會與一些受阻胺類穩定劑反應，產生毒煙，污染環境。加工過程中還會產生酸性氣體腐蝕設備，增加加工難度；最后的 制品還會出現起霜的問題；這都要求對鹵-銻協同阻燃PP體系進行改進。
[0005]近年來還興起了采用膨脹型阻燃劑阻燃PP的研究。膨脹型阻燃劑(IFR)由炭源、酸源和氣源組成，在燃燒時酸源會放出無機酸，使炭源的多元醇酯化，進而脫水炭化，黏稠的炭化產物在氣源釋放的惰性氣體、反應產生的水蒸氣及聚合物降解產生的小分子揮發物的作用下膨脹，形成微孔結構的炭層。該炭層具有隔熱、隔氧、無熔滴并使火焰自熄的作用。例如US5204392、5204393、5484830顯示以APP做酸源和氣源，選用二氯代季戊四醇二亞磷酸酯、脲醛樹脂或密胺樹脂作為成炭劑，用這種膨脹體系阻燃PP，在himont、Clariant已經有產品面市。US6921783顯示選用三聚氰胺磷酸酯(MP)做酸源與氣源，用季戊四醇及其衍生物作為成炭劑來阻燃PP，也起到了膨脹阻燃的作用。EP1516907則顯示以哌嗪多聚磷酸酯或三聚氰胺多聚磷酸酯(MPP)與多元醇及其衍生物類的成炭劑、SiO2或金屬氧化物配合形成膨脹型阻燃體系阻燃PP，也取得了預期的阻燃效果。US6632442則采用MPP與季戊四醇雙螺環磷酸酯(PEPA)另加少量的有機蒙脫土進行阻燃復配，添加量19Wt%，0.8Wt%蒙脫土就能達到阻燃PP UL-94V0.[0006]膨脹型阻燃劑從源頭上排除了鹵素的加入，減少了燃燒過程中可能產生的腐蝕性毒氣，適應了近年來對阻燃劑無鹵化的要求；但是上面的例子中阻燃劑的添加量都是20被％到35wt%之間，而且加工困難，制品的力學性能也受到影響，阻燃劑加入到PP中還有不耐遷移，易析出材料表面的問題，APP系列的膨脹阻燃體系還會引發吸潮問題，這都要求進一步改進膨脹型阻燃體系的配方設計甚至開發新型成炭劑。
【發明內容】
[0007]為了克服水合金屬化合物阻燃PP以及膨脹型阻燃劑阻燃PP時添加量大，嚴重影響PP制品的加工性能和物理性能的缺點，以及保留鹵銻協同阻燃體系因含鹵阻燃劑污染環境的缺陷。本發明提供一種低鹵聚丙烯阻燃材料。
[0008]為達到上述目的，本發明采取的技術方案是:
[0009]一種低鹵聚丙烯阻燃材料，其特征在于，它是由均聚聚丙烯(簡稱均聚PP) 97-99wt %，復配型阻燃劑 0.8-2wt %，潤滑劑 0.1-0.3wt %，抗氧劑 0.1-0.4wt %，無機填料0-0.3wt %，均勻混合后，經雙螺桿擠出機擠出造粒得到。
[0010]所述的PP為市售PP。
[0011]所述的復配型阻燃劑主要由三種組分混合而成，主要成分是含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁(FR006)，含溴阻燃劑三聚氰胺氫溴酸鹽或三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯，阻燃協效劑2，3- 二甲基-2，3- 二苯基丁烷(DMDPB);三種成分按重量比苯基次磷酸鋁:含溴阻燃劑=DMDPB =1:0.1-2:0.05-0.25。
[0012]所述潤滑劑為EBS，化學名稱:亞乙基雙硬脂酰胺。
[0013]所述的抗氧劑由受阻酚類抗氧劑1010和亞磷酸酯類抗氧劑168，按重量比1010:168 = 1:1-1:2混合而成；1010化學名稱為:四[β _ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；168化學名稱為:三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯；
[0014]所述的無機填料是二氧化鈦或者氫氧化鎂。
[0015] 本發明的低鹵聚丙烯阻燃材料制備方法是，按所述的重量百分數稱取原料，將各組分在高速混合機中攪拌，混合均勻后，經雙螺桿擠出機在溫度區間190-220°C，螺桿轉速300-400rpm條件下擠出造粒得到阻燃PP材料。
[0016]本發明公布了以苯基次膦酸鋁為基礎，與溴系阻燃劑復配，通過P-Br協同作用，用總添加量不大于2wt%的阻燃劑，獲得了綜合性能均衡，滿足環保要求，阻燃性達到美國UL941.6mm V2，力學性能、電學性能優良的阻燃PP ；該材料可以部分替代阻燃ABS、PC、PBT等材料。并降低阻燃劑的添加量，減少因為阻燃劑的加入對PP加工過程的影響。
【具體實施方式】
[0017]下面結合16個實施例對本發明作進一步描述，下面的具體實施例只是為了更好的表述本發明所采用的配方技術和加工工藝，但不限制本發明的保護范圍，因此采用本專利的設計思路、改換類似的替代物來達到PP阻燃效果的實施例同樣在本專利的保護范圍內。
[0018]其中在下述各個實施例中，
[0019]PP 樹脂為 ExxonMobil PP1013H1,由 LyondellBasell 提供，MIF (熔融指數)7.5g/IOmin (230°C /2.16kg, ISOl 133)。
[0020]FR006(苯基次磷酸鋁)青島富斯林化工科技有限公司制備，平均粒徑(D50% )為3m, D98%的粒徑小于10m。
[0021]TBC(三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯):中國山東淄博晟裕塑料有限公司，熔點(MP):105-115°C，溴含量至少 65%。[0022]MHB (三聚氰胺氫溴酸鹽):由中國什邡太豐阻燃新型阻燃劑有限公司提供，白色粉末，平均粒徑(D50% )為5m。
[0023]DMDPB (2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷):由菏澤三和源化工有限公司提供。
[0024]潤滑劑EBS (N, N’ -乙撐雙硬脂酰胺)由山一塑化有限公司提供。
[0025]抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(簡稱抗氧劑168)，密度1.02-1.04g/cm3, PH 值 5-7。
[0026]受阻酚類抗氧劑四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱抗氧劑1010)，密度1.15，熔點110-125°c。
[0027]二氧化鈦(Ti02)和氫氧化鎂(MH)從中國濟南金盈泰化工有限責任公司購買。
[0028]實施例1-8
[0029]實施例1-8是FR-006與MHB復配阻燃PP的阻燃效果。各原料配比見表一。實驗過程通法:按所述的重量百分數稱取原料，將各組分在高速混合機中攪拌，混合均勻后，經雙螺桿擠出機在溫度區間190-220°C，螺桿轉速300-400rpm條件下擠出造粒得到阻燃PP材料。
[0030]表一
[0031]
【權利要求】
1.一種低鹵聚丙烯阻燃材料，其特征在于，它是由均聚聚丙烯97-99wt%，復配型阻燃劑0.8-2wt %，潤滑劑0.1-0.3wt %，抗氧劑0.1-0.4wt %，無機填料0-0.3wt %，均勻混合后，經雙螺桿擠出機擠出造粒得到的； 所述的復配型阻燃劑是由含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁、含溴阻燃劑三聚氰胺氫溴酸鹽或三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯和阻燃協效劑2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷混合而成，混合比例為:按重量比，苯基次磷酸鋁:含溴阻燃劑:阻燃協效劑=1:(0.1-2):(0.05-0.25)； 所述潤滑劑為亞乙基雙硬脂酰胺； 所述的抗氧劑由受阻酚類抗氧劑1010和亞磷酸酯類抗氧劑168，按重量比1010:168=I: I一 I: 2混合而成； 所述的無機填料是二氧化鈦或者氫氧化鎂。
2.一種如權利要求1所述的低鹵聚丙烯阻燃材料的制備方法，其特征在于，按所述的重量百分數稱取原料，將各組分在高速混合機中攪拌，混合均勻后，經雙螺桿擠出機在溫度區間190-220°C，螺桿轉 速300-400rpm條件下擠出造粒得到低鹵聚丙烯阻燃材料。
【文檔編號】C08K5/01GK104004270SQ201410270997
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】李艷 申請人:青島職業技術學院