一種含成炭劑的阻燃聚丙烯材料及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及丙烯阻燃聚技術領域，特別是含有新型磷氮膨脹型阻燃劑阻燃聚丙烯 復合材料及制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯（PP)是目前全球產量最大的樹脂之一，它被廣泛用于包裝、紡織品、建材、 汽車、電子及日用品等很多行業。當PP應用于室內建材、汽車內飾材料、電子電器材料時， 因為聚丙烯本身的易燃性，并且在燃燒時產生滴落現象，需要進行對聚丙烯阻燃改性。
[0003] 工業上所使用的阻燃劑基本上分為無鹵和含鹵阻燃劑。含鹵阻燃劑因為其在燃燒 時會放出大量的毒煙和腐蝕性氣體，正在被無鹵阻燃劑逐步的替代掉。膨脹性阻燃劑因其 在阻燃的時候具有少煙，少毒，環境友好，使其在無鹵阻燃劑中膨是目前最有發展前途的一 種。在PP中添加膨脹型阻燃劑可以明顯降低PP熱裂或燃燒時生成的煙和腐蝕性氣體及有 毒產物量，對環境友好。傳統的聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯，在添加量為30%的時候氧 指數可高達30,但是并不能使的阻燃聚丙烯復合材料在燃燒時無滴落。
[0004] 本發明所要解決的問題是：現有技術中單純的添加聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙 烯，很難使其在燃燒的時候無滴落，材料達不到UL-94 V-O等級。
【發明內容】
[0005] 為解決這一問題，本發明提供的技術方案是： 本發明提供了一種阻燃型聚丙烯復合材料，在其中添加了一種成碳性能良好的新型磷 氮膨脹阻燃劑。
[0006] 本發明一種新型膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料，其組分以重量份計算 為： 聚丙烯100份 新型成碳型磷氮阻燃劑P-THEic 5~10份 聚磷酸銨1〇~20份 季戊四醇5~10份 相容劑5?10份 本發明所使用的聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數為1. 5?10g/10min。
[0007] 本發明所使用的膨脹型阻燃劑應用于聚丙烯的擠出過程不會有水滑情況，這種阻 燃劑含酸源、氣源、碳源，以成炭、膨脹機理起到阻燃作用。
[0008] 本發明所使用的阻燃劑為河南惠眾化工有限公司生產的純度為98%的阻燃劑 P-THEIC，其為無鹵阻燃劑，其含有三嗪環結構，且含有較多苯環結構的磷-氮系阻燃劑，具 有優異的熱穩定性，較高的成炭能力，以及與基體樹脂較好的相容性等性能。
[0009] 本發明所使用的相容劑為接枝率為0. 5~1%的聚丙烯接枝馬來酸酐。
[0010] 本發明一種新型膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，按照下述步 驟進行： 將聚丙烯，P-THEIC，聚磷酸銨，季戊四醇，聚丙烯接枝馬來酸酐，混合均勻后在密煉機 180°C ~200°C下，50~200r/min轉速下熔融共混5~10分鐘后取出得到阻燃聚丙烯復合材料。 [0011] 本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果： (1)在聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯復合材料體系中，不增加阻燃劑添加量的情況 下，添加少量的P-THEIC磷氮阻燃劑，就可以使材料達到燃燒無滴落UL-94等級V-O級。
[0012] (2) P-THEIC常溫下為液態，它的加入可以提升固體阻燃劑在聚丙烯中的分散性， 還會增加阻燃聚丙烯復合材料在加工時的流動性能，有利于加工成型，并且P-THEIC阻燃 劑的極性非常小，利于改善界面親和力，因此沖擊強度明顯的提高。
[0013]
【具體實施方式】： 下面的實施實例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。
[0014] 以下實施例所采用的聚丙烯為鎮海煉化的T30S，熔融指數3. 8g/10min，聚丙烯接 枝馬來酸酐為上海日之升的CMG9801，接枝率為1%，聚丙烯為杭州捷爾思阻燃化工有限公 司的JLS，季戊四醇為上海凌峰化學試劑有限公司分析純。新型阻燃劑為河南惠眾化工有限 公司的P-THEIC，純度為98%。
[0015] 實施例 1-5 : 按照表1的配方將各組分混合均勻后在密煉機中190°c下，100轉/分，熔融共混10分 鐘，得到阻燃聚丙烯材料。性能測試結果見表2。
[0016] 對比例1 : 僅采用APP、PER阻燃體系制備阻燃聚丙烯材料。
[0017] 按照表1的配方將各組分混合均勻后，在密煉機中于190°C，100轉/分，熔融共混 10分鐘后出料，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料的性能測試結果見表2所示。
[0018] 對比例2: 僅采用P-THEIC制備阻燃聚丙烯材料。
[0019] 按照表1的配方將各組分混合均勻后，在密煉機中于190°C，100轉/分，熔融共混 10分鐘后出料，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料的性能測試結果見表2所示。
[0020] 對比例3 : 采用P-THEIC、APP、PRE阻燃體系制備阻燃聚丙烯。
[0021] 按照表1的配方將各組分混合均勻后，在密煉機中于190°C，100轉/分，熔融共混 10分鐘后出料，得到阻燃復合材料。所得材料的性能測試結果見表2所示。
[0022] 從表2中的數據可以看出，阻燃劑總用量為30份不變，隨著阻燃劑P-THEIC的增 力口，拉伸強度和彎曲強度會小幅度的減小，但是其斷裂伸長率會大幅度的增加，當P-THEIC 的含量為10份時，氧指數為30,垂直燃燒等級為V-O級，燃燒時間為2秒，即阻燃性能最好， 此時的拉伸強度為22. 51MPa，斷裂伸長率為87. 9%，彎曲強度為30. 96MPa。相比于單獨使 用APP、PER阻燃體系阻燃，加入了部分P-THEIC的阻燃體系，垂直燃燒等級提升了，斷裂伸 長率提升，并且其200°C時熔體流動速率也有了大幅度的提升，更有利于成型加工。有實施 例3和實施例5對比可以看出，相容劑的減少，阻燃劑和聚丙烯的相容性下降，導致材料的 力學性能下降。所以，在APP、PER阻燃聚丙烯材料中添加少量的P-THEIC，可以很好的增加 阻燃聚丙烯的阻燃性能，改善阻燃聚丙烯抗滴落的能力，從而達到更好的阻燃效果。
[0023] 表1阻燃聚丙烯材料配方
【主權項】
1. 一種新型膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于其組分以重量份計算 為： 聚丙烯100份 新型成碳型磷氮阻燃劑P-THEic 5~10份 聚磷酸銨1〇~20份 季戊四醇5~10份 相容劑5?10份。
2. 根據權利要求1所述的一種新型膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料，其特征在 于聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數為1. 5?10g/10min。
3. 根據權利要求1所述的一種新型膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料，其特征在 于阻燃劑P-THEIC為其含有三嗪環結構，且含有較多苯環結構的磷-氮系阻燃劑。
4. 根據權利要求1所述的一種新型膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料，其特征在 于相容劑為接枝率為〇. 5~1%的聚丙烯接枝馬來酸酐。
5. 權利要求1所述的一種膨脹型阻燃劑協效阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，按照下 述步驟進行： 將聚丙烯，P-THEIC，聚磷酸銨，季戊四醇，聚丙烯接枝馬來酸酐，混合均勻后在密煉機 180°C ~200°C下，50~200r/min轉速下熔融共混5~10分鐘后取出得到阻燃聚丙烯復合材料。
【專利摘要】本發明一種含成炭劑的阻燃聚丙烯材料及制備方法，涉及丙烯阻燃聚技術領域。其組分包括聚丙烯、成碳型磷氮阻燃劑P-THEIC、聚磷酸銨、季戊四醇和相容劑。本發明在聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯復合材料體系中，不增加阻燃劑添加量的情況下，添加少量的P-THEIC磷氮阻燃劑，就可以使材料達到燃燒無滴落UL-94等級V-0級。P-THEIC常溫下為液態，它的加入可以提升固體阻燃劑在聚丙烯中的分散性，還會增加阻燃聚丙烯復合材料在加工時的流動性能，有利于加工成型，并且P-THEIC阻燃劑的極性非常小，利于改善界面親和力，因此沖擊強度明顯的提高。
【IPC分類】C08K13-02, C08K3-32, C08K5-49, C08L23-14, C08L51-06, C08K5-053, C08L23-12
【公開號】CN104558832
【申請號】CN201410819537
【發明人】宋艷, 蔣明訪, 李錦春, 張鑫, 鄒國享
【申請人】常州大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日