一种PP阻燃材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种PP阻燃材料的制备方法，本发明属于高分子阻燃材料技术领域，本发明通过硼酸酯接枝改性的PP树脂作为大分子增容剂，由于硼酸酯结构可以与高分子量的磷氮复合无卤阻燃剂中的氮与磷形成配位键，其在促进阻燃剂在基体中分散的同时，可以形成强的界面相互作用，既起到增容剂的作用，又可以促进阻燃效果的提高，所得PP阻燃材料的耐候性好，持久性好且具有长期的优良阻燃性。相对现有技术，本发明从根本上极大程度解决磷氮类阻燃剂与PP树脂相容性差并且界面作用较弱的问题。

说明书

技术领域

本发明属于高分子阻燃材料技术领域，具体涉及一种PP阻燃材料的制备方法。

背景技术

聚丙烯（PP）是世界上三大聚烯烃合成材料之一，具有质量轻，价格低廉，易成型加工，综合性能优良等优点，其广泛应用与汽车工业、家用电器、电子仪器工业，纺织工业和建筑等领域。然而，PP树脂低的极限氧指数在一定程度极大的限制了其的广泛应用。为了提高PP的阻燃性，通常采用的方法是向PP中添加阻燃剂。溴锑阻燃剂、无机阻燃剂和磷氮膨胀阻燃剂是目前常用的阻燃体系。溴锑阻燃剂具有阻燃效率高，通用性好的优点，但是其燃烧过程会释放腐蚀性气体和致癌物质，对人类健康造成严重威胁。无机阻燃剂中具有代表性的是氢氧化镁、氢氧化铝和红磷，但是无机阻燃体系加入的量通常特别大，同时由于其极性特性大，其与PP树脂的相容性差，容易析出。磷氮膨胀阻燃剂因具有很好的环保属性而备受关注，但是其同样存在与PP树脂基体材料相容性差的问题。阻燃剂与PP树脂的不相容，不仅影响的阻燃剂阻燃性能的发挥，而且劣化材料的机械性能，从而限制材料的使用。通过加入增容剂可以一定程度上解决上述问题，但是现有增容剂与基体和阻燃剂的界面相互作用通常较弱，所得阻燃材料的耐久性通常较差。例如中国专利CN103849068A玻纤增强无卤阻燃PP/PE合金材料及其制备方法使用了甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元聚合物等相容剂，但只是PP/PE合金材料相容，起不到阻燃作用，也无法提高磷氮类阻燃剂与PP树脂的相容性的问题，因此本领域技术人员亟待开发出一种PP阻燃材料的制备方法，满足现有的使用需求和性能要求。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种PP阻燃材料的制备方法。

一种PP阻燃材料及其制备方法，其特征在于，其组成按照重量原料配比如下：PP树脂60~80份，硼酸酯接枝改性的PP树脂5~15份、阻燃剂15~40份、填充剂40~50份、抗静电剂10~20份、润滑分散剂3~7份、热塑性稳定剂3~7份和抗氧剂3~7份。

进一步的，所述PP树脂为高流动性的均聚聚丙烯树脂或均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的混合物。

进一步的，所述硼酸酯接枝改性PP树脂的结构如式(1)或式(2)

进一步的，所述硼酸酯接枝改性PP树脂是通过钴源或电子束辐照硼酸酯结构的有机物和商品化的聚丙烯树脂的共混物制备。

进一步的，所述硼酸酯结构的有机物结构如式(3)或式(4)。

式(3)中，R1选自 (CH

所述阻燃剂为高分子量的磷氮复合无卤阻燃剂。

进一步的，所述抗静电剂为月桂酸二乙醇酰胺、N,N-二（羟基乙基）椰油酰胺或导电炭黑中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述润滑分散剂为酰胺类润滑剂或氧化聚乙烯蜡类润滑剂的一种或几种混合物。

进一步的，所述填充剂为1000~2000目的滑石粉。

进一步的，所述热塑性稳定剂为蓖麻油酸钙、邻苯基苯酚、1,3-二苯基丙二酮中的其中一种。

本发明一种PP阻燃材料及其制备方法包括如下步骤：将各组分按重量分数加入高速混合机中，以1000r/min的混合速度混合5min后，通过双螺杆挤出机进行熔融共混，再经过水冷拉条、风干、切粒工序后，得到PP阻燃材料；所述双螺杆挤出机长径比为(60:20):1,双螺杆挤出机加工温度为170~230℃，真空度为0.04~0.08MPa。

本发明的有益效果：

本发明以硼酸酯接枝改性的PP树脂作为大分子增容剂，由于硼酸酯结构可以与高分子量的磷氮复合无卤阻燃剂中的氮与磷形成配位键，其在促进阻燃剂在基体中分散的同时，可以形成强的界面相互作用，所得PP阻燃材料的耐候性好，持久性好且具有长期的优良阻燃性,硼酸酯与磷氮复合无卤阻燃剂表面产生化学键合,活化后能改善在树脂中的分散性和相容性,能提高复合体系的力学性能,大分子增容剂既可以与填充剂有较强的相互作用，同时也能够与PP树脂分子链密切缠结，可以大幅填充剂与树脂的界面相互作用，从而保证在树脂中良好的分散性和最终优良的力学性能，进而提高聚丙烯材料的阻燃性能，硼酸酯化合物中由B-0键构成平面结构，硼酸酯本身也可以起到阻燃剂的作用，对磷氮阻燃具有促进作。

本发明相比现有技术，具有如下优点：

本发明制备方法简单易行，原料来源广泛，通过大分子增容阻燃剂和磷氮复合阻燃剂实现阻燃效果包含表面改性作用，使阻燃剂与聚丙烯有适宜的相容性，构筑适度柔性、结合力强的界面结构，制得阻燃性能优异，力学性能也明显提高的无卤阻燃聚丙烯适应诸多领域的使用要求，增强生产生活的安全性。

具体实施方式

实施例1

将PP树脂80份，硼酸酯接枝改性的PP树脂15份、磷氮复配阻燃剂20份、2000目的滑石粉45份、导电炭黑10份、氧化聚乙烯蜡类润滑剂5份、热塑性稳定剂蓖麻油酸钙5份，168抗氧剂4份和1010抗氧剂1份加入高速混合机中，以1000r/min的混合速度混合5min后，通过双螺杆挤出机进行熔融共混，再经过水冷拉条、风干、切粒工序后，得到PP阻燃材料；其挤出工艺为：一区170~180℃、二区180~190℃、三区温度190~200℃、四区190~210℃，螺杆转速400r/min, 真空度度为0.08MPa。粒料用注塑方法加工成型样条进行测试。其拉伸强度17.3MPa，断裂伸长率5.3%（ISO 527-2/50），氧指数33；垂直燃烧级别UL-94: V0，PP树脂购自阻燃剂BJ356MO，滑石粉购自福建旭峰粉体公司的BHS-2000，氧化聚乙烯蜡类润滑剂购自霍尼韦尔AC-629A，导电炭黑购自天津华冉化工V-30，磷氮复配阻燃剂为聚磷酸铵和三聚氰胺氰尿酸盐的按照质量比2∶1的混合物，硼酸酯接枝改性的PP树脂钴源辐照制备，通过搅拌器将重量比例1∶3的硼酸酯和聚丙烯采用采用了帘布状电子加速器，操作电压是2MeV，电流1mA，处理25s得到，硼酸酯的结构式见式（6）

实施例2

将PP树脂70份，硼酸酯接枝改性的PP树脂15份、FR-101磷氮复配阻燃剂19份、、2000目的滑石粉50份、导电炭黑10份、氧化聚乙烯蜡类润滑剂5份、热塑性稳定剂5份，168抗氧剂4份和1010抗氧剂1份加入高速混合机中，以1000r/min的混合速度混合5min后，通过双螺杆挤出机进行熔融共混，再经过水冷拉条、风干、切粒工序后，得到PP阻燃材料粒料；其挤出工艺为：一区170~185℃、二区185~195℃、三区温度195~205℃、四区190~210℃，螺杆转速400r/min, 真空度度为0.04MPa。粒料用注塑方法加工成型样条进行测试。其拉伸强度17.3MPa，断裂伸长率4.7%（ISO 527-2/50），氧指数35；垂直燃烧级别UL-94: V0，PP树脂购自阻燃剂BJ356MO，滑石粉购自福建旭峰粉体公司的BHS-2000，氧化聚乙烯蜡类润滑剂购自靖江康高特FM-815，导电炭黑购自天津亿汇隆公司DHL-5，FR-101阻燃剂购自山东联美化工有限公司硼酸酯接枝改性的PP树脂钴源辐照制备，通过搅拌器将重量比例1∶3的硼酸酯和聚丙烯采用双板

实施例3

将PP树脂80份，硼酸酯接枝改性的PP树脂15份、FR-101阻燃剂16份、1000目的滑石粉50份、导电炭黑10份、酰胺类润滑剂EBS5份、热塑性稳定剂5份，168抗氧剂4份和1010抗氧剂2份加入高速混合机中，以1000r/min的混合速度混合5min后，通过双螺杆挤出机进行熔融共混，再经过水冷拉条、风干、切粒工序后，得到PP阻燃材料粒料；其挤出工艺为：一区170~185℃、二区185~195℃、三区温度195~205℃、四区190~210℃，螺杆转速350~400r/min, 真空度度为0.04-0.08MPa。粒料用注塑方法加工成型样条进行测试。其拉伸强度15.8MPa，断裂伸长率300%（ISO 527-2/50），氧指数38；垂直燃烧级别UL-94: V0。PP树脂购自阻燃剂BJ380MO，滑石粉购自长兴天禾建材的100目商品，EBS购自花王EB-FF，硼酸酯接枝改性的PP树脂钴源辐照制备，通过搅拌器将重量比例1∶3的硼酸酯和聚丙烯采用双板