一种无卤阻燃聚丙烯复合材料.pdf

本发明公开了一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，添加5～15wt％的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂作为聚丙烯无卤阻燃协效剂和增刚增韧剂，蒙脱土/聚丙烯聚合纳米材料接枝改性聚丙烯和纳米蒙脱土作为基材，加上十八烷基三甲基氯化铵作为插层改性剂制得。本发明的聚丙烯材料不采用/聚丙烯聚合纳米复合添加剂作为无卤阻燃协效剂和增刚增韧剂，从而避免无卤阻燃剂被水解问题，协同增效阻燃的同时，提高了复合材料的力学性能和耐热性能。

权利要求书
1.  一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于添加5～15wt％的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂作为聚丙烯无卤阻燃协效剂和增刚增韧剂，所述的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米材料采用以下重量份组份挤出而成：


2.  根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的接枝改性聚丙烯的接枝率为0.3～0.8％。

3.  根据权利要求1或2所述的一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于还包括以下质量百分比组分：


4.  根据权利要求3所述的一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特 征在于所述聚丙烯1的熔指不低于25g/10min，所述聚丙烯2的缺口冲击强度不低于400J/m。

5.  根据权利要求1或2所述的一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂的制备方法为：
将接枝改性聚丙烯，十八烷基三甲基氯化铵，纳米蒙脱土和助剂混合后由双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速180～500转/分，温度180～230℃挤出造粒制得而成，其中所述双螺杆机的长径比为32～68。

说明书一种无卤阻燃聚丙烯复合材料
【技术领域】
本发明涉及一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，属于高分子阻燃改性材料技术领域。
【背景技术】
聚丙烯(简称PP)具有优异的力学性能，较低的密度，良好的耐热性能，优良的抗弯曲疲劳性、化学稳定性和电性能等优点，是用量最大的通用塑料之一。但聚丙烯非常容易燃烧，发热量大且产生大量熔滴，极易传播火焰，因此需要经过阻燃改性。随着人们环保意识的提高，传统的卤/锑阻燃体系已经逐渐退出市场，目前聚丙烯阻燃改性主要采用膨胀型无卤阻燃体系。而纳米蒙脱土不仅能有效提高聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热学性能，而且能大幅度提升产品的阻燃性能，是聚丙烯树脂最优异的改性填料之一。
目前，市场上有用纳米蒙脱土作为无卤阻燃聚丙烯材料的阻燃协效剂，但是由于纳米蒙脱土容易产生团聚和分散不均现象，而且纳米蒙脱土层间的大量无机离子而表现出来的亲水性，导致产品容易吸水而使得无卤阻燃剂水解，反而降低阻燃效率。
【发明内容】
本发明目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种吸水性降低， 协同增效阻燃，同时提高力学性能和耐热性能的无卤阻燃聚丙烯复合材料。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于添加5～15wt％的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂作为聚丙烯无卤阻燃协效剂和增刚增韧剂，所述的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米材料采用以下重量份组份挤出而成：

本发明中优选接枝率为0.3～0.8％的接枝改性聚丙烯。
本发明一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于还包括以下质量百分比组分：

本发明中聚丙烯1的熔指不低于25g/10min，聚丙烯2的缺口冲 击强度不低于400J/m。
本发明中蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂的制备方法为：
将接枝改性聚丙烯，十八烷基三甲基氯化铵，纳米蒙脱土和助剂混合后由双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速180～500转/分，温度180～230℃挤出造粒制得而成，其中所述双螺杆机的长径比为32～68。
纳米蒙脱土不仅能有效提高聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热学性能，而且能大幅度提升产品的阻燃性能。本发明以纳米蒙脱土与接枝改性聚丙烯作为基材，加上十八烷基三甲基氯化铵作为插层改性剂进行插层改性，成为聚合纳米复合材料后再添加到无卤阻燃聚丙烯体系中，不仅能有效解决纳米材料团聚问题，而且经过插层改性后蒙脱土层间由亲水性变为亲油性，可以大幅度降低产品的吸水性，从而避免无卤阻燃剂被水解问题。制备蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂时可以根据需要选择合适的助剂增加相应的性能。
本发明采用两种性能不同的聚丙烯进行改性，可以根据市场需求灵活调整聚丙烯1和聚丙烯2的比例，选择合适的辅助剂，制备出不同加工性能和力学性能高质量无卤阻燃聚丙烯产品。
本发明中的增韧剂，能够很好提升材料的断裂伸长率和冲击性能，有效提升产品韧性，避免材料因为加入无卤阻燃剂而变脆缺点。
本发明中的分散剂，能够各项力学性能，协效提高产品的流动性，分散剂对材料起到一定包覆作用，能够有效改善产品加工性能，有利于各成分分散，增加混练效果，从而提升材料各项性能，同时，分散 剂能够有效避免材料吸水而导致无卤阻燃剂水解缺点，从而提升材料的阻燃性能、熔指和耐热性能。
本发明一种无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
将各原料混合后由长径比为32～68的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速180～500转/分，温度180～230℃挤出造粒即可。
本发明与现有技术比较，有以下优点：
本发明的聚丙烯材料不采用/聚丙烯聚合纳米复合添加剂作为无卤阻燃协效剂和增刚增韧剂，从而避免无卤阻燃剂被水解问题，协同增效阻燃的同时，提高了复合材料的力学性能和耐热性能。
【具体实施方式】
本发明一种无卤阻燃聚丙烯复合材料，由以下质量百分比组分挤出而成：

其中的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂采用60～80wt％接枝改性聚丙烯(接枝率为0.3～0.8％)，0.1～2wt％引发剂十八烷基三甲基 氯化铵，15～35wt％纳米蒙脱土和其他助剂1～8wt％混合后由双螺杆挤出机第一段筒体加料段加入双螺杆机，以转速180～500转/分，温度180～230℃挤出造粒制得而成，其中所述双螺杆机的长径比为32～68；
其中的聚丙烯1的熔指不低于25g/10min，所述聚丙烯2的缺口冲击强度不低于400J/m；
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：制备蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂
将以下质量百分比组分混合后由长径比为32的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速500转/分，温度180～230℃挤出造粒制得而成：

其中接枝改性聚丙烯的接枝率为0.8％。
用实施例1所制备的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂制备表1中的无卤阻燃聚丙烯复合材料实施例1-1至实施例1-4和对比例1：
表1：

实施例1-1至1-4和对比例1的制备方法为：
将各原料混合后由长径比为32的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速500转/分，温度180～230℃挤出造粒即可。
实施例2：制备蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂
将以下质量百分比组分混合后由长径比为50的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速300转/分，温度180～230℃挤出造粒制得而成：

其中接枝改性聚丙烯的接枝率为0.6％。
用实施例2所制备的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂制备表2中的无卤阻燃聚丙烯复合材料实施例2-1至实施例2-4和对比例2：
表2：

实施例2-1至2-4和对比例2的制备方法为：
将各原料混合后由长径比为50的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速300转/分，温度180～230℃挤出造粒即可。
实施例3：制备蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂
将以下质量百分比组分混合后由长径比为68的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速180转/分，温度180～230℃挤出造粒制得而成：

其中接枝改性聚丙烯的接枝率为0.3％。
用实施例3所制备的蒙脱土/聚丙烯聚合纳米复合添加剂制备表3中的无卤阻燃聚丙烯复合材料实施例3-1至实施例3-4和对比例3：
表3：

实施例3-1至3-4和对比例3的制备方法为：
将各原料混合后由长径比为68的双螺杆挤出机第一段筒体进料，以转速180转/分，温度180～230℃挤出造粒即可。
本发明表1-表3中各实施例的测试方法及性能如表4所示：
表4：

由表4可知，蒙脱土/聚丙烯插层聚合纳米复合材料明显提升材料的阻燃性能，而且随着蒙脱土/聚丙烯插层聚合纳米复合材料含量 的增加，材料阻燃性能明显提高。
蒙脱土/聚丙烯插层聚合纳米复合材料能够明显提升材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度和热变形温度，而且随着蒙脱土/聚丙烯插层聚合纳米复合材料含量的增加，各项性能也随着增加。