一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法.pdf

本发明涉及一种聚丙烯改性料的改性方法，属于高分子材料改性加工工艺。本发明提供一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法，使聚丙烯改性料拥有V-0级阻燃性能的同时还保持优良的力学性能。本发明由如下组分组成，各组分按照质量份配比：聚丙烯树脂(PP)45～95、POE弹性体0～15、无机刚性粒子0～25、聚磷酸铵阻燃剂(APP)5～20、抗氧剂0.2～0.4。将各组分共混挤出所制备的改性聚丙烯改性料阻燃效率高，并且力学性能优良、无卤无毒、对环境无污染，可广泛用作汽车和电子电器材料。

权利要求书
1.  一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法，其特征如下：
。

2.  根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法，其特征在于：所使用无卤阻燃剂为聚磷酸铵阻燃剂。

3.  根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法，其特征在于：所使用聚磷酸铵阻燃剂为高聚聚磷酸铵，其结晶度n＞1000。

4.  根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法，其特征在于：所使用增韧剂为POE弹性体、SBS类弹性体、EPDM三元橡胶中的一种或几种复合。

说明书一种无卤阻燃聚丙烯改性料的制备方法
一.技术领域：
本发明涉及一种改性聚丙烯改性料的制备方法，具体是一种无卤阻燃聚丙烯 改性料的制备方法。
二.背景技术：
聚丙烯(PP)具有密度低、机械性能较优异、还有良好的耐应力龟裂、耐疲 劳屈服和耐化学品性能、而且有价格便宜、易加工成型、已回收、可循环利用等 优点，获得了广泛的应用，特别是在汽车工业、家电及机械领域的应用不断加大。 但由于聚丙烯材料耐低温性能差、刚性较低，不能达到用于汽车内外饰件的使用 要求，因此为必须对其进行改性。聚丙烯主要改性方法有弹性体增韧聚丙烯改性； 无机填料填充增强聚丙烯改性；以及利用聚丙烯、无机填料、弹性体三者共同作 用增韧增强聚丙烯改性研究。
随着各行业对阻燃性能的要求越来越高，聚丙烯改性料本身所具有的可燃性 限制了其应用范围和使用安全性，必须改善其阻燃性能才能满足需求。
聚丙烯改性料的阻燃剂一般分为反应型和添加型两类。反应型阻燃剂主要是 在聚合和缩聚过程中在高聚物的主链或侧链上引入具有阻燃作用的基团以达到 阻燃目的。它具有稳定性好、不易消失、毒性小、对高聚物性能影响小等优点， 但合成和加工工艺复杂。因此在实际生产过程中主要应用添加型阻燃剂，长期以 来聚丙烯改性料一直采用卤系阻燃剂来进行阻燃改性，比如十溴二苯醚、溴化环 氧树脂、溴化烷烃等。尽管卤系阻燃剂拥有良好的阻燃性，但是在燃烧时会施放 出大量的烟雾，产生有毒气体，并且施放出的卤化氢等气体具有腐蚀性，使生命 财产遭到严重损失。
现在各国均已限制卤系阻燃剂的使用，转而采用更加环保的磷系、氮系、硅 系以及无机阻燃剂进行阻燃改性。国内也以开发出磷系、磷-氮系、磷-硅系阻燃 体系，并已经形成规模，但是普通磷-氮系阻燃剂为聚磷酸酯、季戊四醇以及三 聚氰胺的三元复合阻燃剂，添加量大于30％时，才能达到V-0级的效果。无机阻 燃剂如红磷、氢氧化镁、氢氧化铝等无机阻燃剂需要添加量在50％以上时才有阻 燃效果，且阻燃效率比较低。而添加大量的阻燃剂对聚丙烯改性料的力学性能影 响比较大。
三.发明内容：
本发明在于通过添加阻燃协效剂提高磷系阻燃剂的阻燃效率，降低阻燃剂添 加量，该方法制得的无卤阻燃聚丙烯改性料阻燃效率比较高，力学性能优异。
本发明提供了上述聚丙烯改性料的技术方案和制备工艺，克服了现有技术存 在的提高聚丙烯阻燃性和保证原有力学性能不能兼得的缺点。聚磷酸铵阻燃剂能 促使聚丙烯分解形成焦炭和水，并增加焦炭残留物生产量，从而提高阻燃效果。 聚磷酸铵阻燃剂分解形成的磷化物和氮化物在高温下形成膨胀性焦炭层，它起着 隔热阻氧保护层的作用，含氮化合物起着发泡剂和焦炭增强剂的作用。且聚磷酸 铵本身具有抗滴落效果，不需要再另外添加抗滴落剂。
本发明的无卤阻燃聚丙烯改性料制备工艺是：
将45～95质量份的PP树脂、0～15质量份的增韧剂、0～25质量份的无机 刚性粒子、5～20质量份的聚磷酸铵阻燃剂、0.2～0.4质量份的抗氧剂在高速混 合机中80～90℃下预混后在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出温度为215～235℃。
本发明的无卤阻燃聚丙烯改性料还可以通过常用添加剂进行改性，增塑剂、 流动性改性剂、热稳定剂、脱模剂、着色剂以及其它热塑性树脂等。
有益效果：
1、本发明采用的聚磷酸铵为环保材料，实现了在达到阻燃效果的同时，燃 烧时不会产生有害气体。
2、本发明优选了阻燃剂添加量较少会导致阻燃效果不理想，达不到阻燃要 求，阻燃剂添加量较多则会增加成本，并且会降低聚丙烯复合材料的物理性能。
3、本发明所制得的无卤阻燃聚丙烯改性料加工工艺简单、阻燃效率高，并 且力学性能优良、无卤无毒、对环境无污染，可广泛用于汽车、电子电器等领域。
四.具体实施方式：
通过以下实施例可以更好的说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
以下实施中，聚丙烯为燕山石化生产的PP9927；无机刚性粒子为辽宁省海城市 艾海滑石有限公司生产的滑石粉；POE是韩国LG化学生产的LG170；聚磷酸铵阻 燃剂为临清市富源化工有限公司生产的聚磷酸铵II；抗氧化剂为烟台新秀化学用 品有限公司生产的抗氧剂1010；抗紫外剂为巴斯夫公司生产的UV-531。
实施例1：
(1)工艺配方

(2)加工工艺
将65质量份的PP树脂、10质量份的增韧剂、20质量份的无机刚性粒子、5 质量份的聚磷酸铵II、0.3质量份的抗氧剂在高速混合机中80～90℃混合5分钟， 然后在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机的温度为：一区间185℃，二、三区间 190℃，四、五、六、七、八区间195℃，九区间190℃，在三、五、七三个区间 进行三级抽真空。经挤出成型制成样条，按照UL94标准测试阻燃性能以及按照 GB/T9341-2000测试弯曲性能、GB/T1843-1996测试冲击性能、GB1040-92测试 拉伸性能、GB/T3682-2000测试熔融流动速率。
按此工艺制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见表1。
实施例2：
工艺配方

将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表1和2。
实施例3：
工艺配方


将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表1。
实施例4：
工艺配方

将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表1。
实施例5：
工艺配方

将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表2。
实施例6：
工艺配方

将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表2。
实施例7：
工艺配方
PP树脂            90  质量份
聚磷酸铵阻燃剂    10  质量份
抗氧剂            0.3 质量份
将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表2。
对比例：
工艺配方

将上述配方按照实施例1加工工艺成型，制得阻燃聚丙烯改性料。其性能见 表1和2。
表1：性能数据。


本发明主要考察燃烧等级，V-0级为最优。从表1中可以看出，在聚丙烯复 合体系中添加聚磷酸铵阻燃剂具有良好的阻燃效果，实施例1可以达到阻燃V-1 等级，实施例2、实施例3、实施例4均可达到V-0等级。在力学性能上，与对 比例相比，实施例的弯曲模量均高于对比例，冲击韧性有小幅度的降低，实施例 1、实施例2、实施例3的冲击韧性与对比例相差不大，实施例4的冲击韧性与 对比例相比有较大下降。
表2：性能数据。

从表2中可以看出，只添加无机刚性粒子而不添加增韧剂时(实施例5)， 材料的弯曲模量比实施例3要高，冲击韧性仅为实施例3的三分之一；只添加增 韧剂而不添加无机刚性粒子时(实施例6)，材料的冲击韧性比实施例3要高， 弯曲模量仅为实施例3的一半；增韧剂和无机刚性粒子都不添加时(实施例7)， 材料冲击韧性和弯曲模量均比实施例3要低。