專利名稱：一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯的分散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不含鹵素的阻燃PP材料；更具體地講，本發(fā)明涉及一種
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是一種產(chǎn)量大、密度低、價(jià)格低、性能較為優(yōu)異的通用塑料，經(jīng)過(guò)改性的PP目前被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑材料、電子電氣部件、紡織配件、各種管件管材等。但由于PP屬于易燃高分子材料，在要求阻燃場(chǎng)合使用受到限制。為了達(dá)到阻燃要求，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要采用含鹵素有機(jī)物與三氧化二銻復(fù)配的阻燃劑生產(chǎn)阻燃PP，國(guó)內(nèi)塑料改性用阻燃劑近80%為含鹵阻燃劑，其中以多溴二苯醚和多溴聯(lián)苯類物質(zhì)為代表。溴系阻燃劑效率高、用量少，對(duì)材料的性能影響小，且價(jià)格適中，和其它類型的阻燃劑相比，其效能/價(jià)格比更具有優(yōu)越性。我國(guó)供出口電子電氣類產(chǎn)品中70% 80%都用此類阻燃劑。但含鹵素阻燃劑的塑料制品在燃燒時(shí)會(huì)生成大量的煙及有毒、具有腐蝕的氣體，這些煙氣對(duì)人體的呼吸道及其它器官造成較大的危害，甚至引起窒息而威脅生命。而且近年歐盟一些國(guó)家認(rèn)為溴系阻燃劑燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒致癌的多溴代二苯并二噁烷(PBDE)和多溴代二苯并呋喃 (PBDF)，目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始禁止使用各種含鹵素阻燃劑的塑料制品。隨著全球環(huán)保意識(shí)的日益加強(qiáng)，人們對(duì)塑料制品的阻燃要求越來(lái)越高，無(wú)鹵、低煙、低毒的環(huán)保型阻燃劑已成為人們追求的目標(biāo)。減少使用或不使用鹵素阻燃劑必將成為塑料行業(yè)的趨勢(shì)，因此研制無(wú)鹵、低煙的環(huán)保型阻燃PP有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)齒阻燃PP即無(wú)齒阻燃聚丙烯(Flame-retardant polypropylene),產(chǎn)品用途廣泛，應(yīng)用于電視機(jī)、電冰箱、電器設(shè)備、車船配件、建筑材料等領(lǐng)域，主要用于提供制造家用電器設(shè)備、通訊電子器具、車船零配部件、燈罩插座插頭、房屋門(mén)窗地板、輸送管道、包裝容器等工程塑料產(chǎn)品的主要原料。目前的無(wú)鹵阻燃劑主要有金屬氧化物、磷系阻燃劑、有機(jī)硅阻燃劑等，其中金屬氧化物具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕、低煙等優(yōu)點(diǎn)而成為綠色環(huán)保阻燃劑，但其添加量通常在50%以上才能達(dá)到較好的阻燃效果，高填充量嚴(yán)重影響了材料的物理機(jī)械性能。例如，中國(guó)專利 02124392. I公開(kāi)了一種氫氧化鎂無(wú)鹵阻燃聚丙烯復(fù)合材料，以重量份計(jì)，由如下組份及其含量組成聚丙烯100，氫氧化鎂20-200，彈性體5-25，偶聯(lián)劑O. 1-4. O,交聯(lián)助劑O. 5-5. 0， 引發(fā)劑O. 05-0. 5，分散劑O. 5-8. 0，增效劑O. 2-3. 0，抗氧劑O. 1-1. O ;氫氧化鎂為天然礦石粉末或合成氫氧化鎂，其顆粒度一般為I μ m-ioo μ m。磷系阻燃劑主要用于含氧高的聚合物，有較大的局限，且磷系阻燃劑中的紅磷由于顏色較重，不適合做淺顏色的產(chǎn)品；有機(jī)硅系阻燃劑由于價(jià)格太高也未得到廣泛應(yīng)用。例如，中國(guó)專利申請(qǐng) 200710068004. 3公開(kāi)了一種不含鹵素的阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其主要成份包括了 60 85重量份聚丙烯，14 32重量份納米氫氧化鎂，I 8重量份有機(jī)娃樹(shù)脂。目前，技術(shù)比較成熟的無(wú)鹵阻燃劑是膨脹型的氮磷復(fù)合阻燃劑，它添加量不是很大，大概在25% -30%之間，阻燃效果好、低煙、無(wú)有害氣體產(chǎn)生，是一個(gè)新型的環(huán)保阻燃劑。例如，中國(guó)專利01128575. 3公開(kāi)了一種聚烯烴用膨脹型無(wú)鹵阻燃劑組合物，其組成為(1)18% (wt) 54% (wt)的季戍四醇磷酸酯；(2)40% (wt) 80% (wt)的三聚氰胺聚磷酸鹽；(3)0. I % (wt) ~ 5% (wt)的硬脂酸或硬脂酸鋅；(4)0. I % (wt) ~ 5% (wt) 的偶聯(lián)劑；(5)0. 1% (wt) 5% (wt)的填料。再如，中國(guó)專利申請(qǐng)200710029875.公開(kāi)了一種無(wú)鹵膨脹型阻燃材料及其制備方法，其無(wú)鹵膨脹型阻燃材料包括以下組分聚丙烯、膨脹型阻燃劑，其中，膨脹型阻燃劑重量為聚丙烯重量的30% 50%。其制備方法包括以下工序取聚丙烯、膨脹型阻燃劑、添加劑，然后在160°C 170°C下將聚丙烯熔融包輥，再加入膨脹型阻燃劑膨脹型阻燃劑與添加劑的混合物，混煉8 15分鐘，然后再在15MPa、180°C下熱壓2 5分鐘，冷卻定型即得。中國(guó)專利申請(qǐng)200810063989. 5也公開(kāi)了一種膨脹阻燃劑和聚丙烯復(fù)合材料。其中，無(wú)鹵膨脹阻燃劑由三嗪系成炭-發(fā)泡劑、聚磷酸銨和無(wú)鹵阻燃協(xié)效劑組成。阻燃聚丙烯復(fù)合材料包含熱塑型樹(shù)脂和無(wú)齒膨脹阻燃劑，還包括加工助劑和/或抗滴落劑。但這類膨脹型無(wú)鹵阻燃劑有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是阻燃劑和PP樹(shù)脂的相容性比較差，在成型的過(guò)程中容易分層，同時(shí)還有很多沒(méi)有分散開(kāi)得阻燃劑，形成密密麻麻的小白點(diǎn)，影響了材料的性能。有必要提供一種成本相對(duì)較低、材料的物理機(jī)械性能比較好、且阻燃劑和PP樹(shù)脂兩種材料的分散性和相容性得以改善的無(wú)鹵阻燃聚丙烯。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本較低、分散性和相容性較好的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物。為了實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，該組合物包括如下組分50-70份的聚丙烯；25-35份的無(wú)鹵阻燃劑；1-10份的相容劑；以及1-10份的、至少一種選自于分散劑I、分散劑II和分散劑III的分散劑；其中，相容劑是一種或一種以上的接枝有極性單體的聚合物，該聚合物基體可以為聚乙烯、聚丙烯、EVA和乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一種或其共混物，該極性單體可以為丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來(lái)酸酐中的一種或一種以上的物質(zhì)；分散劑I可以為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)乙撐雙脂肪酸酰胺 (EBS)、乙撐雙油酸酰胺(ΕΒ0)、乙撐雙月桂酰胺(EBL)、油酸酰胺、硬脂酰胺、以及引進(jìn)了極性基團(tuán)的乙撐雙脂肪酸酰胺；分散劑II可以是高分子量烷基銨鹽共聚物；分散劑III可以為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)蠟、硬脂酸鹽、脂肪酸酯、以及帶酸性基團(tuán)的共聚物。在上述本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中，由于沒(méi)有使用高成本的有機(jī)硅系阻燃劑，因而，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物成本相對(duì)較低；而分散劑和相容劑的使用，使得本發(fā)明無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物的分散性和相容性得以明顯改善。在本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中，所使用的聚丙烯可以為市面上出售的任意一種聚丙烯材料，如Z30S、B380G、CJS700、B360F.7033E3等或其混合物。優(yōu)選的，在本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中，其相容劑中極性單體的接枝率控制在O. 5% -3%之間；相容劑的熔融指數(shù)控制在10-25g/10min之間。優(yōu)選的，在本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中，分散劑II可以為一種或一種以上選自于如下一組的物質(zhì)聚季銨鹽_7、十八烷基季銨鹽和BYK-9075、BYK-9076和BYK-9077。優(yōu)選的，在本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中，分散劑III可以為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)=PE蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和BYK-4100。在本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中，無(wú)鹵阻燃劑可以為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)氮磷復(fù)合阻燃劑、多聚磷酸銨、雙季戊四醇、硼酸鋅、無(wú)機(jī)礦物阻燃劑以及三聚氰胺。優(yōu)選使用氮磷復(fù)合阻燃劑，例如氮磷阻燃劑MPP和/或TPU，其中TPU可以選擇連云港方和化工有限公司生產(chǎn)的TPU特效無(wú)鹵阻燃劑。例如，在一實(shí)施方式中，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物中所使用的氮磷復(fù)合阻燃劑是一種白色粉末，其磷含量)為22.2±1.0，氮含量)為18.3±1.0，密度為 I. 17g/cm3。在本發(fā)明一具體實(shí)施方式
中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物包括O. 1-3份的分散劑I。在本發(fā)明另一具體實(shí)施方式
中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物包括O. 5-5份的分散劑II。在本發(fā)明另一具體實(shí)施方式
中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物包括O. 5-5份的分散劑III。在本發(fā)明又一具體實(shí)施方式
中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物包括O. 1-3份的分散劑I、0. 5-5份的分散劑II、以及O. 5-5份的分散劑III。本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物可以進(jìn)一步包括抗氧劑和其它加工助劑如潤(rùn)滑劑等。例如，在本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚組合物可以包括O. 1-0. 5份的抗氧劑1010和O. 1-0. 5 份的抗氧劑168。本發(fā)明所制備的無(wú)鹵阻燃PP材料，產(chǎn)品不僅保持了原有阻燃材料的物理化學(xué)機(jī)械性能和阻燃性能，而且大大改善了各個(gè)組分之間的相容性，使各組分能均勻的分散開(kāi)，形成一個(gè)較好的結(jié)構(gòu)體系，質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。下面，結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但這些具體實(shí)施方式
只是對(duì)本發(fā)明某些特定的具體實(shí)施方式
的解釋而已，并非是對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)所記載的范圍為準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式對(duì)比例將65份PP、35份無(wú)鹵阻燃劑、O. I份抗氧劑1010、0. I份、抗氧劑168預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180°C、 190 O、190 O、200 O、200 O、200 O、190 O、190 O，機(jī)頭溫度為 190 0C0
實(shí)施例I將59份PP、35份無(wú)鹵阻燃劑、O. I份抗氧劑1010、0. I份抗氧劑168、5份相容劑、I 份乙撐雙脂肪酸酰胺(EBS)預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180 V、190 V、190 V、200 V、200 V、200 V、190 V、190 V， 機(jī)頭溫度為190°C。實(shí)施例2將57份PP、35份無(wú)鹵阻燃劑、O. I份抗氧劑1010、0. I份抗氧劑168、5份相容劑、 I份乙撐雙脂肪酸酰胺(EBS)、3份BYK-9076預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180°C、190°C、190°C、200°C、200°C、 200°C、190°C、19(TC，機(jī)頭溫度為 190 0C0實(shí)施例3將54份PP、35份無(wú)鹵阻燃劑、O. I份抗氧劑1010、0. I份抗氧劑168、5份相容劑、 I份乙撐雙脂肪酸酰胺(EBS)、3份BYK-9076、3份散劑BYK-4100份預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180°C、19(rC、 190 °C >200 °C >200 °C >200 °C、190°C、190°C，機(jī)頭溫度為 190。。。利用對(duì)比例和實(shí)施例1-3所得到的母粒，制備無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物的片材，然后測(cè)試其性能，數(shù)據(jù)列于表I中。表I
性能對(duì)比例實(shí)施例I實(shí)施例2實(shí)施例3拉伸強(qiáng)度(Mpa)23252525斷裂生長(zhǎng)率(％)30323540彎曲強(qiáng)度(Mpa)35383838彎曲模量(Mpa)1500160016001600缺口沖擊強(qiáng)度 (kj/m2)2.53.03.23.5材料表面分散情況(壓片觀察)表面有很多不容的白點(diǎn)，是沒(méi)有分散的阻燃劑表面還有 _些不容的白點(diǎn)，是沒(méi)有分散的阻燃劑表面基本沒(méi)有不容的白點(diǎn)，只是偶爾有 —占 '、、表面沒(méi)有不谷的白點(diǎn)。從表I中所列數(shù)據(jù)可以看到，添加了相容劑和分散劑的本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物，其機(jī)械性能得以明顯改善，而且阻燃劑和PP的相容性和分散性也得以明顯改善。實(shí)施例4將50份？？、30份無(wú)鹵阻燃劑、0.1份抗氧劑1010、0.1份抗氧劑168、10份相容劑、 5份BYK-9076預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180°C、190°C、190°C>200°C>200°C>200°C、190°C、190°C，機(jī)頭溫度為 190。。。實(shí)施例5將50份PP、25份無(wú)鹵阻燃劑、O. I份抗氧劑1010、0. I份抗氧劑168、2份相容劑、 5份BYK-4100預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180°C、190°C、190°C>200°C>200°C>200°C、190°C、190°C，機(jī)頭溫度為 190。。。實(shí)施例6將60份PP、25份無(wú)鹵阻燃劑、O. I份抗氧劑1010、0. I份抗氧劑168、10份相容劑、 O. I份乙撐雙脂肪酸酰胺(EBS)、0. 5份BYK-9076、0. 5份BYK-4100份預(yù)混合，將上述混合物在長(zhǎng)徑比為40的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，加工溫度依次為170°C、180°C、19(rC、 190 °C >200 °C >200 °C >200 °C、190°C、190°C，機(jī)頭溫度為 190 0C0
權(quán)利要求
1.一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，該組合物包括如下組分50-70份的聚丙烯；25-35份的無(wú)鹵阻燃劑；1-10份的相容劑；以及1-10份的、至少一種選自于分散劑I、分散劑II和分散劑III的分散劑；其中，所述的相容劑是一種或一種以上的接枝有極性單體的聚合物，該聚合物基體為聚乙烯、聚丙烯、EVA和乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一種或其共混物，該極性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來(lái)酸酐中的一種或一種以上的物質(zhì)；所述的分散劑I為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)乙撐雙脂肪酸酰胺、乙撐雙油酸酰胺、乙撐雙月桂酰胺、油酸酰胺、硬脂酰胺、以及引進(jìn)了極性基團(tuán)的乙撐雙脂肪酸酰胺；所述的分散劑II是高分子量烷基銨鹽共聚物；所述的分散劑III為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)蠟、硬脂酸鹽、脂肪酸酯、以及帶酸性基團(tuán)的共聚物。
2.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，在所述的相容劑中，極性單體的接枝率為O.5% -3%。
3.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，所述的相容劑的熔融指數(shù)為10-25g/10min。
4.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，所述的分散劑II為一種或一種以上選自于如下一組的物質(zhì)聚季銨鹽_7、十八烷基季銨鹽和BYK-9075、BYK-9076和BYK-9077。
5.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，所述的分散劑III為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)PE蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和BYK-4100。
6.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，所述的無(wú)鹵阻燃劑為一種或一種以上的選自于如下一組的物質(zhì)氮磷復(fù)合阻燃劑、多聚磷酸銨、雙季戊四醇、硼酸鋅、無(wú)機(jī)礦物阻燃劑以及三聚氰胺。
7.如權(quán)利要求6所述的組合物，其中，所述的氮磷復(fù)合阻燃劑為氮磷阻燃劑MPP和/或TPU。
8.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述的組合物包括O.1-3份的分散劑I。
9.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述的組合物包括O.5-5份的分散劑II。
10.如權(quán)利要求I所述的組合物，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述的組合物包括O.5-5份的分散劑III。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯組合物，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，該組合物包括如下組分50-70份的聚丙烯；25-35份的無(wú)鹵阻燃劑；1-10份的相容劑；以及1-10份的、至少一種選自于分散劑I、分散劑II和分散劑III的分散劑；其中，相容劑是一種或一種以上的接枝有極性單體的聚合物，該聚合物基體為聚乙烯、聚丙烯、EVA和乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一種或其共混物，該極性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來(lái)酸酐中的一種或一種以上的物質(zhì)；分散劑I為乙撐雙脂肪酸酰胺以及引進(jìn)了極性基團(tuán)的乙撐雙脂肪酸酰胺；分散劑II是高分子量烷基銨鹽共聚物；分散劑III為帶酸性基團(tuán)的共聚物。本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃PP材料極大改善了各個(gè)組分之間的相容性。
文檔編號(hào)C08L51/06GK102585355SQ201110439610
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者蔣世平, 陳燕東 申請(qǐng)人:佛山佛塑科技集團(tuán)股份有限公司