聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品技术

本发明专利技术涉及挤出浸渍方法生产长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯材料领域，公开了一种聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法。该聚丙烯组合物包含：聚丙烯40～70重量份，连续玻璃纤维15～35重量份，阻燃剂8～20重量份，抗静电剂4～15重量份，增容剂1～10重量份，润滑剂0.3～2重量份和加工助剂0.1～2重量份；其中，所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上；所述润滑剂为有机硅化合物。该组合物可以通过挤出浸渍方法制备同时具有阻燃、抗静电、增强的聚丙烯。

Polypropylene Composition, Enhanced Flame Retardant and Antistatic Polypropylene, Preparation Method and Products

The invention relates to the field of producing long glass fiber reinforced flame retardant and antistatic polypropylene material by extrusion impregnation method, and discloses a polypropylene composition, enhanced flame retardant and antistatic polypropylene and a preparation method thereof. The polypropylene composition comprises: 40-70 weight parts of polypropylene, 15-35 weight parts of continuous glass fiber, 8-20 weight parts of flame retardant, 4-15 weight parts of antistatic agent, 1-10 weight parts of compatibilizer, 0.3-2 weight parts of lubricant and 0.1-2 weight parts of processing aids; and the melt of the polypropylene at 230 C and 2.16 kg of load. The flow rate is over 50 g/10 min, and the lubricant is organosilicon compound. The composition can prepare polypropylene with flame retardant, antistatic and reinforcing properties by extrusion impregnation method.

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品
本专利技术涉及挤出浸渍方法生产长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯材料领域，具体地，涉及聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品。
技术介绍
聚丙烯作为最广泛使用的商用聚合物之一，具有重量轻、耐化学品、耐腐蚀等优点，常被生产成管材、板材、薄膜等，广泛应用于农业、建筑、电子电器、包装等领域。但聚丙烯的极限氧指数只有18，属于易燃材料，且聚丙烯的高绝缘性，使得其表面电阻率高达1016Ω，导致表面容易发生静电积累，从而可能妨碍生产、损坏电子设备、产生经电火花导致爆炸等事故，极大限制了聚丙烯在煤矿、电子电器、化工生产、产品运输等诸多领域的应用。通过添加阻燃剂、抗静电剂等共混后改性提高聚丙烯的阻燃抗静电性能成为研究热点。CN103160027A公开了一种V-0阻燃抗静电聚丙烯材料，由包含以下重量份的组分制成：聚丙烯数值23-80.6，溴类阻燃剂12-14，阻燃协效剂3-5，阻燃母粒3-6，抗静电填料1-20，抗氧剂0.1-1，润滑剂0.3-1。通过添加阻燃剂、抗静电填料等提高聚丙烯材料的阻燃和抗静电效果。但该专利技术没有解决材料的强度增强。CN104804356A公开了一种阻燃抗静电组合物，含有丙烯基聚合物、阻燃剂和抗静电剂，其中，所述丙烯基聚合物为丙烯均聚物和丙烯嵌段共聚物中的至少一种与丙烯无规共聚物的组合。提高聚丙烯材料的阻燃和抗静电效果。但该专利技术没有解决材料的强度增强。CN102516667A公开了一种无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯材料，以重量百分比计，所述聚丙烯材料的原料配方包括：聚丙烯49-88.8％，热稳定剂0.1-0.5％，润滑剂0.1-0.5％，无卤阻燃剂5-20％，玻纤相容剂1-5％和长玻璃纤维5-25％，其中，所述聚丙烯为熔体流动速率在50-100g/10min之间的超高流动性聚丙烯。该材料的制备方法为分步成型：先将部分聚丙烯与玻纤相容剂进行挤出塑化，然后与长玻纤熔融共混成为长度为10-13mm的长玻璃纤维母粒；再将剩余的聚丙烯、热稳定剂、润滑剂和无卤阻燃剂熔融共混为无卤阻燃母粒；最后将长玻璃纤维母粒与无卤阻燃母粒混合均匀得到无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯材料。该专利技术提供的材料中没有涉及加入抗静电剂，而使用抗静电剂时不容易与长玻璃纤维(可以简称为长玻纤)相容。另外该专利技术的方法中，分别制备长玻璃纤维母粒(含有长玻璃纤维、聚丙烯、玻纤相容剂)与无卤阻燃母粒(含有聚丙烯、热稳定剂、润滑剂和无卤阻燃剂)，使用时将两种母粒直接注塑制件。但是这样不利于聚丙烯基材中各添加组分的分散，更不能启示如何加入抗静电剂。目前需要聚丙烯既具有阻燃抗静电性能，又要有增强的力学性能，如提高刚性和缺口冲击强度。但是抗静电剂的加入，如炭黑等易形成物理缠结网络，增加配方体系的粘度，不适合于对流动性要求较高的长玻纤挤出浸渍成型工艺。因此，需要提供一种适合于提供同时具备阻燃抗静电和增强性能的聚丙烯材料和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决长玻纤增强的聚丙烯材料不容易同时获得阻燃、抗静电性能的问题，提供了聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品。本专利技术可以实现长玻纤填充聚丙烯时，长玻纤与阻燃剂、抗静电剂很好地协同，获得同时具有增强、阻燃、抗静电功能的聚丙烯。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物包含：聚丙烯40～70重量份，连续玻璃纤维15～35重量份，阻燃剂8～20重量份，抗静电剂4～15重量份，增容剂1～10重量份，润滑剂0.3～2重量份和加工助剂0.1～2重量份；其中，所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50/10min以上；所述润滑剂为有机硅化合物。本专利技术还提供了一种增强阻燃抗静电聚丙烯，以该增强阻燃抗静电聚丙烯的总重为基准，该增强阻燃抗静电聚丙烯含有15～35重量％的玻璃纤维，所述玻璃纤维的保留长度在1mm以上；依据标准MT113-1995，该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s，无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm，自身表面阻抗低于3×108Ω；依据标准ISO178所述增强阻燃抗静电聚丙烯的弯曲模量不小于5GPa；依据标准ISO180/1eA所述增强阻燃抗静电聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度不小于25KJ/m2。本专利技术的第二方面提供一种增强阻燃抗静电聚丙烯的制备方法，该方法包括：(1)将40～70重量份的聚丙烯、8～20重量份的阻燃剂、4～15重量份的抗静电剂、1～10重量份的增容剂、0.3～2重量份的润滑剂和0.1～2重量份的加工助剂进行混料，得到聚丙烯混合树脂；其中，所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上；所述润滑剂为有机硅化合物；(2)将所述聚丙烯混合树脂进行挤出加工为树脂熔体；然后在挤出浸渍模头中，将所述树脂熔体和15～35重量份的连续玻璃纤维进行浸渍加工，使所述树脂熔体包裹所述连续玻璃纤维，得到增强阻燃抗静电聚丙烯。本专利技术的第三方面提供一种制品，该制品所包含组件中的至少一个由本专利技术的增强阻燃抗静电聚丙烯制得。通过上述技术方案，本专利技术提供的聚丙烯组合物中，选定有机硅化合物作为润滑剂，并进一步限定与阻燃剂、抗静电剂、连续玻璃纤维的重量关系，可以有效协调组合物中各组分间的相关作用，然后结合先将聚丙烯与除长玻纤之外的各添加组分经螺杆挤出为均一的树脂熔体，再经浸渍包裹长玻纤，制备得到同时具有阻燃、抗静电性能、长玻纤增强的聚丙烯材料。本专利技术提供的技术方案可以更好地使阻燃剂、抗静电剂和长玻纤在聚丙烯中分散，克服长玻纤增强填充聚丙烯时不容易同时实现阻燃和抗静电的问题，实现制得同时具有阻燃抗静电性能，且能以长玻纤增强的增强阻燃抗静电聚丙烯。得到的增强阻燃抗静电聚丙烯可以具备以下性质：依据标准MT113-1995，该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s，无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm，自身表面阻抗低于3×108Ω；依据标准ISO178所述增强阻燃抗静电聚丙烯的弯曲模量不小于5GPa；依据标准ISO180/1eA所述增强阻燃抗静电聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度不小于25KJ/m2。另外，短玻璃纤维(可简称短玻纤)一般长度为3-5mm，填充聚丙烯制得的成品中因受到成型加工的影响，保留的短玻纤的实际长度仅约为0.3mm。因短玻纤的长度短，一般可以采用和其他的组分一起混炼的方式进行短玻纤填充聚丙烯的制备。得到的制品虽然提高了刚性，但是韧性(可以以缺口冲击强度表征)差。采用长玻纤填充聚丙烯时，应玻璃纤维长度长无法采用混炼的方式进行物料的混合，且短玻纤的加工方法将破坏长玻纤在最终制品中实际保留的长度，影响填充增强的效果。再有长玻纤填充也影响阻燃剂、抗静电剂在聚丙烯基材中的分散。因此，为解决本专利技术的技术问题，要减少对长玻纤的破坏，也要不影响长玻纤、阻燃剂、抗静电剂等组分在聚丙烯基材中的分散。本专利技术提供的上述方法，通过配方组分选料以适应浸渍工艺，进行连续玻璃纤维填充加工，可以保证聚丙烯基材中长玻纤保留的长度，最终的制品中玻璃纤维保留长度可以在1mm以上，体现长玻纤的作用；并且选用有机硅化合物作为润滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物包含：聚丙烯40～70重量份，连续玻璃纤维15～35重量份，阻燃剂8～20重量份，抗静电剂4～15重量份，增容剂1～10重量份，润滑剂0.3～2重量份和加工助剂0.1～2重量份；其中，所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上；所述润滑剂为有机硅化合物。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物包含：聚丙烯40～70重量份，连续玻璃纤维15～35重量份，阻燃剂8～20重量份，抗静电剂4～15重量份，增容剂1～10重量份，润滑剂0.3～2重量份和加工助剂0.1～2重量份；其中，所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上；所述润滑剂为有机硅化合物。2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为60g/10min～1600g/10min；优选地，所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述连续玻璃纤维的线密度为1200～5000tex；所述连续玻璃纤维的直径为10～25μm。3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其中，所述润滑剂为通式(R2SiO)x表示的有机硅化合物，其中R为C1-C6的烃基，x为800～8000的正整数；优选所述润滑剂为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、氨基烷基共聚型聚硅氧烷、亚苯基聚硅氧烷和多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的至少一种；所述有机硅化合物的分子量为10万～80万；优选地，所述润滑剂与所述阻燃剂的重量比为1：(4～70)，优选为1：(8～26)；优选地，所述润滑剂与所述抗静电剂的重量比为1：(2～50)，优选为1：(4～12)。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯组合物，其中，所述增容剂选自聚(丙烯-接枝-极性单体)，所述极性单体选自马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种；所述聚(丙烯-接枝-极性单体)中，极性单体的接枝率为0.8～2重量％；所述聚(丙烯-接枝-极性单体)在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为100g/10min～1000g/10min；优选地，所述抗静电剂选自乙炔炭黑、捷克炭黑、硬脂酸甘油酯、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季铵盐中的至少一种；优选地，所述阻燃剂包含主阻燃剂和阻燃协效剂；其中，所述主阻燃剂选自芳香族溴化物、环脂族溴化物和脂肪族溴化物中的至少一种，优选为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯乙醚；优选地，所述聚丙烯组合物包含所述主阻燃剂6～16重量份，优选为8～15重量份；所述阻燃协效剂为三氧化二锑；优选地，所述聚丙烯组合物包含所述阻燃协效剂2～8重量份，优选为3～6重量份。5.一种增强阻燃抗静电聚丙烯，以该增强阻燃抗静电聚丙烯的总重为基准，该增强阻燃抗静电聚丙烯含有15～35重量％的玻璃纤维，所述玻璃纤维的保留长度在1mm以上；依据标准MT113-1995，该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s，无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm，自身表面阻抗低于3×108Ω；依据标准ISO178所述增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国刚，马伊，梁文斌，张寅灵，张春波，于芳，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11