一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法。其主要包括以下步骤：(1)三嗪类大分子成炭剂的改性：向三嗪类大分子成炭剂加入质量5‑10倍的水，向其中加入一定量的表面活性剂及插层改性剂，60‑90℃下搅拌10‑30分钟；向其中加入成炭剂质量1‑4倍的未改性蒙脱土，继续搅拌10‑30分钟，脱水干燥；(2)复配：改性三嗪类大分子成炭剂10‑25重量份，APP 70‑90重量份，协效阻燃剂0‑5份，按照以上比例在高混机中混合均匀，即制备了聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂。将该专用无卤阻燃剂按照重量份10‑25份加入到聚丙烯中，制备的阻燃聚丙烯材料经过70℃×168小时水煮实验，仍然可以达到UL94‑V0(1.6mm)，样条表面无析出，制备的复合材料的力学性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法
本专利技术涉及阻燃
，尤其涉及一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，因其加工方便、力学性能优良、电绝缘性好、耐腐蚀、无毒、密度低等特点，在建筑、汽车、家用电器、电线电缆及包装等行业具有广泛的应用，其发展速度一直居各种通用塑料之首。然而PP的氧指数(OI)一般在17％-19％，离火后能持续燃烧，燃烧时放热量大、产生大量熔滴、火焰传播速度快、并且不成炭、不易熄灭。随着PP应用领域的不断开拓和应用数量的不断增加，由此带来的火灾危险性也越来越大。因此，提高PP材料的阻燃性能是其得到广泛应用的必要措施。目前用于聚丙烯的阻燃手段主要是以添加卤系阻燃剂为主，卤系阻燃剂在阻燃过程中会产生大量烟雾和有毒气体，无论对火灾中的救护工作还是灾后的恢复工作都会造成很大困难。据火灾报告统计，火灾中真正烧灼致死的人数仅占15％，而85％的人是死于毒烟导致的窒息。先是欧盟于2005年8月13日开始实施的WEEE指令，要求相关的生产者从产品设计之初就要树立环保意识；紧接着2006年7月1日欧盟RoHS指令开始实施，规定投放于欧盟市场的新电子电器设备中铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚和多溴联苯等6种物质不得超标；之后的2007年3月1日中国也出台了《电子信息产品污染控制管理办法》，对有毒有害物质也做出明确的限量规定。减少使用或不使用卤素阻燃剂必将成为塑料行业的趋势，因此研制无卤、低烟的环保型阻燃PP有着十分重要的现实意义。目前，已广泛研究和应用的无卤阻燃助剂主要有无机金属化合物阻燃剂、可膨胀石墨阻燃剂、有机硅系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂等。膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要阻燃元素的阻燃剂，符合当今对材料抑烟、低毒的要求，目前各国对膨胀阻燃剂产品研发十分重视。膨胀型阻燃体系主要通过形成多孔发泡炭层在凝聚相起阻燃作用，具有无卤、低烟、低毒的优点。同时磷系阻燃剂发烟量大缺点也得到改善。虽然膨胀阻燃剂有很好的性能，但随着研究的深入，其表现出来的不足也越来越明显，如耐水性、耐久性差，对成分敏感，要求比例高等。为了解决以上问题，国内外针对酸源(脱水剂)、炭源(成炭剂)和气源(氮源、发泡源)开展了很多研究。聚磷酸铵(APP)是其主要酸源。在膨胀阻燃体系中使用季戊四醇作为成炭剂，但是季戊四醇极易吸湿亲水性好，容易迁移到材料的表面，导致材料阻燃性能下降及加工不易等缺点。传统膨胀阻燃体系是聚磷酸铵(酸源)，季戊四醇(炭源)、三聚氰胺(气源)，只有用量甚高(20-40％)时才能发挥阻燃作用，还需要大量加工助剂，并且成炭剂通常不能与被阻燃高聚物基质形成完全相容的整体，所以严重影响阻燃后的高聚物机械性能。同时传统的膨胀阻燃体系耐水性较差，材料容易吸湿，表面易出现发粘、泛白、返霜等现象。国内外科研人员利用三聚氯氰制备了不同类型的三嗪类大分子成炭剂，可以在一定程度上解决无卤阻燃剂在聚丙烯中易析出、力学性能差的问题。但是，三嗪类大分子成炭剂与聚丙烯的相容性仍较低，仍然存在析出及降低力学性能的问题。蒙脱土具有阳离子可交换特性，将三嗪类大分子成炭剂进行表面改性，制备出蒙脱土插层三嗪类大分子成炭剂，利用OMMT片层的高阻隔作用，大大降低无卤阻燃剂的析出问题，同时蒙脱土还可以提高其在聚丙烯基体中的分散性能，大大降低无卤阻燃剂的加入引起的基体力学性能下降的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法。它是将三嗪类大分子成炭剂改性后，与聚磷酸铵及协效阻燃剂在高混机中混合，即制备了一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂。本专利技术采取的技术方案是：本专利技术的一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂是由以下重量份的原料组成：改性三嗪类大分子成炭剂10-25、APP70-90、协效阻燃剂0-5。作为优选的技术方案：所述的一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂是由以下重量份的原料组成：改性三嗪类大分子成炭剂15、APP80、协效阻燃剂5。所述的三嗪类大分子成炭剂，包括：以三聚氯氰、乙二胺、乙醇胺等为原料制备了的带有三嗪环结构的大分子成炭剂，聚合度为5-100。所述的乳化剂，包括：表面活性剂是烷基磺酸盐类、烷基苯基磺酸盐类、歧化松香皂类中的一种及以上几种的混合物。所述的插层改性剂，包括：十六烷基三甲基铵盐等长链烷基铵盐；乙烯基苯三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨酯三甲基氯化铵等具有可反应性基团的季铵盐中一种及以上几种的混合物。所述的协效阻燃剂，包括：次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二丙基次磷酸铝、硼酸锌、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、二氧化硅、氢氧化铝、石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨中的一种或几种的混合物。所述的APP，包括：中聚合度APP、高聚合度APP及硅烷改性APP中一种及以上几种的混合物。一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法。其主要包括以下步骤：(1)三嗪类大分子成炭剂的改性：向三嗪类大分子成炭剂加入质量5-10倍的水，向其中加入一定量的表面活性剂及插层改性剂，60-90℃下搅拌10-30分钟；向其中加入成炭剂质量1-4倍的未改性蒙脱土，继续搅拌10-30分钟，脱水干燥；(2)复配：将改性三嗪类大分子成炭剂、APP、协效阻燃剂，按照一定比例在高混机中混合均匀，即制备了聚丙烯专用耐析出无卤无卤阻燃剂。本专利技术的积极效果如下：(1)本专利技术的聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂，改善了传统无卤阻燃剂中普遍存在的水溶性问题，水溶性极低，在聚丙烯中加入10份且经过UL746C浸水测试70℃×168小时水煮仍为UL94V0(1.6mm)级。(2)，本专利技术的聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂，在聚丙烯中无迁移，无变色，与聚丙烯丙烯相容性极佳，能保留材料有较高的力学性能和刚韧平衡，加工性能良好，应用前景广阔。具体实施方式下面的实施例是对本专利技术的进一步详细描述。实施例1-3：将向三嗪类大分子成炭剂加入质量10倍的水，向其中加入成炭剂质量1％的表面活性剂及1％的插层改性剂，60℃下搅拌20分钟；向其中加入成炭剂质量2倍的未改性蒙脱土，继续搅拌30分钟，脱水干燥；将180g的蒙脱土改性成炭剂、800g的硅烷包覆APP、20g的二氧化硅在高混机搅拌均匀后得到聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂，为白色粉末状，装袋隔热隔潮保存。将得到的聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂按照质量份10、15、20加入到均聚聚丙烯T30S中，将得到的混合物在直径为30mm的双螺杆挤出机上进行挤出、冷却、切粒、干燥后得到无卤阻燃聚丙烯粒料；通过注塑机注塑成型，注塑机成型时各区段温度应为190℃，200℃，200℃，190℃，190℃。注塑成型后按照UL746C浸水测试70℃×168小时水煮。对比例1-3：将180g的三嗪类大分子成炭剂、800g的硅烷包覆APP、20g的二氧化硅在高混机搅拌均匀后得到聚丙烯无卤阻燃剂，为白色粉末状，装袋隔热隔潮保存。将得到的聚丙烯无卤阻燃剂按照质量份10、15、20加入到均聚聚丙烯T30S中，将得到的混合物在直径为30mm的双螺杆挤出机上进行挤出、冷却、切粒、干燥后得到无卤阻燃聚丙烯粒料；通过注塑机注塑成型，注塑机成型时各区段温度应为190℃，200℃，200℃，190℃，19本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法是由以下重量份的原料组成：改性三嗪类大分子成炭剂10‑25重量份，APP 70‑90重量份，协效阻燃剂0‑5份。所述方法的具体步骤如下：(1)三嗪类大分子成炭剂的改性：向三嗪类大分子成炭剂加入质量5‑10倍的水，向其中加入一定量的表面活性剂及插层改性剂，60‑90℃下搅拌10‑30分钟；向其中加入成炭剂质量1‑4倍的未改性蒙脱土，继续搅拌10‑30分钟，脱水干燥；(2)复配：将改性三嗪类大分子成炭剂、APP、协效阻燃剂，按照一定比例在高混机中混合均匀，即制备了聚丙烯专用耐析出无卤无卤阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法是由以下重量份的原料组成：改性三嗪类大分子成炭剂10-25重量份，APP70-90重量份，协效阻燃剂0-5份。所述方法的具体步骤如下：(1)三嗪类大分子成炭剂的改性：向三嗪类大分子成炭剂加入质量5-10倍的水，向其中加入一定量的表面活性剂及插层改性剂，60-90℃下搅拌10-30分钟；向其中加入成炭剂质量1-4倍的未改性蒙脱土，继续搅拌10-30分钟，脱水干燥；(2)复配：将改性三嗪类大分子成炭剂、APP、协效阻燃剂，按照一定比例在高混机中混合均匀，即制备了聚丙烯专用耐析出无卤无卤阻燃剂。2.如权利要求1所述的一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的三嗪类大分子成炭剂，包括：以三聚氯氰、乙二胺、乙醇胺等为原料制备了的带有三嗪环结构的大分子成炭剂，聚合度为5-100。3.如权利要求1所述的一种聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷正，杨喜生，赵振，赵世海，刘焕鹏，
申请(专利权)人：山东兄弟科技股份有限公司，青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37