一种环保高效阻燃聚丙烯复合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及聚丙烯材料改进技术领域，特别涉及一种环保高效阻燃聚丙烯复合物及其制备方法。复合物包括以下重量份的原料组成：聚丙烯35‑74份，无卤阻燃剂15‑30份，抗氧剂1‑2份，偶联剂0.5‑2份，其它助剂0‑2份；其中，无卤阻燃剂采用改性聚磷酸胺、纳米碳球、羟基磷灰石混合而成；纳米碳球采用葡萄糖制备而得；改性聚磷酸胺采用甲基硅烷包覆聚合度大于1700的聚磷酸胺制备而得。本发明专利技术通过在聚丙烯复合材料中加入无卤阻燃剂，赋予了复合材料良好的阻燃性能的同时又保持良好的机械性能,此外，避免了传统卤系阻燃聚丙烯材料对环境的污染和对人体的危害，无毒绿色环保，大大降低了阻燃剂的使用量，具有重要的实际应用价值。

An environmentally friendly flame retardant polypropylene composite and its preparation method

The invention relates to the technical field of polypropylene material improvement, in particular to an environmentally friendly and highly efficient flame retardant polypropylene compound and a preparation method thereof. The composites consist of 35 74 portions of polypropylene, 15 30 portions of halogen-free flame retardant, 1 2 portions of antioxidant, 0.5 2 portions of coupling agent and 0 2 portions of other additives. Among them, halogen-free flame retardant is composed of modified polyphosphate amine, nano-carbon sphere and hydroxyapatite; nano-carbon sphere is prepared by glucose; modified polyphosphate amine is coated by methylsilane. Polyphosphate with degree greater than 1700 was prepared. By adding halogen-free flame retardant into the polypropylene composite material, the invention not only gives the composite material good flame retardant performance, but also maintains good mechanical performance. In addition, it avoids environmental pollution and harm to human body caused by traditional halogen-based flame retardant polypropylene material, is non-toxic, green and environmentally friendly, greatly reduces the use of flame retardant, and has important practical application value.

【技术实现步骤摘要】
一种环保高效阻燃聚丙烯复合物及其制备方法
本专利技术涉及聚丙烯材料改进
，特别涉及一种环保高效阻燃聚丙烯复合物及其制备方法。
技术介绍
由于聚丙烯具有优异的物理性能、耐化学品性、易成型加工的优点，同时质量轻、价格低廉，这些特点使其在家电及汽车零部件等领域得到了广泛的应用。但是，聚丙烯具有易燃烧阻燃性能差等缺点，在当今对安全要求越来越高的家电及汽车行业尤其是电动汽车市场，良好的阻燃性能无疑是今后家电及汽车用材料的一个发展方向。中国专利CN201210262036.8公开了一种无卤阻燃高光泽高流动性聚丙烯材料，采用无卤膨胀型阻燃剂的聚磷酸胺、季戊四醇、三聚氢胺，分别作用为碳源、酸源、气源，采取合适的物料比例，使阻燃效率得到大幅提高，但是阻燃剂添加量仍然大于25％，对于力学性能影响严重。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种环保高效阻燃聚丙烯复合物，包括以下重量份的原料组成：其中，所述无卤阻燃剂采用改性聚磷酸胺、纳米碳球、羟基磷灰石混合而成；所述纳米碳球采用葡萄糖制备而得；所述改性聚磷酸胺采用甲基硅烷包覆聚合度大于1700的聚磷酸胺制备而得。羟基磷灰石具有催化的特性，能够提高炭层的形成速度和成炭量，而含有的羟基有望参与含有大量醇羟基的葡萄糖纳米碳球交联反应，显著改善材料的阻燃性能；而纳米碳球，采用葡萄糖制得，含有大量的醇羟基，本身也是一种良好的膨胀型阻燃成炭剂。甲基硅烷包覆聚聚磷酸胺进行改性后，可以提高无卤阻燃剂与聚丙烯的相容性，可使得其在聚丙烯的良好的分散，降低阻燃剂的添加份数，还能提高阻燃剂的耐水性能。进一步地，所述无卤阻燃剂中聚磷酸胺、纳米碳球、羟基磷灰石的比例为1：30：10；所述纳米碳球和聚丙烯的比例为1：10～1：8。进一步地，所述改性聚磷酸胺的制备方法为：将聚磷酸胺分散于乙醇和水的混合溶剂中，优选高聚合聚磷酸胺，其中，乙醇和水的质量比为2:1；通过氨水调节PH值为9，然后将甲基硅烷加入上述溶液中，于45℃反应2.5小时，经过滤、干燥得到改性聚磷酸胺。进一步地，所述纳米碳球的制备方法为：将葡萄糖溶液在温度180℃，反应时间4～12h；待反应结束后，降至室温，取出反应釜，将釜内黑褐色溶液抽滤，并清洗反应釜内衬，抽滤时用去离子水和95％乙醇清洗至滤液为无色，再用滤纸包好放入干燥箱中70℃干燥4h，即得到所述纳米碳球。进一步地，将釜内黑褐色溶液抽滤时，采用40um的有机滤膜。进一步地，所述聚丙烯为均聚丙烯，所述均聚丙烯的结晶度在60％以上，等规度大于99％，熔体流动速率大于20g/10min,弯曲强度大于38MPa。进一步地，所述的抗氧剂为1010,168；所述其它助剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺或硬脂酸钙中的一种，主要起到润滑作用；所述偶联剂为硅烷偶联剂。本专利技术还提供一种如上任意所述环保高效阻燃聚丙烯复合物的制备方法，包括以下步骤：步骤a、制备纳米碳球：将葡萄糖溶液在温度180℃，反应时间4～12h。待反应结束后，降至室温，取出反应釜，将釜内黑褐色溶液抽滤，并清洗反应釜内衬，抽滤时用去离子水和95％乙醇清洗至滤液为无色，再用滤纸包好放入干燥箱中70℃干燥4h，即得到所述纳米碳球；步骤b、按照原料配比，将聚丙烯、阻燃协效剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、偶联剂和其它助剂预混2分钟；步骤c、将预混后的原料加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，经过挤出、冷却、造粒即得到环保高效阻燃聚丙烯复合物。进一步地，步骤c中的挤出工艺为：挤出温度180-200℃，转数300-450r/min，双螺杆挤出机的长径比为40:1。本专利技术通过在聚丙烯复合材料中加入无卤阻燃剂，赋予了复合材料良好的阻燃性能的同时又保持良好的机械性能,克服了传统的膨胀无卤阻燃剂对力学性能影响较大的缺点，此外，避免了传统卤系阻燃聚丙烯材料对环境的污染和对人体的危害，无毒绿色环保，且大大降低了阻燃剂的使用量，具有重要的实际应用价值。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术还提供如下表所示实施例：表1其中，市售无卤阻燃剂为以三嗪环为成炭剂的无卤阻燃剂FP-20；其中，所述抗氧剂采用抗氧剂1010，其它助剂为硬脂酸钙，偶联剂为硅烷偶联剂，所述聚丙烯为均聚丙烯结晶度为65％，等规度大于99％，熔体流动速率大于20g/10min,弯曲强度大于38MPa；实施例1中的无卤阻燃剂采用0.4份改性聚磷酸胺、12份纳米碳球、4份羟基磷灰混合制得；实施例2中的无卤阻燃剂采用0.3份改性聚磷酸胺、9份纳米碳球、3份羟基磷灰混合制得；实施例3中的无卤阻燃剂采用0.3份改性聚磷酸胺、9份纳米碳球、3份羟基磷灰混合制得；实施例4中的无卤阻燃剂采用0.3份改性聚磷酸胺、9份纳米碳球、3份羟基磷灰混合制得；实施例5中的无卤阻燃剂采用0.3份改性聚磷酸胺、9份纳米碳球、3份羟基磷灰混合制得。上述实施例中，改性聚磷酸胺的制备方法为：将高聚合聚磷酸胺分散于乙醇和水的混合溶剂中，其中，乙醇和水的质量比为2:1；通过氨水调节PH值为9，然后将甲基硅烷加入上述溶液中，于45℃反应2.5小时，经过滤，干燥得到改性聚磷酸胺。上述实施例中，所述纳米碳球的制备方法为：将葡萄糖溶液的浓度为0.952mol·L-1在温度180℃，反应时间10h。待反应结束后，降至室温，取出反应釜，将釜内黑褐色溶液抽滤，并清洗反应釜内衬，抽滤时用去离子水和95％乙醇清洗至滤液为无色，再用滤纸包好放入干燥箱中70℃干燥4h，即得到所述纳米碳球。按照表1中环保高效阻燃聚丙烯复合物的实施例的原料配比，采用以下制备方法：步骤a、按照原料配比，将聚丙烯、无卤阻燃剂、抗氧剂、偶联剂和其它助剂预混2分钟；步骤b、将预混后的原料加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，经过挤出、冷却、造粒即得到环保高效阻燃聚丙烯复合物。挤出工艺为：挤出温度180-200℃，转数300-450r/min，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆组合以低剪切，高分布为主。将对比例1和对比例2按照原料配比预混2分钟后，加入到双螺杆挤出机的主喂料口中，经过挤出、冷却、造粒即得到环保高效阻燃聚丙烯复合物。挤出工艺为：挤出温度180-200℃，转数300-450r/min，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆组合以低剪切，高分布为主。制得的实施例和实施例制备的复合物，测试标准：拉伸测试依照国标GB/T1040，弯曲测试依照国标GB/T9341，弯曲模量测试依照国标GB/T9341，阻燃等级依照国标GB/T2408-2008,采用垂直燃烧测试。氧指数依照国标GB/T2406-93测试结果如下表所示：表2通过上表，可以看出：本专利技术提供的聚丙烯复合材料采用15％左右的无卤阻燃剂便可使聚丙烯复合物的阻燃性能做到1.6mmV0级别，而市售的无卤阻燃剂FP-20添加20％以上的阻燃仅仅使聚丙烯复合的阻燃性能做到1.6mmV2；且本专利技术提供的聚丙烯复合材料在添加了添加无卤阻燃剂后仍然保持了良好的力学性能。最后应说明的是：以上各实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保高效阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：

【技术特征摘要】
1.一种环保高效阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：其中，所述无卤阻燃剂采用改性聚磷酸胺、纳米碳球、羟基磷灰石混合而成；所述纳米碳球采用葡萄糖制备而得；所述改性聚磷酸胺采用甲基硅烷包覆聚合度大于1700的聚磷酸胺制备而得。2.根据权利要求1所述的环保高效阻燃聚丙烯复合物，其特征在于：所述无卤阻燃剂中聚磷酸胺、纳米碳球、羟基磷灰石的比例为1：30：10；所述纳米碳球和聚丙烯的比例为1：10～1：8。3.根据权利要求1所述的环保高效阻燃聚丙烯复合物，其特征在于：所述改性聚磷酸胺的制备方法为：将聚磷酸胺分散于乙醇和水的混合溶剂中，其中，乙醇和水的质量比为2:1；通过氨水调节PH值为9，然后将甲基硅烷加入上述溶液中，于45℃反应2.5小时，经过滤、干燥得到改性聚磷酸胺。4.根据权利要求1所述的环保高效阻燃聚丙烯复合物，其特征在于，所述纳米碳球的制备方法为：将葡萄糖溶液在温度180℃，反应时间4～12h；待反应结束后，降至室温，取出反应釜，将釜内黑褐色溶液抽滤，并清洗反应釜内衬，抽滤时用去离子水和95％乙醇清洗至滤液为无色，再用滤纸包好放入干燥箱中70℃干燥4h，即得到所述纳米碳球。5.根据权利要求4所述的环保高效阻燃聚丙烯复合物，其特征在于：将釜内黑褐色溶液抽滤时，采用40um的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖登雄，安峰，高玉伟，李天凯，赵海波，王伟，李凡，
申请(专利权)人：金旸厦门新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35