一种新能源汽车专用无卤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一种新能源汽车专用无卤阻燃聚丙烯复合物及其制备方法，原料组分包括：聚丙烯、膨胀型阻燃剂、接枝物、离子聚合物、短切玻纤、热稳定剂。具有优异的阻燃性能，克服了传统无卤阻燃聚丙烯材料的热稳定性差以及耐水性差的缺陷，可应用于有阻燃要求的新能源汽车电池组周边零部件。电池组周边零部件。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车专用无卤阻燃聚丙烯复合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子聚合物加工领域，特别涉及一种新能源汽车专用无卤阻燃聚丙烯复合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯由于其高性价比优势，已经逐渐取代ABS、PC/ABS等工程塑料在汽车零部件中得到了广泛的应用。新能源汽车由于其环保特性成为国家汽车行业的发展趋势，估计到2030年，我国汽车市场的新能源汽车比例将占到一半以上。新能源汽车采用电池组替代了燃油车的发动机，因此其对于电池组周边的材料需要具有优异的阻燃性能，同时不能采用燃烧后毒性极大的溴系阻燃剂，必须采用无卤阻燃剂。
[0003]目前业界内对于聚丙烯材料的无卤阻燃剂主要为膨胀型磷氮阻燃剂，其组分分为酸源、碳源和气源，酸源组分为多聚磷酸铵，碳源为季戊四醇为主的成分，气源则为三聚氰胺及其衍生物。这种无卤磷氮阻燃剂的优势在于其阻燃性能优异，而且燃烧后生成产物为二氧化碳、水以及氮气等无毒气体。缺陷在于，磷氮膨胀型阻燃剂的表面极性特别强，因此与聚丙烯的相容性比较差，由此带来热稳定性差以及水解稳定性差的问题，在新能源汽车长期使用后，由于热老化导致的阻燃剂热降解以及潮湿天气造成的阻燃剂水解，最终材料阻燃性能严重下降。比如CN102604226A提供一种聚丙烯专用无卤阻燃母粒，由磷氮类无卤阻燃剂、载体、改性乙撑双脂肪酸酰胺组成。制备上，通过先将载体、改性乙撑双脂肪酸酰胺密炼3～15min，再分三次将磷氮类无卤阻燃剂粉体加入到密炼机中，每次投料间隔2～5min；物料全部加入后再密炼5～15min，来避免粉体和粒料混合不均匀导致材料质量不稳定，同时解决无卤阻燃剂易吸潮、易降解和易发泡的问题。但是，该方法仍然未解决磷氮类无卤阻燃剂与聚丙烯的相容性差导致的热稳定性差、耐水性差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车专用无卤阻燃聚丙烯复合物，除具有优异的阻燃性能外，克服传统无卤阻燃聚丙烯材料的热稳定性差以及耐水性差的缺陷。
[0005]本专利技术的第一个方面是提供一种新能源汽车专用无卤阻燃聚丙烯组合物，按重量份数，原料组分包括：聚丙烯23.5
‑
73.9；膨胀型阻燃剂10
‑
30；接枝物2
‑
6；离子聚合物4
‑
10；短切玻纤10
‑
30；热稳定剂0.1
‑
0.5。
[0006]优选地，上述组合物，按重量份数，原料组分包括：聚丙烯49.8；膨胀型阻燃剂20；接枝物4；离子聚合物6；短切玻纤20；热稳定剂0.2。
[0007]优选地，上述组合物中，所述聚丙烯为熔融指数≥10g/10min的均聚聚丙烯。其中，熔融指数的测试方法为GB/T 3682
‑
2000，测试条件为230℃、2.16Kgf。
[0008]优选地，上述组合物中，所述的接枝物为聚丙烯接枝马来酸酐。优选地，接枝率为1.0％，采用酸碱滴定法测试。
[0009]优选地，上述组合物中，所述离子聚合物为乙烯/甲基丙烯酸共聚物皂化产物。优选地，其阳离子为钠离子。
[0010]优选地，上述组合物中，所述短切玻纤为经过偶联剂处理的表面改性短切玻纤。优选地，玻纤直径为10
‑
20微米。更优选玻纤直径为13微米
[0011]优选地，上述组合物中，所述热稳定剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物。
[0012]本专利技术的第二个方面是提供一种无卤阻燃聚丙烯组合物的制备方法，包括：
[0013](1)将离子聚合物和膨胀型无卤阻燃剂在密炼机中充分密炼，密炼后通过密炼机串联的单螺杆挤出机挤出造粒，获得阻燃母粒；
[0014](2)将第(1)步密炼机密炼产生的阻燃母粒与聚丙烯、短切玻纤、热稳定剂、加工助剂混合后挤出造粒，挤出机温度设置为180
‑
220℃。
[0015]按照本领域的常规做法进行上述密炼步骤，优选地，充分密炼的时间为20分钟以上，或者45分钟以下，更优选为30分钟。该步骤需要保证无卤阻燃剂表面被离子聚合物充分包覆处理，钝化其表面的强极性基团，以此提高无卤阻燃剂的热稳定性和耐水解性能。
[0016]优选地，上述挤出步骤所用挤出机为双螺杆挤出机。更优选地，为保证所有原材料充分塑化，采用地长径比为48:1。
[0017]本专利技术的第三个方面是提供上述聚丙烯组合物在汽车领域中的应用。
[0018]有益效果
[0019]为解决磷氮类无卤阻燃剂与聚丙烯的相容性差导致的热稳定性差、耐水性差的行业难题，本专利技术在传统的膨胀型无卤阻燃聚丙烯配方中，加入离子型聚合物，在双螺杆挤出共混前，先采用密炼机将离子聚合物与膨胀型磷氮无卤阻燃剂进行密炼加工处理，无卤阻燃剂表面的极性成分与离子型聚合物的强离子键充分结合，从而赋予了无卤阻燃剂优异的耐热性和抗水解性能。
[0020]相对现有的聚丙烯无卤阻燃剂改性技术，专利技术人出乎意料地发现，采用离子聚合物对磷氮型无卤膨胀型阻燃剂的表面进行预处理，离子聚合物的强离子键使无卤阻燃剂表面的极性基团得到充分包覆钝化处理，能够极大地改善其热稳定性和水解稳定性，最终获得的无卤阻燃聚丙烯具备优异的阻燃性以及热稳定性和水解稳定性。经过实际测试，完全满足新能源汽车电池周边零部件对于材料的需求。
[0021]简而言之，本专利技术以离子聚合物处理无卤阻燃剂表面，使其表面的极性基团得到钝化处理，从而赋予无卤阻燃剂优异的热稳定性和水解稳定性。所制备的聚丙烯组合物可以明显改善材料的热稳定性和水解稳定性，热老化和水浴浸泡实验后的阻燃性能没有任何损失，保证了聚丙烯材料在新能源汽车电池周边零部件中的应用。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0023](1)原料的来源
[0024]聚丙烯：均聚聚丙烯PP S700，兰州石化，在GB/T 3682
‑
2000，230℃、2.16Kgf的测试条件下，熔融指数为,12g/10min。
[0025]无卤磷氮类膨胀阻燃剂：FP
‑
2200，日本艾迪科。
[0026]接枝物：CA100，马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率1.0％，法国阿科玛。
[0027]离子聚合物：乙烯/甲基丙烯酸共聚物皂化产物Surlyn 8920、Surlyn 8900、Surlyn 9910，阳离子为钠离子，陶氏化学。
[0028]短切玻纤：ER13
‑
2000
‑
988A，浙江巨石。
[0029]主抗氧剂：酚类抗氧剂Irganox 1010，巴斯夫；亚磷酸酯抗氧剂Irganox 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车专用无卤阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：聚丙烯23.5
‑
73.9；膨胀型阻燃剂10
‑
30；接枝物2
‑
6；离子聚合物4
‑
10；短切玻纤10
‑
30；热稳定剂0.1
‑
0.5。2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：聚丙烯49.8；膨胀型阻燃剂20；接枝物4；离子聚合物6；短切玻纤20；热稳定剂0.2。3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述聚丙烯为熔融指数≥10g/10min的均聚聚丙烯。4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述的接枝物为聚丙烯接枝马来酸酐。5.根据权利要求1所述组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙刚，李国明，李志平，陈延安，杨波，罗忠富，
申请(专利权)人：江苏金发科技新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：