阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及阻燃塑料领域，公开了一种阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。该阻燃聚丙烯组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂等；聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应。本发明专利技术的阻燃聚丙烯组合物能够制备具有较大发泡倍率且力学性能较好的所述阻燃性发泡聚丙烯。

【技术实现步骤摘要】
阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法
本专利技术涉及阻燃塑料领域，具体涉及一种阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。
技术介绍
以聚丙烯(PP)为基体制备的发泡材料具有质量轻、缓冲性能好、耐热性和保温性优良的特点，可广泛应用于汽车、包装和隔热材料等多个领域。与传统的聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)发泡材料相比，PP有以下优势：(1)优良的耐热性：发泡PS通常在80℃下使用，发泡PE也仅能耐70-80℃，而发泡PP能耐120℃；(2)优良的机械性能；(3)良好的热绝缘性：由于发泡PP热导率比发泡PE低，具有良好的热绝缘性，因此可用作高级隔热保温材料；(4)加工性能好：发泡PP在室温下具有300％的高伸长率，在120℃时，其伸长率可达1000％，因此发泡PP制件可在120℃温度下进行二次加工；(5)发泡PP具有高冲击能量吸收能力和良好回弹性；(6)良好的耐化学腐蚀性；(7)良好的耐应力开裂性能，耐食用油，满足油腻食品包装的需求；(8)可回收再生：由于PP分子链上存在一个甲基，其降解性能明显优于PS和PE。基于上述优点，聚丙烯发泡材料在许多工业领域的应用前景非常广阔。然而，聚丙烯的极限氧指数低，易燃烧，燃烧时放热多并伴有熔滴，而且在点燃后离开火源火还能保持自燃，极易传播火焰，从而带来安全隐患。因此极大限制了其在一些对阻燃性能要求较严格的电气工程、汽车构件、家电零部件、建筑领域中的应用。此外，采用普通聚丙烯进行发泡时，由于聚丙烯的线性结构，熔体强度小、无法包裹住气泡，容易造成发泡过程气体逃逸现象，从而导致泡孔塌陷、气泡合并，发泡成形难。要制备高发泡倍率且泡孔均匀的聚丙烯发泡材料，需要改善聚丙烯材料的熔体强度。CN108485067A公开了一种阻燃性发泡聚丙烯珠粒，包括如下组分：聚丙烯100份，发泡剂0.46-0.7份，色母7.3-11份，阻燃剂0.46-0.7份和抗氧化剂3.8-4.8份。所制备的阻燃性发泡聚丙烯珠粒的燃烧速率低于国家标准GB8410-2006对于内饰材料不高于每分钟100毫米燃烧速度的要求。该专利技术通通过机械混合的方法将阻燃剂添加到聚丙烯中，成本较低廉，但缺点在于阻燃剂的加入可能与聚丙烯相容性较差，从而阻燃效果不持久。CN107915901A公开了一种聚丙烯环保阻燃泡沫材料及其制备方法，包括以下原料：硅藻土、聚丙烯、发泡剂、纳米TiO2、磷系膨胀型阻燃剂、羧基化聚丙烯、过氧化二异丙苯、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硬脂酸。所使用磷系膨胀型阻燃剂是一种环保的绿色阻燃剂，其体系自身具有协同作用，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。该方法将阻燃剂通过化学方法结合到聚丙烯的主链或侧链上，使改性的聚丙烯具有阻燃性，但制备工艺复杂，成本较高。另外，现有技术的聚丙烯熔体改性剂来提高聚丙烯的发泡倍率，但发泡聚丙烯制品的力学性能较差，而且也存在与发泡聚丙烯中的阻燃剂相容性差的问题，这也现在了发泡塑料的应用。因此，如何获得同时具备较高发泡倍率、持久阻燃性能且力学性能较高的发泡聚丙烯制品，是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种阻燃聚丙烯组合物和阻燃性发泡聚丙烯及其制备方法。本专利技术的第一方面提供了一种阻燃聚丙烯组合物，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应；配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯和/或聚环氧乙烷；配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，所述含胺基物质选自化合物I和化合物II中的至少一种，所述化合物I为含有胺基基团、醚键和芳基基团的有机物，所述化合物II为多胺；以各配方中的极性单体接枝聚丙烯与组分A的总重量为基准，所述极性单体接枝聚丙烯的用量为95-99.8重量％，所述组分A的用量为0.2-5重量％。本专利技术的第二方面提供了一种阻燃性发泡聚丙烯的制备方法，该制备方法包括：将本专利技术第一方面所述的阻燃聚丙烯组合物进行发泡成型，得到阻燃性发泡聚丙烯。本专利技术的第三方面提供了由本专利技术第二方面所述制备方法制得的阻燃性发泡聚丙烯。本专利技术的阻燃聚丙烯组合物的阻燃剂、发泡剂等与聚丙烯基体之间具有较高的相容性，能够制备具有较大发泡倍率且力学性能较好的阻燃性发泡聚丙烯。具体地，由实施例部分可知，所制备的阻燃性发泡聚丙烯的发泡倍率不小于12，UL-94阻燃等级均为V0级，极限氧指数LOI值不低于30，拉伸强度＞3.1MPa，弯曲模量＞31.5MPa。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种可发泡的阻燃聚丙烯组合物，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒。所述配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；所述组分A选自多异氰酸酯和聚环氧乙烷中的至少一种，且所选择的极性单体能够与所选择的组分A配合需在所述反应挤出的过程中发生化学反应。所述配方(1)中，所述丙烯酸酯具体可以选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。所述甲基丙烯酸酯具体选自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。所述配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的一种或多种；所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，且所选择的极性单体能够与所选择的组分A配合需在所述反应挤出的过程中发生化学反应。所述配方(2)中，在所述组分A为含胺基物质的情况下，与至少一种所述极性单体相互配合，与配方(1)均可实现既提高聚丙烯改性剂熔体强度，又能提高发泡聚丙烯力学性能并保证阻燃性。...

【技术保护点】
1.一种阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；/n所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应；/n配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯和/或聚环氧乙烷；/n配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，所述含胺基物质选自化合物I和化合物II中的至少一种，所述化合物I为含有胺基基团、醚键和芳基基团的有机物，所述化合物II为多胺；/n以各配方中的极性单体接枝聚丙烯与组分A的总重量为基准，所述极性单体接枝聚丙烯的用量为95-99.8重量％，所述组分A的用量为0.2-5重量％。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚丙烯组合物，其特征在于，该组合物含有聚丙烯、发泡剂、聚丙烯改性剂、阻燃剂和可选的成核剂；
所述聚丙烯改性剂的制备方法包括：将配方(1)或配方(2)中的极性单体接枝聚丙烯与组分A接触进行反应并挤出造粒；且所述极性单体接枝聚丙烯中的极性单体能够与组分A发生化学反应；
配方(1)中，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯和/或聚环氧乙烷；
配方(2)中，所述极性单体选自甲基丙烯酸二甲氨基酯、丙烯酸环氧酯、三聚丙烯酸异氰尿酸酯和丙烯酰胺中的至少一种；且所述组分A选自多异氰酸酯、聚环氧乙烷和含胺基物质中的至少一种，所述含胺基物质选自化合物I和化合物II中的至少一种，所述化合物I为含有胺基基团、醚键和芳基基团的有机物，所述化合物II为多胺；
以各配方中的极性单体接枝聚丙烯与组分A的总重量为基准，所述极性单体接枝聚丙烯的用量为95-99.8重量％，所述组分A的用量为0.2-5重量％。


2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，以所述阻燃聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯的含量为55-92重量％，所述聚丙烯改性剂的含量为3-15重量％，所述发泡剂的含量为1-10重量％，所述阻燃剂的含量为4-20重量％，所述成核剂的含量为0-3重量％；
优选地，以所述阻燃聚丙烯组合物的总重量为基准，所述聚丙烯的含量为65-88重量％，所述聚丙烯改性剂的含量为5-12重量％，所述发泡剂的含量为2-6重量％，所述阻燃剂的含量为5-18重量％，所述成核剂的含量为0-2重量％。


3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-二甲苯二异氰酸酯、2,6-二甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和4,4,4-三苯基甲烷三异氰酸酯中的一种或多种；所述二苯基甲烷二异氰酸酯优选为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯；
优选地，所述聚环氧乙烷的分子量为50×104-200×104g/mol。


4.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯组合物，其中，所述化合物I为4,4’-二氨基二苯醚、苯氧基苯胺、3,4’-二氨基二苯醚和3,3’,4,4’-四氨基二苯醚中的一种或多种；
所述化合物II为烷基二胺、亚烷基二胺、亚烷基三胺、亚烷基四胺、亚烷基五胺和芳基二胺中的一种或多种；
优选地，所述化合物II为C2-12的烷基二胺、C2-12的亚烷基二胺、C2-C12的亚烷基三胺、C2-C12的亚烷基四胺、C2-C12的亚烷基五胺和C6-C18的芳基二胺中的一种或多种；
更...

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