一种阻燃聚丙烯树脂制造技术

本发明专利技术涉及一种阻燃聚丙烯树脂，按重量份计，所述阻燃聚丙烯树脂由100份聚丙烯、1～5份磷

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚丙烯树脂


[0001]本专利技术属于聚丙烯树脂
，涉及一种阻燃聚丙烯树脂。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)纤维具有质轻、电绝缘性、耐磨耐腐蚀、强度高以及保暖性好等优点，广泛应用于装饰、服装面料、医疗卫生、产业等领域。但是由于聚丙烯其引火点和发火点都比较低，属于易燃材料，极限氧指数仅为17.4％。聚丙烯产品的广泛应用使得聚丙烯的阻燃性能日益受到重视，开发一种易于产业化生产且力学性能良好的阻燃聚丙烯树脂成为行业发展的趋势。
[0003]无机金属离子催化成炭作用已经被证实具有良好的阻燃辅助功效，其可以促进聚合物基材表面形成一层致密的碳保护层，隔绝聚合物与氧气和热量间的传质传能反应，进而达到材料自熄灭的目的。然而，聚丙烯材料只由碳氢氮构成，化学式为(C3H6)
n
，是一种极难成炭的高分子材料，因此，对聚丙烯的阻燃改性往往只集中于气相阻燃作用，对通过基材成炭的催化作用很少涉及。这种现象一方面是物料本身性质限制，另一方面则在于难以找到一个适用于聚烯烃材料的兼具气相阻燃作用和催化成炭效应的良好阻燃体系。
[0004]因此，开发一种阻燃剂添加量少、阻燃性能良好且效率高，兼具气相阻燃作用、凝聚相阻燃作用和催化成炭效应的阻燃聚丙烯树脂成为目前急需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种阻燃聚丙烯树脂。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种阻燃聚丙烯树脂，按重量份计，所述阻燃聚丙烯树脂由100份聚丙烯、1～5份磷
‑
溴
‑
引发剂三元体系阻燃剂、0～5份加工助剂和0～5份色母粒组成；本专利技术的磷
‑
溴
‑
引发剂三元体系阻燃剂为达到使用效果至少添加1份，为了较低的溴含量，至多添加5份；
[0008]所述磷
‑
溴
‑
引发剂三元体系阻燃剂由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:0.5～20:0.1～5；本专利技术为溴
‑
磷
‑
引发剂三元体系，三者质量比在此范围内具有最佳协同效果，若溴过少或过多则影响专利技术的气相阻燃效果，同样的，磷阻燃剂主要起凝聚相阻燃作用，过少则燃烧熔滴多，阻燃效果差，过多则与溴阻燃剂发生拮抗，引发剂通过产生自由基起协同阻燃作用，过少则不发挥效力，过多则自由基引发基体降解加速而削弱阻燃剂功能；
[0009]磷系阻燃剂B的化学结构如式(Ⅰ)所示；
[0010][0011]式中，X为O(氧)或S(硫)，R1为氢、烷基或烷氧基，R2为金属离子或烷基，R3为金属离子或烷基，且R2和R3不同时为烷基，即R2、R3可以分别为相同或不同的金属，也可以一种为金属，另一种为烷基。
[0012]作为优选的技术方案：
[0013]如上所述的一种阻燃聚丙烯树脂，所述阻燃聚丙烯树脂的极限氧指数≥29％，燃烧熔融滴落物为脆性炭渣，垂直燃烧等级V
‑
0级，阻燃聚丙烯树脂经沸水蒸煮72小时制品表面无析出(测试方法参考《UL746C对使用于电器中的塑料的评估浸水测试》)，120℃连续烘烤168小时极限氧指数不发生下降(测试方法参考中国石油和化学工业联合会团体标准《阻燃剂在热塑性塑料制品中析出性测试方法》)。采用现有技术的磷
‑
氮
‑
溴阻燃体系制成的阻燃聚丙烯树脂，通常沸水蒸煮24小时内表面即出现白点，且一般在120℃下连续工作72小时后，阻燃性能基本消失。
[0014]如上所述的一种阻燃聚丙烯树脂，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或二者的混合物，均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的熔融指数为2～80g/10min。熔融指数的测试条件为测试温度230℃，砝码重量(含压杆)2.16Kg，这种纺丝用的聚丙烯基体树脂的熔融指数还可以通过添加分子量调节剂(如叔丁基过氧化物、二叔丁基过氧化物、二异丙苯基过氧化物、联枯、聚联枯)调节。
[0015]如上所述的一种阻燃聚丙烯树脂，溴系阻燃剂A为十溴二苯乙烷、三(2,3
‑
二溴丙基)异氰尿酸酯、2,4,6
‑
三(三溴苯氧基)
‑
1，3,5
‑
三嗪、1,2
‑
二(三溴苯氧基)乙烷、四溴双酚A
‑
双(2,3
‑
二溴丙基)醚、四溴双酚S
‑
双(2,3
‑
二溴丙基)醚、四溴双酚A
‑
双(2,3
‑
二溴
‑2‑
甲基丙基)醚、相对分子质量为5000～100000的四溴双酚A环氧树脂、三聚氰胺氢溴酸盐、三(三溴新戊基)磷酸酯和N,N
’‑
乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的一种以上。
[0016]如上所述的一种阻燃聚丙烯树脂，引发剂C为式(Ⅱ)所示结构的化合物和式(Ⅲ)所示结构的化合物的一种以上；
[0017][0018]式中，R4、R5为相同或不同的烷基。
[0019]如上所述的一种阻燃聚丙烯树脂，式(Ⅱ)所示结构的化合物是由混合二异丙苯偶联反应生成的，其中混合二异丙苯中邻二异丙苯、间二异丙苯和对二异丙苯的质量比为0～1:0.1～30:0.1～50(在此比例下反应可以反应得到所需结构产物)。
[0020]如上任一项所述的一种阻燃聚丙烯树脂，所述阻燃聚丙烯树脂是将聚丙烯、磷
‑
溴
‑
引发剂三元体系阻燃剂、加工助剂和色母粒熔融共混制得。
[0021]如上所述的一种阻燃聚丙烯树脂，熔融共混的温度为180～230℃。
[0022]本专利技术的机理如下：
[0023]现有技术中三聚氰胺氢溴酸盐、无机次磷酸铝和联枯组成的磷
‑
氮
‑
溴阻燃体系是通过引发剂作用下溴和低价态的磷(正一价)发生氧化还原，产生溴自由基阻燃，从而在气
相环境中发挥阻燃作用。这种阻燃机理可以在聚合物燃烧时快速带走热量，达到燃烧熄灭的目的。但是，这种情况下的燃烧产物为熔融的未烧尽的聚丙烯熔滴，其会导致火焰扩散。因此，现有磷
‑
溴阻燃体系的聚丙烯材料的垂直燃烧等级在1～5wt％添加量下只能为V
‑
2级。
[0024]本专利技术采用的磷
‑
溴
‑
引发剂体系选用了不同于现有体系的含有金属离子的含磷阻燃剂，即具有如式(Ⅰ)所示结构的含磷化合物，这类化合物一方面，相较于一价磷的阻燃剂而言，其分子结构中的磷具有更多的电子结合位点和更高反应活性(一价磷最外层电子排布为四个电子各占据一个电子亚层的半稳定结构)。在受到引发剂作用下，磷元素和引发剂所产生的自由基之间发生反应，不仅产生了新的含磷自由基，同时还释放了更多的活泼电子，这些活泼电子进攻溴化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚丙烯树脂，其特征在于：按重量份计，所述阻燃聚丙烯树脂由100份聚丙烯、1～5份磷
‑
溴
‑
引发剂三元体系阻燃剂、0～5份加工助剂和0～5份色母粒组成；所述磷
‑
溴
‑
引发剂三元体系阻燃剂由溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C复配而成，且溴系阻燃剂A、磷系阻燃剂B和引发剂C的质量比为1:0.5～20:0.1～5；磷系阻燃剂B的化学结构如式(Ⅰ)所示；式中，X为O或S，R1为氢、烷基或烷氧基，R2为金属离子或烷基，R3为金属离子或烷基，且R2和R3不同时为烷基。2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯树脂，其特征在于，所述阻燃聚丙烯树脂的极限氧指数≥29％，垂直燃烧等级V
‑
0级，阻燃聚丙烯树脂经沸水蒸煮72小时表面无析出，120℃连续烘烤168小时极限氧指数不发生下降。3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯树脂，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或二者的混合物，均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的熔融指数为2～80g/10min。4.根据权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯树脂，其特征在于，溴系阻燃剂A为十溴二苯乙烷、三(2,3
‑
二溴丙基)异氰尿酸酯、2,4,6
‑
三(三溴苯氧基)
‑
1，3,5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭治汉，郭承鑫，彭志宏，义芝兴，彭治权，何小春，
申请(专利权)人：湖南美莱珀科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：