本发明专利技术公开一种增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，该材料由以下重量百分比的各个组分组成：聚丙烯树脂１７％～４０％，聚丙烯接枝马来酸酐相容剂５％～１０％，弹性体增韧剂０％～１８％，钛酸酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂５０％～５４．５％，钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维０．５％～５％，占上述聚丙烯树脂、聚丙烯接枝马来酸酐相容剂和弹性体增韧剂总重量０．５％的抗氧剂；本发明专利技术还提供了上述材料的制备方法；本发明专利技术的材料具有阻燃性能优异，阻燃剂用量少，材料颜色浅易于着色，材料的力学性能更好且更加安全、环保的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法，特别是一种含有金属氢氧化物和聚丙烯腈纤维的。
技术介绍
聚丙烯(PP)具有较好的力学性能、耐化学腐蚀及耐热性能，已成为牌号众多，用 量最为广泛的通用塑料之一。但是聚丙烯(PP)的化学结构决定其极易燃烧，氧指数仅为 18，在许多场合如运输工具、建筑材料方面使用时需要进行阻燃改性。 在聚丙烯中加入有机卤化物可对PP进行有效阻燃改性，但是，由于有机卤化物燃 烧或遗弃后会释放出有毒物质，因此，在环境保护要求越来越高的今天，有机卤化物类阻燃 剂用量正在逐渐减少，将来可能会完全退出市场。 为了满足环保要求又能保证阻燃性能，金属氢氧化物类阻燃剂如氢氧化镁和氢氧 化铝等是目前应用最为广泛的无卤阻燃剂。但由于单位质量的金属氢氧化物的阻燃效率相 对较低，因此一般要采用有机卤化物类阻燃剂3倍质量的金属氢氧化物才能达到同等的阻 燃水平。如要达到GB/T2408FV-0阻燃级别，金属氢氧化物在阻燃材料中的质量含量就要高 达60% 。而金属氢氧化物如此高的添加量会使聚丙烯的力学性能，耐水性能，加工性能等大 大下降。如在中国专利CN101033314A中公开纳米氢氧化镁和有机硅树脂对聚丙烯进行协 同阻燃的方法，所得阻燃复合材料的拉伸强度比纯聚丙烯下降20%以上。 又在中国专利CN1341669、 CN1465618、 CN1696188、 CN1712444公开了对金属氢氧 化物进行表面处理并使之微细化的方法，主要是采用钛酸酯类偶联剂对金属氢氧化物进行 表面处理从而能有效提高其与聚烯烃的相容性，但是材料其他的力学性能也不是很理想。 也有采用其它协效剂与金属氢氧化物协同来提高其阻燃效率性能的，如专利CN1546561A 中就公开了氢氧化镁/红磷复合体系对三元乙丙橡胶/聚丙烯动态硫化热塑性弹性体进行 阻燃的方法，但是，红磷的使用会使阻燃材料带上红黑色，因而影响材料的着色性能。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种阻燃性能优异，阻燃剂用量少，材料颜 色浅易于着色，材料的力学性能更好且更加安全、环保的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料。 为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为一种增强增韧无卤阻燃聚丙烯材 料，该材料由以下重量百分比的各个组分组成聚丙烯树脂17% 40%，聚丙烯接枝马来 酸酐(PP-g-MAH)相容剂5% 10%，弹性体增韧剂0% 18%，钛酸酯偶联剂处理的金 属氢氧化物阻燃剂(即经钛酸酯偶联剂表面偶联处理的金属氢氧化物)50% 54. 5%， 钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维(即经钛酸酯偶联剂表面偶联处理的聚丙烯腈纤 维)0. 5% 5%，占上述聚丙烯树脂、聚丙烯接枝马来酸酐相容剂和弹性体增韧剂总重量 的0.5%的抗氧剂。 本专利技术上述的聚丙烯树脂为熔融指数范围在1 10g/10min的均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂。 本专利技术上述的弹性体增韧剂为乙烯辛烯共聚物(P0E) 、二元乙丙胶(EPR)或三元 乙丙胶(EPDM)。 本专利技术上述的钛酸酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂中所述的金属氢氧化物 为粒径1 100 m的氢氧化镁或氢氧化铝。 本专利技术上述的钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维中所述的聚丙烯腈纤维为丙烯 腈与10%的醋酸乙烯酯进行共聚而得到的丙烯腈共聚物经溶液纺丝而得到的短纤维，该短 纤维的线密度为2. 3dtex，断裂强度为2. 6cN/dtex，长度为2 5mm。 本专利技术上述的钛酸酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂和钛酸酯偶联剂处理的 聚丙烯腈纤维中的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、异丙基二油酸酰 氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯或异丙基烷基 苯磺酰钛酸酯。 本专利技术上述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比为1 : 1的混合物。 本专利技术要解决的另一个技术问题在于提供上述增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料的 制备方法，具体制备步骤如下(l)将占金属氢氧化物质量1% 3%的钛酸酯偶联剂溶解 在与钛酸酯偶联剂质量相同的易挥发溶剂中，然后将上述混合溶液在高速混合机中喷洒到 90 14(TC下高速混合的金属氢氧化物表面，高速混合20 60分钟后得到表面被钛酸酯 偶联剂处理的金属氢氧化物(即本专利技术中所述的钛酸酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃 剂)； 将占聚丙烯腈纤维质量1% 3%的钛酸酯偶联剂溶解在与钛酸酯偶联剂质量相 同的易挥发溶剂中，然后将上述混合溶液在高速混合机中喷洒到90 14(TC下高速混合的 聚丙烯腈纤维表面，高速混合20 60分钟后得到表面被钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤 维(即本专利技术所述的钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维)。上述使用的易挥发溶剂最终都 挥发了，表面处理后所得的材料中不存在易挥发溶剂； (2)将如下配方(各个组分均为重量百分比)聚丙烯树脂17% 40%，聚丙烯接 枝马来酸酐相容剂5% 10%，弹性体增韧剂0% 18%，步骤(1)所得的钛酸酯偶联剂处 理的金属氢氧化物阻燃剂50% 54.5%，步骤(1)所得的钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤 维0. 5% 5%，占上述聚丙烯树脂、聚丙烯接枝马来酸酐相容剂和弹性体增韧剂总重量的 0. 5%的抗氧剂的各原料置于高速混合机中，于90 ll(TC下高速混合10 20分钟，然后 将混合物料加入到平行同向双螺杆挤出机中共混挤出造粒得到本专利技术的增强增韧无卤阻 燃聚丙烯材料； 本专利技术所述的平行同向双螺杆挤出机的挤出工艺为双螺杆温度设置为一区 180 190。C，二区200 210。C，三区210 220°C，四区200 210°C ，螺杆转速240 300r/min，喂料频率18 25Hz。上述的平行同向双螺杆挤出机的优选挤出工艺为双螺杆 温度设置为一区185°C ， 二区200°C ，三区215°C ，四区210°C ，螺杆转速260r/min，喂料频率 20Hz。 上述步骤(1)中的易挥发溶剂为丙酮，乙醇，70#溶剂油，90#溶剂油，120#溶剂油 等低沸点的溶剂，以保证所用溶剂可以最终挥发而不残留在材料中，优选为120#溶剂油。 上述步骤(1)中的钛酸酯偶联剂用量优选为占金属氢氧化物或聚丙烯腈纤维质量的1.5%，上述步骤(1)中的高速混合机中高速混合的金属氢氧化物或聚丙烯腈纤维的 表面温度优选为110°C ;高速混合时间优选为30分钟。 上述步骤(2)中的各原料在高速混合机中优选于IO(TC下高速混合15分钟。 本专利技术的优点和有益效果 1.本专利技术用0. 5% 5%的钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维替代部分金属氢氧 化物对聚丙烯进行阻燃改性，当钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维含量为3%时，对于无增 韧剂的均聚聚丙烯，氧指数由含55%氢氧化镁时的25提高到28，垂直燃烧等级由FV-1提 高到FV-0，拉伸强度由32MPa提高到35. 3MPa，冲击强度由3. lkj/m2提高到6. 9kJ/m2 ;与不 加阻燃剂的基体材料相比，拉伸强度由34. 3MPa提高35. 3MPa，冲击强度由4. 2kJ/m2提高到 6. 9kJ/m2 ;单独使用氢氧化镁需要添加60%才能达到FV-0级。因此，与仅使用金属氢氧化 物相比，本专利技术具有阻燃剂用量更低，阻燃复合材料的力学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于：该材料由以下重量百分比的各个组分组成： 聚丙烯树脂 １７％～４０％ 聚丙烯接枝马来酸酐相容剂 ５％～１０％ 弹性体增韧剂 ０％～１８％ 钛酸酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂 ５０％～５４．５％ 钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维 ０．５％～５％ 占上述聚丙烯树脂、聚丙烯接枝马来酸酐相容剂和弹性体增韧剂总重量的０．５％的抗氧剂。
【技术特征摘要】
一种增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于该材料由以下重量百分比的各个组分组成聚丙烯树脂 17％～40％聚丙烯接枝马来酸酐相容剂5％～10％弹性体增韧剂0％～18％钛酸酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂50％～54.5％钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维 0.5％～5％占上述聚丙烯树脂、聚丙烯接枝马来酸酐相容剂和弹性体增韧剂总重量的0.5％的抗氧剂。2. 根据权利要求1所述的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于上述的聚丙烯 树脂为熔融指数范围在1 10g/10min的均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂。3. 根据权利要求1所述的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于上述的弹性体 增韧剂为乙烯辛烯共聚物、二元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶。4. 根据权利要求1所述的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于上述钛酸酯偶 联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂中所述的金属氢氧化物为粒径1 lOOym的氢氧化镁或 氢氧化铝。5. 根据权利要求1所述的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于上述钛酸酯偶 联剂处理的聚丙烯腈纤维中所述的聚丙烯腈纤维为丙烯腈与10%的醋酸乙烯酯进行共聚 而得到的丙烯腈共聚物经溶液纺丝而得到的短纤维，线密度为2. 3dtex，断裂强度2. 6cN/ dtex，长度2 5mm。6. 根据权利要求4或5所述的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于上述钛酸 酯偶联剂处理的金属氢氧化物阻燃剂和钛酸酯偶联剂处理的聚丙烯腈纤维中所述的钛酸 酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧 基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯或异丙基烷基苯磺酰钛酸酯。7. 根据权利要求1所述的增强增韧无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于上述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比为1 : 1的混合物。...
【专利技术属性】
技术研发人员：何业明，张华江，
申请(专利权)人：宁波明佳汽车内饰有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]
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