一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。该体系的膨胀型阻燃剂由多聚磷酸铵(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)与新型三嗪类成炭剂复配组成；将10-40％膨胀型阻燃剂添加到60-90％聚丙烯中，经过混合、挤出造粒或混炼获得膨胀型阻燃聚丙烯复合材料。本发明专利技术的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料具有低烟、无毒、绿色环保、阻燃效率高、添加量少和良好的耐水性等优点，克服了传统膨胀型阻燃剂耐水性差和阻燃效率低等缺点，有效降低阻燃材料对环境的污染和对人体的危害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阻燃聚丙烯材料
，具体来讲是一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材 料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)具有良好的力学性能、加工性能、耐化学腐蚀性、电绝缘性和无毒轻 质等优点，是一种综合性能优良的通用塑料，广泛应用于家用电器、电子、建筑材料、汽车工 业、包装材料等方面。但是，聚丙烯也存在一些缺点，如其氧指数仅为17-18%，属于易燃材 料；燃烧时产生大量的熔滴，使火焰蔓延，火灾危险性较大等，限制了聚丙烯在有高阻燃要 求场合的使用。随着聚丙烯制品的广泛应用，其防火安全问题越来越严重，因此，非常有必 要对聚丙烯进行阻燃改性。工业上较为经济的阻燃方法是直接添加阻燃剂。常用于聚丙烯的阻燃剂有三大 类，分别是含卤阻燃剂(尤其是含溴阻燃剂)、金属氢氧化物和膨胀型阻燃剂。含卤阻燃剂 具有良好的阻燃效果，尤其是溴系阻燃剂与三氧化二锑(Sb2O3)的复配体系，对多种聚合物 均有较好的阻燃性能，因此，被广泛应用于各种聚合物的阻燃产品中。但是，该类阻燃剂在 燃烧时会释放出大量的有毒有害的气体，例如卤化氢、二噁英等气体，造成二次污染，严重 危害生命安全和环境安全。随着《RoHS指令》的颁布和民众环保意识的提高，含卤阻燃剂体 系逐渐遭到禁用，无卤阻燃的开发成为阻燃剂研究的新热点。金属氢氧化物具有无毒、无污 染等优点，然而其阻燃效率低，需要较大的添加量(通常需要添加50-60% wt)才能达到所 需的阻燃等级，并且其与聚合物基材的相容性差，对材料的力学性能有很大的损害，从而限 制了其在材料中的应用。因此，人们开始寻求适合于高分子材料的环保、高效、无卤、低毒、 低烟的阻燃剂。膨胀型阻燃剂(IFR)被认为是最有发展前景的环保型阻燃剂，已成为研究开发的 热点。膨胀型阻燃剂(IFR)大多以磷-氮为主要阻燃元素，在燃烧时能形成膨胀致密的炭 层，阻隔空气、可燃性物质和热量的传递，从而发挥阻燃作用。最早开发的膨胀型阻燃剂由 多聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)三种物质复合制备，对聚烯烃具有 较好的阻燃效果。专利CN01128575介绍了用季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺磷酸盐复配制备 聚烯烃无卤膨胀型阻燃剂。专利CN021M783也采用了三聚氰胺聚磷酸盐与季戊四醇和其 酯，或双季戊四醇和其酯或三季戊四醇及其酯作为膨胀型阻燃剂。对比季戊四醇，季戊四醇 磷酸酯的水溶性已经有明显的下降，与多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺复配虽有良好的阻燃效 果，但其属于小分子，在聚合物中存在易渗出等问题。因此，开发难溶于水，分子量大的成炭 剂成为了研究的热点。专利CN1446844A公开了一种新型的膨胀型阻燃剂，对聚烯烃有良好的阻燃性能。 专利CN101225187A公开了一种新型的三嗪类膨胀型阻燃剂，与多聚磷酸铵(APP)复配应用 于PP中具有良好的阻燃性能，但是所报道的成炭剂中极性基团较多，导致产品的吸湿性较 大。但是，目前使用的膨胀型阻燃剂还存在下述缺点1、阻燃效率低，添加量较大，通 常需要添加30%或以上的阻燃剂才能达到较高的阻燃级别；2、与基材的相容性较差，对基 材的力学性能损害较大；3、膨胀型阻燃剂的水溶性较大，易吸潮，不适用于长期与水接触。 基于上述原因，膨胀型阻燃剂在聚丙烯复合材料中的应用范围受到很大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服上述缺点，提供一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其具有 发烟量小、烟密度低、有毒有害气体释放量小、阻燃效率高，在达到相同阻燃级别时其阻燃 剂的添加量较少等优点。本专利技术的另一个目的是提供上述膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于按 质量百分比计算由下列组分组成聚丙烯60-90%，膨胀型阻燃剂10-40%，阻燃增效剂 0-5 %，抗氧剂0. 1-2 %，润滑剂0-5 %，抗滴落剂0-2 %。所述的膨胀型阻燃剂由以下质量比的组分组成多聚磷酸铵(APP)或多聚磷酸密 胺(MPP)与新型三嗪类成炭剂(CA)的比例为4 1 1 1，其中所述的多聚磷酸酸铵(APP)为高聚合度结晶II型聚磷酸铵，结构式为O权利要求1.一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于按质量百分比计算由下列组分组 成聚丙烯60-90%，膨胀型阻燃剂10-40%，阻燃增效剂0-5%，抗氧剂0. 1_2%，润滑剂 0-5%，抗滴落剂0-2%。2.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的膨胀 型阻燃剂由以下质量比的组分组成多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺与新型三嗪类成炭剂的比 例为4 1 1 1，其中所述的多聚磷酸酸铵为高聚合度结晶II型聚磷酸铵，结构式为3.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的聚丙 烯为均聚聚丙烯或共聚改性聚丙烯，形态为粒料或者粉料。4.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述膨胀型 阻燃剂中的多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺在膨胀型阻燃剂中的质量百分比含量为50-80%， 三嗪类成炭剂在膨胀型阻燃剂中的质量百分比含量为20-50%。5.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的润滑 剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺和N，N-乙撑 双硬脂酸酰胺中的一种或两种以上混合。6.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的阻燃 增效剂选自氧化镧、4A分子筛、硼酸锌、二氧化钛、二氧化锰、三氧化二铬、碱式碳酸镍、氧化 锌、纳米二氧化硅中的一种或两种以上混合。7.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的抗滴 落剂选自聚四氟乙烯。8.根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的抗氧 化剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂沈4、抗氧剂1098、抗氧剂2246、抗氧剂沈4、抗氧剂300、抗氧剂330、抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂B215、抗氧剂B225、抗 氧剂B900中的一种或几种的混合物。9.权利要求1所述的一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以 下顺序步骤(1)按照配方比例将膨胀型阻燃剂、阻燃增效剂、抗氧化剂、抗滴落剂和润滑剂投入到 高速混合机内混合8-20分钟；(2)将聚丙烯投入到高速混合机中，与上述混合物混合5-20 分钟；C3)用双螺杆挤出机挤出造粒，或双辊混炼机混合均勻。全文摘要本专利技术公开了。该体系的膨胀型阻燃剂由多聚磷酸铵(APP)或多聚磷酸密胺(MPP)与新型三嗪类成炭剂复配组成；将10-40％膨胀型阻燃剂添加到60-90％聚丙烯中，经过混合、挤出造粒或混炼获得膨胀型阻燃聚丙烯复合材料。本专利技术的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料具有低烟、无毒、绿色环保、阻燃效率高、添加量少和良好的耐水性等优点，克服了传统膨胀型阻燃剂耐水性差和阻燃效率低等缺点，有效降低阻燃材料对环境的污染和对人体的危害。文档编号C08K13/02GK102134352SQ20111011821公开日2011年7月27日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日专利技术者冯才敏, 刘四委, 张艺, 池振国, 蒋星, 许家瑞 申请人:中山大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种膨胀型阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：按质量百分比计算由下列组分组成：聚丙烯６０－９０％，膨胀型阻燃剂１０－４０％，阻燃增效剂０－５％，抗氧剂０．１－２％，润滑剂０－５％，抗滴落剂０－２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许家瑞，冯才敏，张艺，刘四委，蒋星，池振国，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81