專利名稱：聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法。
現(xiàn)有的阻燃技術(shù)一般都是通過直接添加阻燃劑法賦予聚烯烴阻燃性能。目前，常用的非鹵阻燃劑主要有無機非鹵阻燃劑和磷-氮膨脹型阻燃劑，其各自的優(yōu)缺點如下1、無機類非鹵阻燃劑無機類非鹵阻燃劑常用的有氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻等，其突出的優(yōu)點是熱穩(wěn)定性好、無毒、不揮發(fā)、效果持久、有較好的消煙性能、價格便宜，而且燃燒時不會產(chǎn)生有毒的、有腐蝕性的氣體，既可起填充作用又具有阻燃效果。因而在阻燃劑中占有較重要的位置，其阻燃機理是通過燃燒時釋放的結(jié)晶水阻隔空氣與材料的接觸而達到阻燃目的。
這類阻燃劑的致命缺點是阻燃劑與聚烯烴樹脂的相容性差，阻燃效率低。只有在大量填充時才具有一定的阻燃效果，一般在100份聚烯烴樹脂中需添加120～150份的該類阻燃劑，才能獲得阻燃性能，而此時已嚴(yán)重?fù)p害了聚烯烴的力學(xué)性能和加工性能。為了克服這一缺點，目前所采用的辦法是對無機阻燃劑進行表面改性和超微細化處理，以提高阻燃體系與聚烯烴樹脂的相容性；或者利用阻燃劑的協(xié)同作用，研制新型復(fù)合阻燃體系，以提高阻燃效率。
2、膨脹型非鹵阻燃體系膨脹型非鹵阻燃劑是為了克服無機類阻燃劑阻燃效率太低這一缺點而在80年代初發(fā)展起來的一類新型非鹵阻燃體系。該阻燃體系利用自身含有的磷和氮的相互協(xié)同作用，具有很高的阻燃效率。通常在100份聚烯烴樹脂中只需添加30份左右的該類阻燃劑就能獲得較好的阻燃性能，而且這類阻燃劑在燃燒時無鹵、低毒和無腐蝕性氣體產(chǎn)生，屬于環(huán)保型的阻燃體系，所以發(fā)展十分迅速，目前國內(nèi)外都有商品化產(chǎn)品。其阻燃作用機理是燃燒時在聚烯烴樹脂表面生成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并能防止熔體滴落而達到阻燃目的。
膨脹型非鹵阻燃劑大部分是以多聚磷酸銨為基礎(chǔ)的復(fù)合阻燃體系。該復(fù)配體系雖具有良好的阻燃性能，但因形成的鹽大多為低分子，而且由于多聚磷酸銨的吸濕性較強、熱穩(wěn)定性不高、與聚烯烴的相容性不好及阻燃劑添加量仍偏高(30％左右)等內(nèi)在因素，導(dǎo)致阻燃材料對水份較敏感、易發(fā)泡和降解、阻燃劑在聚烯烴樹脂中的分散性和持久性較差以及在一定程度上損害材料的加工性能和物理機械性能等。
從以上各類阻燃劑的優(yōu)缺點可以看出它們存在的共同缺點是阻燃劑與聚烯烴樹脂的相容性不好及阻燃劑添加量大，在一定程度上損害材料的加工性能和物理機械性能。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有阻燃技術(shù)的上述缺點，提供一種聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法，該法采用原位反應(yīng)增容技術(shù)制備聚烯烴非鹵阻燃母粒，從結(jié)構(gòu)上改善阻燃劑與聚烯烴樹脂的相容性，在賦予聚烯烴樹脂阻燃性能的同時，基本不損失聚烯烴樹脂的物理機械性能和加工性能。
本發(fā)明的聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法是采用原位反應(yīng)增容技術(shù)制備聚烯烴非鹵阻燃母粒。利用接枝改性手段將含有極性基團和非極性基團的乙烯基單體引入聚丙烯大分子骨架，加入與乙烯基單體反應(yīng)特性相關(guān)的非鹵阻燃劑，把阻燃基團以化學(xué)鍵合的方式直接引入聚丙烯大分子骨架，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
本發(fā)明的更詳細的聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法包括——將聚烯烴、引發(fā)劑、含極性基團和非極性基團的乙烯基單體、非鹵阻燃體系等混合均勻；——上述混合物在150～200℃熔融狀態(tài)下混煉10～180分鐘，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
上述阻燃母粒配方(重量份)聚烯烴100引發(fā)劑0.05～2含極性基團的乙烯基單體5～50含非極性基團的乙烯基單體0～50非鹵阻燃體系80～400上述配方的最佳范圍如下聚烯烴100引發(fā)劑0.10～1含極性基團的乙烯基單體10～30含非極性基團的乙烯基單體0～30非鹵阻燃體系120～280其中①聚烯烴包括聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯等；②引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈、過氧化苯二甲酰、二叔丁基過氧化物、過氧化二異丙苯、過氧化氫二異丙苯、2，5-二甲基-2，5-二叔丁過氧基己烷、過氧化二(2-甲基苯甲酰)、過氧化二月桂酰等；③含極性基團乙烯基單體包括乙烯基硅氧烷類、丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯、二甲基丙烯酸酯、烯丙基類如鄰苯二甲酸二烯丙酯、馬來酸酐及其衍生物、富馬酸酐及其衍生物、醋酸乙烯酯、丙烯腈、不飽和脂肪酸及其酯、丙烯酰胺等極性單體；④含非極性基團乙烯基單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯等；⑤非鹵膨脹型阻燃體系包括無機的氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鎂、硼酸鋅、二氧化硅、三氧化鉬、三氧化二鐵、氧化鉍、氧化銅等和有機的多聚磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺甲醛樹脂、雙磷酸季戊四醇酯密胺鹽、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯等；聚烯烴、引發(fā)劑、含極性基團和非極性基團的乙烯基單體、非鹵阻燃體系等可以用捏合機混合均勻。
混合物在熔融狀態(tài)下可以用雙輥塑煉機、單螺桿或雙螺桿擠出機等塑料行業(yè)常用的設(shè)備混煉，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
聚烯烴非鹵阻燃母?？蓱?yīng)用于PP、PE及乙丙共聚物等聚烯烴中，也可應(yīng)用于PS、ABS等其它聚合物中。將該阻燃母粒與聚烯烴等在雙輥塑煉機或擠出機上于熔融狀態(tài)下混煉均勻，即其制得相應(yīng)的非鹵阻燃聚合物。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點本發(fā)明可從結(jié)構(gòu)上改善阻燃劑與聚烯烴樹脂的相容性，克服過去阻燃劑與聚烯烴樹脂相容性差的缺點。在含有相同重量份的阻燃劑時，采用本發(fā)明制得的阻燃聚烯烴氧指數(shù)比現(xiàn)有技術(shù)的要高3～5，而在氧指數(shù)相同時，采用本發(fā)明制各的阻燃聚烯烴所含阻燃劑量比現(xiàn)有技術(shù)的要小5％以上。
下面通過實施例描述本發(fā)明的最佳實施方案。
實施例1阻燃母粒配方聚丙烯(CF-501)300克引發(fā)齊(BPO)1.5克甲基丙烯酸 30克KH-570 90克三聚氰胺 30克氫氧化鎂 150克氫氧化鋁 300克將上述配方中的各種物質(zhì)用捏合機混合均勻后，在160～185℃熔融狀態(tài)下于雙輥塑煉機中混煉40分鐘，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
取該阻燃母粒100克添加到200克的聚丙烯(CF-501)中，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)為25，此時阻燃材料中阻燃劑的含量為17.8％；取該阻燃母粒80份添加到100份聚丙烯(CF-501)中，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)達27.7，而此時阻燃劑的含量也只有28.7％。如果采用傳統(tǒng)的方法直接添加上述阻燃劑，在阻燃劑的含量同為28.7％時，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)只有24.5，說明本發(fā)明制得的阻燃聚烯烴具有更好的阻燃效果。
實施例2阻燃母粒配方聚丙烯(CF-501) 300克引發(fā)劑(BPO)2.4克甲基丙烯酸 90克苯乙烯 30克LDPE 15克多聚磷酸銨 255克三聚氰胺 60克硼酸鋅 75克季戊四醇 30克將上述配方中的各種物質(zhì)用捏合機混合均勻后，在160～185℃熔融狀態(tài)下于雙輥塑煉機中混煉20分鐘，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
取該阻燃母粒100克添加到200克的聚丙烯(CF-501)中，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)為31，此時阻燃材料中阻燃劑的含量為16.7％。采用傳統(tǒng)的方法直接添加上述阻燃劑，在阻燃劑的含量同為16.7％時，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)只有27.0，可見本發(fā)明制得的阻燃聚烯烴的氧指數(shù)得到顯著提高。
實施例3阻燃母粒配方低密度聚乙烯300克引發(fā)齊(BP0) 2.4克丙烯酸 60克馬來酸酐60克多聚磷酸銨 240克三聚氰胺75克二氧化硅15克氫氧化鎂90克將上述配方中的各種物質(zhì)用捏合機混合均勻后，在160～185℃熔融狀態(tài)下于雙輥塑煉機中混煉50分鐘，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
取該阻燃母粒80克添加到200克的聚丙烯(CF-501)中，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)為29.5，此時阻燃材料中阻燃劑的含量為13.3％；取該阻燃母粒100克添加到200克聚丙烯(CF-501)中，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)高達32，而此時阻燃劑的含量只有16.7％。采用傳統(tǒng)的方法直接添加上述阻燃劑，在阻燃劑的含量同為16.7％時，制得的阻燃聚丙烯氧指數(shù)只有28.5，可見采用本發(fā)明制得的阻燃聚烯烴在阻燃劑添加量相同時，其氧指數(shù)提高了3.5，而在氧指數(shù)相同時，阻燃劑的添加量要小4％左右。
權(quán)利要求
1.一種聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法，其特征在于采用原位反應(yīng)增容技術(shù)制備聚烯烴非鹵阻燃母粒，利用接枝改性手段將含有極性基團和非極性基團的乙烯基單體引入聚丙烯大分子骨架，加入與乙烯基單體反應(yīng)特性相關(guān)的非鹵阻燃劑，把阻燃基團以化學(xué)鍵合的方式直接引入聚丙烯大分子骨架，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法，其特征在于包括——將聚烯烴、引發(fā)劑、含極性基團和非極性基團的乙烯基單體、非鹵阻燃體系等混合均勻；——上述混合物在150～200℃熔融狀態(tài)下混煉10～180分鐘，制得聚烯烴非鹵阻燃母粒；上述阻燃母粒配方(重量份)為聚烯烴100引發(fā)劑0.05～2含極性基團的乙烯基單體5～50含非極性基團的乙烯基單體0～50非鹵阻燃體系80～400其中聚烯烴包括聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯；引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈、過氧化苯二甲酰、二叔丁基過氧化物、過氧化二異丙苯、過氧化氫二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁過氧基己烷、過氧化二(2-甲基苯甲酰)、過氧化二月桂酰；含極性基團乙烯基單體包括乙烯基硅氧烷類、丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯、二甲基丙烯酸酯、烯丙基類如鄰苯二甲酸二烯丙酯、馬來酸酐及其衍生物、富馬酸酐及其衍生物、醋酸乙烯酯、丙烯腈、不飽和脂肪酸及其酯、丙烯酰胺等極性單體；含非極性基團乙烯基單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯；非鹵膨脹型阻燃體系包括無機的氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鎂、硼酸鋅、二氧化硅、三氧化鉬、三氧化二鐵、氧化鉍、氧化銅和有機的多聚磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺甲醛樹脂、雙磷酸季戊四醇酯密胺鹽、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法，其特征在于阻燃母粒配方(重量份)為聚烯烴100引發(fā)劑0.10～1含極性基團的乙烯基單體10～30含非極性基團的乙烯基單體0～30非鹵阻燃體系120～280
全文摘要
一種聚烯烴非鹵阻燃母粒的制備方法包括:將聚烯烴、引發(fā)劑、含極性基團和非極性基團的乙烯基單體、非鹵阻燃體系等混合均勻;上述混合物在150～200℃熔融狀態(tài)下混煉10～180分鐘,制得聚烯烴非鹵阻燃母粒;本發(fā)明可從結(jié)構(gòu)上改善阻燃劑與聚烯烴樹脂的相容性,克服現(xiàn)有阻燃劑與聚烯烴樹脂相容性差的缺點。
文檔編號C08F8/00GK1319613SQ0110748
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月21日
發(fā)明者劉芳, 賈德民, 吳小華, 帥丹蓉 申請人:華南理工大學(xué)