阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物及其制備方法和阻燃座椅的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物及其制備方法和由該阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物制成的阻燃座椅。本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物包括如下重量份的成分：聚烯烴樹(shù)脂100份，磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑20～65份，溴銻系復(fù)合阻燃劑20～42份，樹(shù)脂改性劑5～20份，加工助劑0.1～3.0份。本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物制備的座椅不但具有低鹵低毒的特點(diǎn)，且阻燃座椅制品的氧指數(shù)≥32.0，垂直燃燒達(dá)到UL94V0級(jí)，拉伸強(qiáng)度≥20MPa，彎曲強(qiáng)度≥30MPa，缺口沖擊強(qiáng)度≥10KJ/M2，煙密度等級(jí)（SDR）小于60。最后將阻燃座椅制品根據(jù)GB8624-2012標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，最大熱釋放速率峰值為小于113KW，5min內(nèi)總放熱量小于7.8MJ，最大煙密度小于38%，滿足了國(guó)標(biāo)8624-2012B1級(jí)難燃材料要求。
【專利說(shuō)明】阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物及其制備方法和阻燃座椅
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消防【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物及其制備方法和阻燃座椅。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著2007年3月I日國(guó)家對(duì)《公共場(chǎng)所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)示》的正式實(shí)施，人們對(duì)公共場(chǎng)所的消防安全日益增加。該公共場(chǎng)所包括體育場(chǎng)(館)和公交車等公共聚集場(chǎng)所，而座椅場(chǎng)區(qū)是人群集中的地方。若是這些地方發(fā)生火災(zāi)，極不利于人群疏散和消防救援，因此座椅的阻燃安全問(wèn)題尤為突出。
[0003]中國(guó)專利CN101704973A公開(kāi)了一種用于阻燃座椅的比重輕、耐沖擊的阻燃聚丙烯組合物，其包括聚丙烯70%~80%、阻燃劑6%~10%、氧化銻3%~8%、增韌劑5%~8%、納米級(jí)高嶺土 5%~10%、抗氧劑0.1%~0.5%、抗氧輔劑0.1%~0.5%和己烯基雙硬脂酰胺
0.1%~1%。其采用鹵脂族磷酸酯和氧化銻的復(fù)合阻燃劑，但是其固相阻燃作用較差，在火場(chǎng)中燃燒時(shí)存在發(fā)煙量大，產(chǎn)生的有毒煙霧不利于消防救援，同時(shí)所產(chǎn)生的有毒煙霧具有易腐蝕加工設(shè)備等缺陷而不受歡迎。專利CN201110167187.0公開(kāi)了另一種用于阻燃座椅的吹塑型無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料組合物，其包括聚丙烯100份，磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑40~85份、樹(shù)脂改性劑3~20份、顏料0.05~0.5份、抗氧劑0.4~2.0份、紫外線吸收劑0.3~2.0份、光穩(wěn)定劑0.3~2.0份和其它加工助劑1.0~3.0份。但是其所制備的吹塑型無(wú)鹵阻燃聚 丙烯材料，由于阻燃劑添加量還相對(duì)較大，一方面影響了材料力學(xué)性能，另一方面所選用的阻燃劑由于氣相阻燃作用較差，致使座椅制品在實(shí)體火災(zāi)中存在不能自熄滅等問(wèn)題。因此確有必要開(kāi)發(fā)一種集氣相阻燃和固相阻燃效果兼具的環(huán)保型阻燃座椅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中阻燃座椅在固相阻燃和氣相阻燃兩方面不能兼顧的技術(shù)問(wèn)題，目的在于提供一種新的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物。
[0005]本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物包括以下重量份的成分:聚烯烴樹(shù)脂100份，磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑20~65份優(yōu)選30~60份，溴銻系復(fù)合阻燃劑20~42份優(yōu)選22~40份，樹(shù)脂改性劑5~20份優(yōu)選6~15份，加工助劑0.1~3.0份優(yōu)選0.3~2.5份；
[0006]其中，所述的磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑是含有聚磷酸銨(聚合度大于1000) 15~40份優(yōu)選18~35份、成炭劑4~20份優(yōu)選6~18份和三聚氰胺0.5~15份優(yōu)選1.0~10份的混合物；所述的溴銻系復(fù)合阻燃劑為含有6~30份優(yōu)選7~25份十溴二苯乙烷、2~10份優(yōu)選2.5~9份三氧化二銻和I~15份優(yōu)選2~10份阻燃協(xié)效劑的混合物；
[0007]其中，所述的成炭劑選自雙季戊四醇、三季戊四醇、季戊四醇磷酸鹽、熱塑性酚醛樹(shù)脂、尼龍6和熱塑性聚氨酯中的一種；所述的阻燃協(xié)效劑是硼酸鋅、三氧化鑰、八鑰酸銨、納米水滑石和納米蒙脫土中的至少2種復(fù)配而成。
[0008]在本發(fā)明中，所有成分的份數(shù)均指重量份，所有成分均以聚烯烴樹(shù)脂為100份為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。
[0009]本發(fā)明通過(guò)添加磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑，不但增加了聚烯烴材料的固相阻燃作用，解決了只含有溴銻系阻燃劑的阻燃聚烯烴材料燃燒時(shí)易熔融滴落、成炭性差等問(wèn)題，同時(shí)還減少了溴銻系阻燃劑的添加量，既節(jié)約了成本，又提高了材料的阻燃性能，同時(shí)還可以減少阻燃劑的總添加量，致使阻燃聚烯烴座椅制品的力學(xué)性能及燃燒性能進(jìn)一步提高，滿足了環(huán)保、阻燃要求。
[0010]本發(fā)明通過(guò)添加溴銻系復(fù)合阻燃劑，用于增加聚烯烴座椅材料在燃燒時(shí)的氣相阻燃作用，此外，阻燃協(xié)效劑的添加，既降低了聚烯烴座椅材料的煙密度等級(jí)，也降低了材料的熱值，同時(shí)還進(jìn)一步提高了材料阻燃性能，從而進(jìn)一步減少了阻燃劑添加量，致使阻燃聚丙烯座椅制品的力學(xué)性能及燃燒性能進(jìn)一步提高，并滿足了環(huán)保、阻燃要求。
[0011]所述的聚烯烴樹(shù)脂為聚乙烯、聚丙烯和/或丙烯-丁二烯-苯二烯(ABS)共聚物；
[0012]所述的樹(shù)脂改性劑選自下列物質(zhì)組中的至少一種:馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物和馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物；本發(fā)明通過(guò)加入樹(shù)脂改性劑，使阻燃劑在聚烯烴材料中的分散性得到了顯著改善，有效地協(xié)調(diào)了阻燃聚烯烴材料高強(qiáng)度、高韌性、高阻燃要求。
[0013]所述的加工助劑選自下列物質(zhì)組中的至少一種:聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、N，N’_乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鎂。
[0014]本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物還可以包括顏料0.05~0.5份優(yōu)選0.1~0.4份，抗氧劑0.4~2.0份優(yōu)選0.5~1.5份，紫外線吸收劑0.2~2.0份優(yōu)選0.3~1.5份，和/或光穩(wěn)定劑0.3~2.`0份優(yōu)選0.4~1.5份。所述的抗氧劑選自下列物質(zhì)組中的至少一種:四(β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和硫代二丙酸二月桂酯；所述的光穩(wěn)定劑選自低聚[[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)-亞氨基]-1, 3，5-三嗪-2，4- 二基][2- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6_四甲基哌啶基)-亞氨基]](UV944)、聚(1-羥乙基_2，2，6，6-四甲基-4-羥基哌啶)丁二酸酯和癸二酸雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯中的至少一種；所述的顏料為酞青藍(lán)、酞青綠、不溶性單偶氮顏料、不溶性雙偶氮顏料中的一種；所述的紫外線吸收劑是2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)、2-C -羥基-3 ^，5—二叔丁基苯基)苯并三唑(UV328)、2- (2'-羥基-3^，5' - 二叔丁基苯基)_5_氯代苯并三唑(UV327)中的一種。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物方法，其特征是將聚烯烴樹(shù)脂、磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑、溴銻系復(fù)合阻燃劑、樹(shù)脂改性劑和加工助劑原料混勻，倒入擠塑機(jī)中，于90~llOr/min轉(zhuǎn)速下，控制擠塑機(jī)一區(qū)至九區(qū)的溫度依次為:160±10°C、165±10°C、165±10°C、170±10°C、175±10°C、180±10°C、180±10°C、175± 10°C和175± 10°C，熔融擠出造粒，得到阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物。
[0016]所述的原料還可以包括顏料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和/或紫外線吸收劑。
[0017]本發(fā)明的另一目的在于提供一種阻燃座椅，該阻燃座椅由本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物制得。具體地是，將阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物置于注塑機(jī)的料斗中，控制注塑機(jī)的料筒I區(qū)~νπ區(qū)的溫度:I區(qū)為170±10°C、II區(qū)為175±10°C、III區(qū)為175±10°C、IV區(qū)為170±10°C、V區(qū)為160±10°C、VI區(qū)為155± 10°C和VII區(qū)為145± 10°C，控制射嘴溫度為180±10°C，控制射膠時(shí)間為10±5秒，控制射膠I段速度為20%~40%，壓力為80~llObar，控制射膠2段速度為60%~80%，射膠壓力為100~120bar，注塑加工成阻燃座椅。
[0018]本發(fā)明的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物制得的阻燃座椅不但具有低鹵低毒的特點(diǎn)，且阻燃座椅制品的氧指數(shù)≤32.0，垂直燃燒達(dá)到見(jiàn)9價(jià)0級(jí)，拉伸強(qiáng)度≤20MPa，彎曲強(qiáng)度≤30MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到≤10KJ/M2，煙密度等級(jí)(SDR)小于60。最后將阻燃座椅制品根據(jù)GB8624-2012標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，最大熱釋放速率峰值為小于113KW，5min內(nèi)總放熱量小于7.8MJ，最大煙密度小于38%，滿足了國(guó)標(biāo)8624-2012B1級(jí)難燃材料要求。將本發(fā)明的阻燃座椅分別安置在公交車內(nèi)、體育場(chǎng)館內(nèi)進(jìn)行實(shí)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果未出現(xiàn)火災(zāi)蔓延及轟燃現(xiàn)象，說(shuō)明本發(fā)明阻燃座椅具有較好的火災(zāi)安全性。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]原料包括如下重量份的組份:
[0021]
聚丙烯樹(shù)脂100份
樹(shù)脂改性劑(乙烯醋酸乙烯10份、馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物5份)
15份
磷氮系膨脹型無(wú)面復(fù)合阻燃劑(聚磷酸銨:成炭劑(熱塑性酚醛樹(shù)脂):三聚氰胺)=40份:6份:4份)50份
溴銻系復(fù)合阻燃劑(十溴二苯乙烷:Sb2O3:阻燃協(xié)效劑(硼酸鋅2份、三氧化鉬2份)=20份:6份:4份)30份
抗氧劑(四(β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戌四醇酯)0.4份
紫外線吸收劑(2-羥基-4-正辛氧基二苯曱酮)1份
光穩(wěn)定劑(低聚-[[6-[(1,1，3,3-四曱基丁基)-亞氨基]-1，3，5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亞氨基]])1份
顏料(酞青藍(lán))0.3份
加工助劑:(聚乙烯蠟1份、硬脂酸鈣1份)2份
[0022]稱取上述原料后，于混合機(jī)中混合15min。然后，倒入雙螺桿擠塑機(jī)中，控制擠塑機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為lOOr/min，并控制擠塑機(jī)上一區(qū)至九區(qū)的溫度分別為160°C、165°C、170°C、175 °C、175 °C、180 °C、180 °C、175°C和175°C，熔融擠出造粒，得到阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物。
[0023]將上述所得阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物置于注塑機(jī)的料斗中，控制注塑機(jī)的料筒I區(qū)~Vn區(qū)的溫度:I區(qū)為170°C、II區(qū)為175°C、III區(qū)為175°C、IV區(qū)為170°C、V區(qū)為160°C、VI區(qū)為155°C和VII區(qū)為145°C，控制射嘴溫度為180°C，控制射膠時(shí)間為10秒，在射膠I段速度為20%，壓力為80bar，射膠2段速度為80%，射膠壓力為IOObar時(shí)注塑加工成阻燃座椅制品O
[0024]實(shí)驗(yàn)表明，阻燃座椅制品的拉伸強(qiáng)度為21.5MPa，彎曲強(qiáng)度31.3MPa，簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度10.7KJ/m2，氧指數(shù)為38，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)通過(guò)UL-94V0級(jí)，煙密度等級(jí)SDR=45，最大熱釋放速率為135.7kw/m2。最后將阻燃座椅制品根據(jù)GB8624-2012標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，最大熱釋放速率峰值為53KW，5min內(nèi)總放熱量為4MJ，最大煙密度為6.8%，滿足了國(guó)標(biāo)8624-2012B1級(jí)難燃材料要求。
[0025]實(shí)施例2
[0026]原料包括如下重量份的組份:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物，其特征是包括以下重量份的成分:聚烯烴樹(shù)脂100份，磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑20~65份優(yōu)選30~60份，溴銻系復(fù)合阻燃劑20~42份優(yōu)選22~40份，樹(shù)脂改性劑5~20份優(yōu)選6~15份，加工助劑0.1~3.0份優(yōu)選0.3~2.5 份； 其中，所述的磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑是含有聚磷酸銨15~40份優(yōu)選18~35份、成炭劑4~20份優(yōu)選6~18份和三聚氰胺0.5~15份優(yōu)選1.0~10份的混合物；所述的溴銻系復(fù)合阻燃劑為含有6~30份優(yōu)選7~25份十溴二苯乙烷、2~10份優(yōu)選2.5~9份三氧化二銻和I~15份優(yōu)選2~10份阻燃協(xié)效劑的混合物； 其中，所述的成炭劑選自雙季戊四醇、三季戊四醇、季戊四醇磷酸鹽、熱塑性酚醛樹(shù)脂、尼龍6和熱塑性聚氨酯中的一種；所述的阻燃協(xié)效劑是硼酸鋅、三氧化鑰、八鑰酸銨、納米水滑石和納米蒙脫土中的至少2種復(fù)配而成。
2.如權(quán)利要求1所 述的組合物，其特征在于: 所述的聚烯烴樹(shù)脂為聚乙烯、聚丙烯和/或丙烯-丁二烯-苯二烯共聚物； 所述的樹(shù)脂改性劑選自下列物質(zhì)組中的至少一種:馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物和馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物； 所述的加工助劑選自下列物質(zhì)組中的至少一種:聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、N, N’-乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鎂。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于:該阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物還包括顏料0.05~0.5份優(yōu)選0.1~0.4份，抗氧劑0.4~2.0份優(yōu)選0.5~1.5份，紫外線吸收劑0.2~2.0份優(yōu)選0.3~1.5份，和/或光穩(wěn)定劑0.3~2.0份優(yōu)選0.4~1.5份。
4.如權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于:所述的抗氧劑選自下列物質(zhì)組中的至少一種:四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和硫代二丙酸二月桂酯；所述的光穩(wěn)定劑選自低聚[[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)_亞氨基]-1，3，5-三嗪-2，4- 二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)_氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6_四甲基哌啶基)-亞氨基]]、聚(1-羥乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羥基哌啶)丁二酸酯和癸二酸雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯中的至少一種；所述的顏料為酞青藍(lán)、酞青綠、不溶性單偶氮顏料、不溶性雙偶氮顏料中的一種；所述的紫外線吸收劑是2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(—531)、2-(2'-羥基-3'，5-二叔丁基苯基)苯并三唑(UV328),2-(2/ -羥基-3 ^，5’- 二叔丁基苯基)_5_氯代苯并三唑(UV327)中的一種。
5.一種制備權(quán)利要求1所述的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物的方法，其特征在于:將聚烯烴樹(shù)脂、磷氮系膨脹型無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑、溴銻系復(fù)合阻燃劑、樹(shù)脂改性劑和加工助劑原料混勻，倒入擠塑機(jī)中，于90~llOr/min轉(zhuǎn)速下，控制擠塑機(jī)一區(qū)至九區(qū)的溫度依次為:160±10 °C、165±10 °C、165±10 °C、170±10 °C、175±10 °C、180±10 °C、180±10 °C、175± 10°C和175± 10°C，熔融擠出造粒，得到阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述的原料還包括顏料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和/或紫外線吸收劑。
7.一種阻燃座椅，其特征在于:該阻燃座椅由權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物制得。
8.如權(quán)利要求7所述的阻燃座椅，其特征在于:具體地是，將阻燃聚烯烴樹(shù)脂組合物置于注塑機(jī)的料斗中，控制注塑機(jī)的料筒I區(qū)~νπ區(qū)的溫度:I區(qū)為170±10°C、II區(qū)為175±10°C、III 區(qū)為 175±10°C、IV 區(qū)為 170±10°C、V 區(qū)為 160± 10°C、VI 區(qū)為 155±10°C 和VII區(qū)為145±10°C，控制射嘴溫度為180±10°C，控制射膠時(shí)間為10±5秒，控制射膠I段速度為20%~40%，壓力為80~llObar， 控制射膠2段速度為60%~80%，射膠壓力為100~120bar,注塑加工成阻燃座椅。
【文檔編號(hào)】C08K3/34GK103772788SQ201410011157
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】李碧英, 盧國(guó)建, 李風(fēng), 謝樂(lè)濤, 張澤江, 劉軍軍, 劉松林, 尹朝露, 周曉勇, 趙麗 申請(qǐng)人:公安部四川消防研究所