一種v0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其是由以下原料組成：均聚聚丙烯、增強劑、阻燃劑、相容劑、增韌劑、潤滑劑、其他助劑、偶聯(lián)劑。該復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：1）稱取均聚聚丙烯、增強劑、阻燃劑、相容劑、增韌劑、潤滑劑、其他助劑、偶聯(lián)劑；2）將其他助劑、均聚聚丙烯、相容劑、增韌劑加入高速混合器中混合，期間均勻噴入偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物；3）加熱潤滑劑使其達到熔融狀態(tài)，再倒入阻燃劑，攪拌成糊狀，倒出冷卻；4）將冷卻后得到的物料投入破碎機，破碎成粉料；5）熔融擠出。本發(fā)明制備的聚丙烯復(fù)合材料具有較好的剛性、耐熱性，同時產(chǎn)品成型收縮率低、密度低、機械性能優(yōu)良，MI高，適合注塑復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。
【專利說明】-種VO級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯因具有密度小、設(shè)計自由度高、易于加工、成本低等優(yōu)點，被廣泛用于各個 場合。但與其他高分子材料相比，其強度、耐熱、阻燃都無法達到使用要求，限制了聚丙烯材 料的使用。
[0003] 常用的增強材料如玻璃纖維，容易刺穿無鹵阻燃劑形成的致密多孔碳層，導(dǎo)致阻 燃失效。而一些如碳纖維、鎂鹽晶須等價格高昂，難以應(yīng)用在普通產(chǎn)品中。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，亟需一種可以兼顧阻燃、機械性能、耐熱性、密度、成品收縮率等性能 的聚丙烯復(fù)合材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料。
[0006] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其是由以下質(zhì)量份的原料組成：4(Γ60份的 均聚聚丙烯、15?25份的增強劑、18?25份的阻燃劑、3飛份的相容劑、(Γ5份的增韌劑、3飛份 的潤滑劑、〇. 5~2份的其他助劑、0. 4-0. 8份的偶聯(lián)劑。
[0007] 所述的均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為25~40g/min。
[0008] 所述的增強劑為經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀硅灰石。
[0009] 所述的阻燃劑是三聚氰胺焦磷酸鹽、焦磷酸哌嗪的混合物，在所述的混合物中，其 總氮含量應(yīng)為22?25%，總磷含量為19?20%。
[0010] 所述的阻燃劑的粒徑D50彡10 μ m，D90彡20 μ m。
[0011] 所述的相容劑為均聚聚丙烯為基材的PP-g-MAH。
[0012] 所述的增韌劑是丙烯基的彈性體、乙烯和丙烯的半結(jié)晶共聚物、EPDM、POE、 EPDM-g-MAH、POE-g-MAH、EVA、EVA-g-MAH、SBS、SBS-g-MAH、SEBS、SEBS-g-MAH 中的至少一 種。
[0013] 所述的潤滑劑為光亮劑TAF、芥酸酰胺、油酰胺、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸、硅酮 粉、PE蠟、微晶石蠟、EBS中的至少一種。
[0014] 所述的其他助劑為抗氧劑、UV吸收劑中的至少一種。
[0015] 一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟如下： 1) 先按配方量稱取均聚聚丙烯、增強劑、阻燃劑、相容劑、增韌劑、潤滑劑、其他助劑、偶 聯(lián)劑；將偶聯(lián)劑溶于8-10倍體積的乙醇中，制成偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物； 2) 將其他助劑、均聚聚丙烯、相容劑、增韌劑加入高速混合器中進行混合，期間均 勻噴入偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物，其中，高速混合機的溫度控制在8(T10(TC、轉(zhuǎn)速控制在 170(Tl900r/min，混合時間控制在：T5min ; 3) 加熱潤滑劑使其達到熔融狀態(tài)，再倒入阻燃劑，攪拌成糊狀，倒出冷卻； 4) 將上步冷卻后得到的物料投入破碎機，使其破碎成粉料； 5) 熔融擠出：將上步得到的混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，步驟4)得到的粉料由第 一側(cè)喂料加入，增強劑由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在18(T200°C之間。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的聚丙烯復(fù)合材料具有較好的剛性、耐熱性，同 時產(chǎn)品成型收縮率低、密度低、機械性能優(yōu)良，MI高，適合注塑復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。

【具體實施方式】
[0017] 一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其是由以下質(zhì)量份的原料組成：4(Γ60 份的均聚聚丙烯、15?25份的增強劑、18?25份的阻燃劑、3飛份的相容劑、(Γ5份的增韌劑、 3飛份的潤滑劑、0. 5~2份的其他助劑、0. 4-0. 8份的偶聯(lián)劑。
[0018] 所述的均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為25~40g/min。
[0019] 所述的增強劑為經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀硅灰石；優(yōu)選的，表面改性 是將長徑比為25:1的針狀硅灰石與偶聯(lián)劑溶液進行充分的混合（l-3h)，然后干燥即可；所 述的偶聯(lián)劑溶液為硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液(該溶液的質(zhì)量濃度為〇. 5-1%)，硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì) 量為針狀硅灰石質(zhì)量的0. 5-2%。
[0020] 所述的阻燃劑是三聚氰胺焦磷酸鹽、焦磷酸哌嗪的混合物；所述的混合物中，其總 氮含量應(yīng)為22?25%，總磷含量為19?20%。
[0021] 所述的阻燃劑的粒徑D50彡10 μ m，D90彡20 μ m。
[0022] 所述的相容劑為均聚聚丙烯為基材的PP-g-MAH。
[0023] 所述的增韌劑是丙烯基的彈性體、乙烯和丙烯的半結(jié)晶共聚物、EPDM、POE、 EPDM-g-MAH、POE-g-MAH、EVA、EVA-g-MAH、SBS、SBS-g-MAH、SEBS、SEBS-g-MAH 中的至少一 種；優(yōu)選的，所述的增韌劑是丙烯基的彈性體、乙烯和丙烯的半結(jié)晶共聚物中的至少一種。
[0024] 所述的潤滑劑為光亮劑TAF、芥酸酰胺、油酰胺、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸、硅酮 粉、PE蠟、微晶石蠟、EBS中的至少一種；優(yōu)選的，所述的潤滑劑為光亮劑TAF。
[0025] 所述的其他助劑為抗氧劑、UV吸收劑中的至少一種。
[0026] -種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，步驟如下： 1) 先按配方量稱取均聚聚丙烯、增強劑、阻燃劑、相容劑、增韌劑、潤滑劑、其他助劑、偶 聯(lián)劑；將偶聯(lián)劑溶于8-10倍體積的無水乙醇中（即無水乙醇的體積為偶聯(lián)劑體積的8-10 倍)，制成偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物； 2) 將其他助劑、均聚聚丙烯、相容劑、增韌劑加入高速混合器中進行混合，期間均 勻噴入偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物，其中，高速混合機的溫度控制在8(T10(TC、轉(zhuǎn)速控制在 170(Tl900r/min，混合時間控制在：T5min ; 3) 加熱潤滑劑使其達到熔融狀態(tài)，再倒入阻燃劑，攪拌成糊狀，倒出冷卻； 4) 將上步冷卻后得到的物料投入破碎機，使其破碎成粉料； 5) 熔融擠出：將上步得到的混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，步驟4)得到的粉料由第 一側(cè)喂料加入，增強劑由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在18(T200°C之間。
[0027] 第一側(cè)喂料離主喂料相對于第二喂料里主喂料的距離近；螺桿的長徑比為44:1。
[0028] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明： 實施例1 : 一種VO級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，該制備方法的具體步驟如下： (1) 先稱取均聚聚丙烯50質(zhì)量份，阻燃劑25質(zhì)量份(其中三聚氰胺焦磷酸鹽占10份， 焦磷酸哌嗪占15份)，經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀硅灰石15質(zhì)量份，均聚聚丙烯 為基體的PP-g-MAH 3質(zhì)量份，丙烯基彈性體2質(zhì)量份，TAF 5質(zhì)量份和其他助劑1質(zhì)量份 (抗氧劑1010、抗氧劑168、UV-P三者質(zhì)量比為0. 5 :0. 5 :1的混合物)，0. 8份的硅烷偶聯(lián)劑 KH550,并將偶聯(lián)劑溶解于8倍體積的無水乙醇中制成偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物； (2) 將均聚聚丙烯、PP-g-MAH、丙烯基彈性體、其他助劑加入高速混合器中進行混合，期 間均勻噴入步驟1)中制備的偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物，其中，高速混合機的溫度控制在80°C、 轉(zhuǎn)速控制在17〇〇r/min及混合時間控制在3min ; (3) 將TAF在150°C下恒溫加熱到熔融狀態(tài)，倒入阻燃劑，不停攪拌l_3h，停止加熱，直 至冷卻形成不規(guī)則塊狀物。
[0029] (4)將上步得到的塊狀物經(jīng)破碎機破碎為粉體； (5)熔融擠出：將步驟2)得到的高混混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，雙螺桿擠出機 的長徑比為44 :1，具有雙側(cè)喂料；步驟4)得到的粉體由第一側(cè)喂料加入，經(jīng)過表面改性的 長徑比為25:1的針狀硅灰石由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在180°C。
[0030] 實施例2 : 一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，該制備方法的具體步驟如下： (1) 先稱取均聚聚丙烯40質(zhì)量份，阻燃劑25質(zhì)量份(其中三聚氰胺焦磷酸鹽占10質(zhì) 量份，焦磷酸哌嗪占15質(zhì)量份),經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀娃灰石纖維25質(zhì)量 份，均聚聚丙烯為基體的PP-g-MAH 3質(zhì)量份，丙烯基彈性體2質(zhì)量份，TAF 5質(zhì)量份和其 他助劑1質(zhì)量份(抗氧劑1010、抗氧劑168、UV-P三者質(zhì)量比為0. 5 :0. 5 :1的混合物)，0. 5 質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑KH550,并將偶聯(lián)劑溶解于10倍體積的無水乙醇中制成偶聯(lián)劑的乙醇 稀釋物； (2) 將均聚聚丙烯、PP-g-MAH、丙烯基彈性體、其他助劑加入高速混合器中進行混合，期 間均勻噴入步驟1)中制備的偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物；其中，高速混合機的溫度控制在80°C、 轉(zhuǎn)速控制在17〇〇r/min及混合時間控制在3min ; (3) 將TAF在150°C下恒溫加熱到熔融狀態(tài)，倒入阻燃劑，不停攪拌l_3h，停止加熱，直 至冷卻形成不規(guī)則塊狀物。
[0031] (4)將上步得到的塊狀物經(jīng)破碎機破碎為粉體； (5)熔融擠出：將步驟2)得到的高混混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，雙螺桿擠出機 的長徑比為44 :1，具有雙側(cè)喂料；步驟4)得到的粉體由第一側(cè)喂料加入，經(jīng)過表面改性的 長徑比為25:1的針狀硅灰石由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在180°C。
[0032] 實施例3 : 一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，該制備方法的具體步驟如下： (1)先稱取均聚聚丙烯35質(zhì)量份，阻燃劑25質(zhì)量份(其中三聚氰胺焦磷酸鹽占10質(zhì) 量份，焦磷酸哌嗪占15質(zhì)量份),經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀娃灰石纖維25質(zhì)量 份，均聚聚丙烯為基體的PP-g-MAH 5質(zhì)量份，丙烯基彈性體5質(zhì)量份，TAF 5質(zhì)量份和其 他助劑1質(zhì)量份(抗氧劑1010、抗氧劑168、UV-P三者質(zhì)量比為0. 5 :0. 5 :1的混合物)，0. 5 質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑KH550,并將偶聯(lián)劑溶解于9倍體積的無水乙醇中制成偶聯(lián)劑的乙醇 稀釋物； (2) 將均聚聚丙烯、PP-g-MAH、丙烯基彈性體、其他助劑加入高速混合器中進行混合，期 間均勻噴入步驟1)中制備的偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物；其中，高速混合機的溫度控制在80°C、 轉(zhuǎn)速控制在17〇〇r/min及混合時間控制在3min ; (3) 將TAF在150°C下恒溫加熱到熔融狀態(tài)，倒入阻燃劑，不停攪拌，停止加熱，直至冷 卻形成不規(guī)則塊狀物。
[0033] (4)將上步得到的塊狀物經(jīng)破碎機破碎為粉體； (5)熔融擠出：將步驟2)得到的高混混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，雙螺桿擠出機 的長徑比為44 :1，具有雙側(cè)喂料；步驟4)得到的粉體由第一側(cè)喂料加入，經(jīng)過表面改性的 長徑比為25:1的針狀硅灰石由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在180°C。
[0034] 實施例4 : 一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，該制備方法的具體步驟如下： (1) 先稱取均聚聚丙烯35質(zhì)量份，阻燃劑25質(zhì)量份(其中三聚氰胺焦磷酸鹽占12質(zhì)量 份，焦磷酸哌嗪占13質(zhì)量份)，經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀娃灰石纖維25質(zhì)量份， 均聚聚丙烯為基體的PP-g-MAH 5質(zhì)量份，丙烯基彈性體5質(zhì)量份，TAF 5質(zhì)量份和其他 助劑1質(zhì)量份(抗氧劑1010、抗氧劑168、UV-234三者質(zhì)量比為0. 2 :0. 8 :1的混合物)，0. 5 質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑KH550,并將偶聯(lián)劑溶解于10倍體積的無水乙醇中制成偶聯(lián)劑的乙醇 稀釋物； (2) 將均聚聚丙烯、PP-g-MAH、丙烯基彈性體、其他助劑加入高速混合器中進行混合，期 間均勻噴入步驟1)中制備的偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物；其中，高速混合機的溫度控制在80°C、 轉(zhuǎn)速控制在17〇〇r/min及混合時間控制在3min ; (3) 將TAF在150°C下恒溫加熱到熔融狀態(tài)，倒入阻燃劑，不停攪拌l_3h，停止加熱，直 至冷卻形成不規(guī)則塊狀物。
[0035] (4)將上步得到的塊狀物經(jīng)破碎機破碎為粉體； (5)熔融擠出：將步驟2)得到的高混混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，雙螺桿擠出機 的長徑比為44 :1，具有雙側(cè)喂料；步驟4)得到的粉體由第一側(cè)喂料加入，經(jīng)過表面改性的 長徑比為25:1的針狀硅灰石由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在180°C。
[0036] 對比例1 : 本對比例與實施例4對比，均聚聚丙烯不經(jīng)過偶聯(lián)劑包覆（即配方體系中不引入偶聯(lián) 齊IJ，步驟2)中不噴入偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物)，阻燃劑不經(jīng)過潤滑劑包覆（即不經(jīng)過步驟3)的 處理)，直接雙螺桿擠出機擠出造粒，對比整體性能。
[0037] 對比例2 : 本對比例與實施例4對比，將潤滑劑包覆的阻燃劑(步驟4)得到的粉體）與增強劑(經(jīng) 過表面改性的長徑比為25:1的針狀硅灰石）的輸送側(cè)喂料調(diào)轉(zhuǎn)，即阻燃劑由第二側(cè)喂料喂 入，增強劑由第一側(cè)喂料喂入，對比整體性能。
[0038] 對比例3 : 本對比例與實施例4對比，雙螺桿擠出溫度為200°C，對比整體性能。
[0039] 對實施例1~4和對比例1~3所得的V0級無鹵阻燃增強聚烯烴塑料，性能進行 測試，采用CG110E臥式注射機注射成型標準試樣，成型工藝條件：加料口的注射溫度為 150/180/185/190°C (噴嘴），注射壓力為50MPa，保壓時間為10s，冷卻時間為15s，樣條的 測試方法如下： (1)熔融指數(shù)：按照ASTM D-1238標準進行測試。
[0040] (2 )熱變形溫度：按照ASTM D 648標準進行測試。
[0041] (3)密度：按照ASTM D-792標準進行測試。
[0042] (4)拉伸強度和斷裂伸長率：按照ASTM D-638標準進行測試。
[0043] (5)彎曲摸量：按照ASTM D-790標準進行測試。
[0044] (6) Izod缺口沖擊性能：按照ASTM D-256標準進行測試。
[0045] (7)成型收縮率：按照GB/T15585-1995標準進行測試。
[0046] (8 )阻燃性：按UL94標準進行測試 表1 :實施例1~4的性能測試結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種VO級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：其是由以下質(zhì)量份的原料組 成：4(Γ60份的均聚聚丙烯、15?25份的增強劑、18?25份的阻燃劑、3?5份的相容劑、(Γ5份 的增韌劑、3飛份的潤滑劑、0. 5~2份的其他助劑、0. 4-0. 8份的偶聯(lián)劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的均聚聚丙烯的熔融指數(shù)為25~40g/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的增強劑為經(jīng)過表面改性的長徑比為25:1的針狀硅灰石。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的阻燃劑是三聚氰胺焦磷酸鹽、焦磷酸哌嗪的混合物，在所述的混合物中，其總氮含量應(yīng)為 22?25%，總磷含量為19?20%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的阻燃劑的粒徑D50彡10 μ m，D90彡20 μ m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的相容劑為均聚聚丙烯為基材的PP-g-MAH。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于： 所述的增韌劑是丙烯基的彈性體、乙烯和丙烯的半結(jié)晶共聚物、EPDM、POE、EPDM-g-MAH、 POE-g-MAH、EVA、EVA-g-MAH、SBS、SBS-g-MAH、SEBS、SEBS-g-MAH 中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的潤滑劑為光亮劑TAF、芥酸酰胺、油酰胺、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸、硅酮粉、PE蠟、微 晶石蠟、EBS中的至少一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：所述 的其他助劑為抗氧劑、UV吸收劑中的至少一種。
10. 權(quán)利要求1所述的一種V0級無鹵阻燃增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟如下： 1) 先按配方量稱取均聚聚丙烯、增強劑、阻燃劑、相容劑、增韌劑、潤滑劑、其他助劑、偶 聯(lián)劑；將偶聯(lián)劑溶于8-10倍體積的乙醇中，制成偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物； 2) 將其他助劑、均聚聚丙烯、相容劑、增韌劑加入高速混合器中進行混合，期間均 勻噴入偶聯(lián)劑的乙醇稀釋物，其中，高速混合機的溫度控制在8(T10(TC、轉(zhuǎn)速控制在 170(Tl900r/min，混合時間控制在：T5min ; 3) 加熱潤滑劑使其達到熔融狀態(tài)，再倒入阻燃劑，攪拌成糊狀，倒出冷卻； 4) 將上步冷卻后得到的物料投入破碎機，使其破碎成粉料； 5) 熔融擠出：將上步得到的混合物加入雙螺桿擠出機主喂料，步驟4)得到的粉料由第 一側(cè)喂料加入，增強劑由第二側(cè)喂料加入，擠出溫度控制在18(T200°C之間。
【文檔編號】C08K7/10GK104119610SQ201410317151
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張翼翔, 沈寒知, 沈旭渠, 龔文幸 申請人:廣東聚石化學(xué)股份有限公司