技術鄰域本發(fā)明涉及阻燃材料領域，具體涉及一種低添加量無鹵阻燃聚丙烯材料及其制備方法。
背景技術：
：聚丙烯(pp)是丙烯的聚合物，由于其物理機械性能、耐熱性、電絕緣性均較好，再加上其生產工藝成熟，價格低廉，因此被廣泛應用于包裝、紡織品、建材、汽車、電子電氣等眾多行業(yè)，成為全球產量最大的樹脂之一。然而，由于聚丙烯主要由碳和氫通過共價鍵連接而成，這些鍵的能量都不高，受熱時很容易發(fā)生分解，甚至燃燒，所以pp的極限氧指數(shù)只有18.0％～19.0％，屬于易燃品，且燃燒時發(fā)熱量大，產生大量融滴，這使得其在很多領域的應用受到挑戰(zhàn)。因此，對聚丙烯的阻燃改性就顯得尤為重要。目前，工業(yè)上對聚丙烯的阻燃多采用添加型阻燃劑，主要分為含鹵阻燃劑和無鹵阻燃劑。因為含鹵阻燃劑對環(huán)境和人體具有很大的危害，因此已被無鹵阻燃劑大量替代。膨脹型阻燃劑(ifr)是最為常見的無鹵阻燃劑之一，具有較好的綜合性能，因此被廣泛應用于塑料制品中。膨脹型阻燃劑通常由碳源、酸源和氣源三部分組成。酸源在受熱的過程中可催化碳源成炭，氣源則在受熱或燃燒的過程中產生不燃氣體，促進炭層膨脹，同時稀釋可燃氣體和周圍氧氣。由成炭作用形成的炭層具有隔熱、隔氧和阻隔小分子可燃氣體逸出的作用，進而達到阻燃的目的。盡管膨脹型阻燃劑已廣泛應用于聚丙烯材料，但其仍然存在很大的問題，比如阻燃效率較低，添加量過大，分散性差等，這些缺點直接影響阻燃聚丙烯的機械性能，極大地限制了阻燃聚丙烯在某些領域的應用，而且阻燃劑的大量添加也提高了材料的成本。因此，通過一些手段來提高阻燃體系的阻燃效率，降低阻燃劑添加量，成為阻燃研究的一個熱點。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于通過將一種或多種匹配性很好的阻燃協(xié)效劑與膨脹型阻燃劑協(xié)同使用來提高阻燃體系的阻燃效率，從而降低阻燃劑的添加量，減輕阻燃劑對材料力學性能等方面的負面影響，制備出一種阻燃效果突出、力學性能優(yōu)異且價格低廉的阻燃聚丙烯材料。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種低添加量無鹵阻燃聚丙烯材料，該阻燃材料包括如下質量分數(shù)的物質：聚丙烯80％～85％膨脹型阻燃劑(ifr)14％～18％阻燃協(xié)效劑0.5％～3％作為優(yōu)選，該阻燃材料包括如下質量分數(shù)的物質：聚丙烯82％膨脹型阻燃劑(ifr)16％阻燃協(xié)效劑2％上述阻燃聚丙烯材料的制備方法，包括如下步驟：①將所需原料在80℃的烘箱中干燥12h；②準確稱取一定量的聚丙烯、膨脹型阻燃劑的各組分和阻燃協(xié)效劑，在高速混合機中混合10～20分鐘；③將②所得的混合物經雙螺桿擠出機熔融共混，得到阻燃聚丙烯材料，其中，擠出機溫度為180～250℃，主機轉速為20～50rpm。作為優(yōu)選，擠出機溫度為190～230℃。作為優(yōu)選，主機轉速為30rpm。本發(fā)明制備的阻燃聚丙烯具有以下特點：由于加入了匹配性很好的阻燃協(xié)效劑，促進了膨脹型阻燃劑的成炭作用，提高了阻燃體系的阻燃效率，降低了阻燃劑的添加量，因此，該阻燃聚丙烯材料不但具有突出的阻燃性能，而且力學性能優(yōu)異、成本低廉,且材料在受熱或燃燒過程中不會釋放任何有害物質，符合國家阻燃塑料標準。具體實施方式下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1：將82.0g聚丙烯、3.2g季戊四醇、9.6g多聚磷酸銨、3.2g三聚氰胺、2.0g磷酸鋁加入到高速混合機中混合均勻，將所得混合物加入到雙螺桿擠出機中進行共混、擠出，然后冷卻切粒，得到阻燃聚丙烯材料。其中，雙螺桿擠出機的轉速為30rpm，加工溫度為190～230℃。得到的阻燃聚丙烯可以通過ul-94測試的v-0級別(3.2mm),極限氧指數(shù)達到30.6％。實施例1中得到的阻燃聚丙烯材料，其阻燃體系的添加量僅為18.0wt％，而現(xiàn)有的大多數(shù)阻燃聚丙烯在達到v-0級別時，阻燃劑的添加量至少為25.0wt％，因此，本發(fā)明顯著提高了阻燃劑的阻燃效率，降低了阻燃劑的添加量。實施例2：將82.0g聚丙烯、4.0g雙季戊四醇、12.0g多聚磷酸銨、2.0g次磷酸鋁加入到高速混合機中混合均勻，將所得混合物加入到雙螺桿擠出機中進行共混、擠出，然后冷卻切粒，得到阻燃聚丙烯材料。其中，雙螺桿擠出機的轉速為30rpm，加工溫度為190～230℃。得到的阻燃聚丙烯可以通過ul-94測試的v-0級別(3.2mm),極限氧指數(shù)達到31.3％。實施例2中得到的阻燃聚丙烯材料，其阻燃體系的添加量僅為18.0wt％，而現(xiàn)有的大多數(shù)阻燃聚丙烯在達到v-0級別時，阻燃劑的添加量至少為25.0wt％，因此，本發(fā)明顯著提高了阻燃劑的阻燃效率，降低了阻燃劑的添加量。實施例3：將82.0g聚丙烯、4.0g三嗪類化合物、12.0g三聚氰胺磷酸鹽、2.0g二乙基次磷酸鋁加入到高速混合機中混合均勻，將所得混合物加入到雙螺桿擠出機中進行共混、擠出，然后冷卻切粒，得到阻燃聚丙烯材料。其中，雙螺桿擠出機的轉速為30rpm，加工溫度為190～230℃。得到的阻燃聚丙烯可以通過ul-94測試的v-0級別(3.2mm),極限氧指數(shù)達到33.0％。實施例3中得到的阻燃聚丙烯材料，其阻燃體系的添加量僅為18.0wt％，而現(xiàn)有的大多數(shù)阻燃聚丙烯在達到v-0級別時，阻燃劑的添加量至少為25.0wt％，因此，本發(fā)明顯著提高了阻燃劑的阻燃效率，降低了阻燃劑的添加量。實施例4：將82.0g聚丙烯、4.0g季戊四醇、12.0g多聚磷酸銨、2.0g多聚磷酸鋁加入到高速混合機中混合均勻，將所得混合物加入到雙螺桿擠出機中進行共混、擠出，然后冷卻切粒，得到阻燃聚丙烯材料。其中，雙螺桿擠出機的轉速為30rpm，加工溫度為190～230℃。得到的阻燃聚丙烯可以通過ul-94測試的v-0級別(3.2mm),極限氧指數(shù)達到32.3％。實施例4中得到的阻燃聚丙烯材料，其阻燃體系的添加量僅為18.0wt％，而現(xiàn)有的大多數(shù)阻燃聚丙烯在達到v-0級別時，阻燃劑的添加量至少為25.0wt％，因此，本發(fā)明顯著提高了阻燃劑的阻燃效率，降低了阻燃劑的添加量。實施例5：將82.0g聚丙烯、3.2g季戊四醇磷酸酯、9.6g多聚磷酸銨、3.2g三聚氰胺，2.0g二乙基次磷酸鋁加入到高速混合機中混合均勻，將所得混合物加入到雙螺桿擠出機中進行共混、擠出，然后冷卻切粒，得到阻燃聚丙烯材料。其中，雙螺桿擠出機的轉速為30rpm，加工溫度為190～230℃。得到的阻燃聚丙烯可以通過ul-94測試的v-0級別(3.2mm),極限氧指數(shù)達到33.5％。實施例5中得到的阻燃聚丙烯材料，其阻燃體系的添加量僅為18.0wt％，而現(xiàn)有的大多數(shù)阻燃聚丙烯在達到v-0級別時，阻燃劑的添加量至少為25.0wt％，因此，本發(fā)明顯著提高了阻燃劑的阻燃效率，降低了阻燃劑的添加量。表1為根據(jù)不同配方得到的阻燃聚丙烯的燃燒和力學測試結果：表1阻燃聚丙烯材料的燃燒及力學測試結果材料組成純pppp/ifrpp/ifr實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5w阻燃劑％025.018.018.018.018.018.018.0loi/％18.531.528.030.631.333.032.333.5ul-94無級別v-0無級別v-0v-0v-0v-0v-0拉伸強度/mpa35.2326.0731.2230.6530.1332.3232.4532.10斷裂伸長率/％326.4550.13141.55141.09133.1377.32112.18140.82缺口沖擊強度/kj·m-23.02.02.72.72.52.82.82.9由表1可知，阻燃協(xié)效劑的加入能夠顯著提高阻燃劑效率，降低阻燃劑添加量，在使聚丙烯材料達到阻燃目的的同時又基本不會損害其力學性能，從而得到一種綜合性能優(yōu)異且價格低廉的阻燃聚丙烯材料。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，凡是符合本發(fā)明的原理和實質的改變、組合、修飾和替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12