專利名稱:一種聚丙烯材料及其制備方法
本發(fā)明涉及聚丙烯材料，特別涉及一種韌性好、表面光亮度高且環(huán)保阻燃的聚丙烯材料及其制備方法。
聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，密度為0.90g/cm3，是現(xiàn)有樹脂第二輕的高分子材料(僅大于聚甲基戊烯，密度為0.85g/cm3)。因其具有性能好、比重小、易于成型加工等特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、家用電器、電子儀表工業(yè)、紡織工業(yè)中。
然而，由于PP樹脂的極限氧指數(shù)(OI值)很低，只有18，屬于易燃材料，無(wú)法滿足特定材料防火領(lǐng)域的使用要求，使其在應(yīng)用于家用電器、電子儀表工業(yè)、紡織工業(yè)等領(lǐng)域時(shí)受到一定程度的限制。隨著人們環(huán)保意識(shí)地不斷增強(qiáng)，以及對(duì)產(chǎn)品表觀質(zhì)量(即產(chǎn)品表面光亮度)的要求日益提高，這就要求PP樹脂利于環(huán)保，并具有表面光亮度高等性能，滿足人們的需求。
在現(xiàn)有技術(shù)中，人們?cè)谏a(chǎn)超韌、高光、環(huán)保阻燃PP材料時(shí)，做了大量的工作。阻燃PP材料主要是在聚丙烯樹脂中加入阻燃劑而制得，PP所用阻燃劑多為含溴阻燃劑，其中又以八溴醚和十溴二苯醚謎為主。但通過(guò)研究表明，材料中的八溴醚、十溴二苯醚等阻燃劑會(huì)在燃燒過(guò)程中釋放出一種致癌物質(zhì)，故歐盟要求所有的電器電子產(chǎn)品均需符合RoHS指令(the Restriction of the use ofcertain hazardous substances in electrical and electronic equipment電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令)，保證電子電器產(chǎn)品中不得含有八溴醚、五溴醚等到物質(zhì)。而用于替代十溴二苯醚的阻燃劑——十溴二苯乙烷在加入到材料中所制得的產(chǎn)品表面光潔度大幅度下降，且會(huì)大幅降低材料的沖擊性能，因而無(wú)法滿足產(chǎn)品表面光亮的要求。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種韌性好、表面光亮度高且環(huán)保阻燃的聚丙烯材料及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種聚丙烯材料，該材料包括如下成分和重量份數(shù)PP樹脂 100阻燃劑 3--9阻燃協(xié)效劑 1--3交聯(lián)劑 0.1--0.5成核劑 0.1--0.5抗氧劑 0.1--0.5其中，所述PP樹脂為均聚PP，所述阻燃劑為六溴環(huán)十二烷，所述交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯(DCP)，所述成核劑為β晶型成核劑，所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑168和受阻酚類抗氧劑1010按2∶1復(fù)配而成。
所述的一種聚丙烯材料，還包括紫外光吸收劑，其重量份數(shù)為0.1--0.5。
所述紫外光吸收劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。
所述受阻胺類光穩(wěn)定劑的重量份數(shù)為0.2--0.3。
所述的一種聚丙烯材料，還包括潤(rùn)滑劑，其重量份數(shù)為0.1--0.5。
所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鹽類。
一種聚丙烯材料的制備方法，包括以下步驟801、按份數(shù)稱取PP樹脂100，阻燃劑3--9，阻燃協(xié)效劑1--3，交聯(lián)劑0.1--0.5，成核劑0.1--0.5，抗氧劑0.1--0.5；802、將步驟801稱取的成分在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘；803、將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06MPa；步驟801中還包括稱取0.1--0.5份的紫外光吸收劑。
步驟801中還包括稱取0.1--0.5份的潤(rùn)滑劑。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使用PP專用高效環(huán)保阻燃劑六溴環(huán)十二烷和阻燃協(xié)效劑三氧化二銻，提高材料的OI值，所得材料阻燃性好，且對(duì)材料的沖出性能也有大幅度的提高；本發(fā)明使用了過(guò)氧化二異丙苯交聯(lián)劑，交聯(lián)劑DCP與PP發(fā)生反應(yīng)，使PP大分子斷鏈，降低材料的分子量，大幅提升了材料的熔融指數(shù)，改善了材料的加工流動(dòng)性；本發(fā)明使用了β晶型成核劑，使PP大分子快速結(jié)晶，在不降低材料其它性能有基礎(chǔ)上大幅提高材料的表面光亮度；通過(guò)加入抗氧劑，使得材料的耐熱氧化性能得到提高，解決材料黃變現(xiàn)象；通過(guò)加入紫外光吸收劑，使得材料的耐光氧化性能、耐候性能得到提升；通過(guò)加入潤(rùn)滑劑，提高材料中各組分的分散效果及加工性能；本發(fā)明提出的PP材料的制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需添加復(fù)雜設(shè)備，且成本低。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述本發(fā)明提出的PP材料，需要用到以下原材料PP樹脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、交聯(lián)劑、成核劑、抗氧劑、紫外光吸收劑、潤(rùn)滑劑；
其中，PP樹脂為均聚PP，阻燃劑為熱穩(wěn)定型六溴環(huán)十二烷，阻燃協(xié)效劑為環(huán)保型三氧化二銻，交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯(DCP)，成核劑為PP專用β晶型成核劑，抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑168和受阻酚類抗氧劑1010按2∶1復(fù)配而成的自制復(fù)配型，紫外光吸收劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑，如美國(guó)氰特公司的Cyasorb的受阻胺類UV-3346，潤(rùn)滑劑為硬脂酸鹽類潤(rùn)滑劑。
實(shí)施例1至3中的原料沒有紫外光吸收劑和潤(rùn)滑劑，實(shí)施例4至6中的原料全部使用本發(fā)明所給出的原料，對(duì)比例1至3中的原料沒有抗氧劑、紫外光吸收劑和潤(rùn)滑劑。
實(shí)施例1按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷3、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻1、交聯(lián)劑DCP 0.1、β晶型成核劑0.1、抗氧劑0.1，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實(shí)施例2按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷6、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻2、交聯(lián)劑DCP 0.3、β晶型成核劑0.3、抗氧劑0.3，在高速混合機(jī)中混合3~5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實(shí)施例3按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷9、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻3、交聯(lián)劑DCP 0.5、β晶型成核劑0.5、抗氧劑0.5，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
實(shí)施例4按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷3、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻1、交聯(lián)劑DCP 0.1、β晶型成核劑0.1、抗氧劑0.1、紫外光吸收劑受阻胺類光穩(wěn)定劑0.1、潤(rùn)滑劑硬脂酸鹽類0.1，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06MPa。
實(shí)施例5按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷6、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻2、交聯(lián)劑DCP 0.3、β晶型成核劑0.3、抗氧劑0.3、紫外光吸收劑受阻胺類光穩(wěn)定劑0.3、潤(rùn)滑劑硬脂酸鹽類0.3，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06MPa。
實(shí)施例6按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷9、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻3、交聯(lián)劑DCP 0.5、β晶型成核劑0.5、抗氧劑0.5、紫外光吸收劑受阻胺類光穩(wěn)定劑0.5、潤(rùn)滑劑硬脂酸鹽類0.5，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06MPa。
在上述實(shí)施例4至6中，需要說(shuō)明的是，若需要加入紫外光吸收劑，其最宜用量在0.2～0.3份。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所制備材料的性能進(jìn)行說(shuō)明將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在80～90℃的烘箱下干燥2小時(shí)，然后將干燥好的粒子材料在注塑成型機(jī)上注塑出標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。
拉伸性能按ISO 527進(jìn)行，試樣尺寸為150×10×4mm，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能按ISO 178進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為50mm；簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度按ISO 180進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣厚度的1/3；熱變形溫試按ISO 75進(jìn)行，試樣尺寸為120×15×10mm，負(fù)載為1.82MPa；阻燃性測(cè)試按UL-94進(jìn)行，樣條為120×10×3.2mm(1/8in)和120×10×1.6mm(1/16in)。
材料的綜合性能通過(guò)測(cè)試所得的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、IZOD缺口沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度以及阻燃性能的數(shù)值進(jìn)行評(píng)判。
其中，實(shí)例1～3的配方及各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果見下表(一)表(一)實(shí)例1～3配方性能對(duì)照表
其中，實(shí)例4～6的配方及各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果見下表(二)
表(二)實(shí)例4～6配方性能對(duì)照表
從表(一)和表(二)中可以看出，隨著阻燃劑六溴環(huán)十二烷及阻燃協(xié)效劑三氧化二銻含量及各種加工助劑的增加，材料的阻燃性大幅提高；拉伸強(qiáng)度呈小幅上升；斷裂伸長(zhǎng)率先與PP原料樹脂保持一致，當(dāng)阻燃劑六溴環(huán)十二烷加大到9％時(shí)，開始出現(xiàn)大幅下降；彎曲性能先降后升，并在六溴環(huán)十二烷添加量為6％時(shí)達(dá)最低值；IZOD簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度先升后降，并在六溴環(huán)十二烷添加量為6％時(shí)達(dá)最高值；熔融指數(shù)大幅上升；熱變形溫度基本不變。
對(duì)比例1按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷3、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻1、交聯(lián)劑DCP 0.1、β晶型成核劑0.1，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
對(duì)比例2按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷6、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻2、交聯(lián)劑DCP 0.3、β晶型成核劑0.3，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
對(duì)比例3按重量份數(shù)，將PP樹脂100、阻燃劑六溴環(huán)十二烷9、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻3、交聯(lián)劑DCP 0.5、β晶型成核劑0.5，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
對(duì)比例1～3的配方及各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果見下表(三)表(三)對(duì)比例1～3配方性能對(duì)照表
由表(一)、表(二)與表(三)比較可知，不加入抗氧劑，材料本身力學(xué)性能無(wú)明顯影響，但最終產(chǎn)品表面出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象，表面光澤度不好，這是因?yàn)樵跀D出過(guò)程中，材料受熱分解所致，所以為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的表面光亮度高的目的，抗氧劑必須加入到原料中。
綜上所述，本發(fā)明通過(guò)加入一種環(huán)保型阻燃劑而提高材料氧指數(shù)、交聯(lián)劑使PP斷鏈生成小分子而提高材料流動(dòng)性、PP用成核劑提高材料表面光亮度，從而制備出一種韌性好、表面光亮度高且環(huán)保阻燃的聚丙烯材料。同時(shí)，本發(fā)明還介紹了具有韌性好、表面光亮度高且環(huán)保阻燃的PP材料的制備方法。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯材料，其特征在于，該材料包括如下成分和重量份數(shù)PP樹脂 100阻燃劑 3--9阻燃協(xié)效劑 1--3交聯(lián)劑 0.1--0.5成核劑 0.1--0.5抗氧劑 0.1--0.5其中，所述PP樹脂為均聚PP，所述阻燃劑為六溴環(huán)十二烷，所述交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯(DCP)，所述成核劑為β晶型成核劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種聚丙烯材料，其特征在于還包括紫外光吸收劑，其重量份數(shù)為0.1--0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的一種聚丙烯材料，其特征在于所述紫外光吸收劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種聚丙烯材料，其特征在于所述受阻胺類光穩(wěn)定劑的重量份數(shù)為0.2--0.3。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種聚丙烯材料，其特征在于所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑168和受阻酚類抗氧劑1010按2∶1復(fù)配而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5任一所述的一種聚丙烯材料，其特征在于還包括潤(rùn)滑劑，其重量份數(shù)為0.1--0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的一種聚丙烯材料，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鹽類。
8.一種聚丙烯材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟801、按份數(shù)稱取PP樹脂100，阻燃劑3-9，阻燃協(xié)效劑1-3，交聯(lián)劑0.1--0.5，成核劑0.1--0.5，抗氧劑0.1--0.5；802、將步驟801稱取的成分在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘；803、將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)160--170℃、二區(qū)170--180℃、三區(qū)170--180℃、四區(qū)165--175℃，螺桿轉(zhuǎn)速350～400r/min，喂料頻率20～25Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03---0.06MPa；
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的一種聚丙烯材料的制備方法，其特征在于，步驟801中還包括稱取0.1--0.5份的紫外光吸收劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8或9所述的一種聚丙烯材料的制備方法，其特征在于，步驟801中還包括稱取0.1--0.5份的潤(rùn)滑劑。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯材料，包括如下成分和重量份數(shù)PP樹脂100，阻燃劑3－9，阻燃協(xié)效劑1－3，交聯(lián)劑0.1－0.5，成核劑0.1－0.5，抗氧劑0.1－0.5；其中，PP樹脂為均聚PP，阻燃劑為六溴環(huán)十二烷，交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯(DCP)，成核劑為β晶型成核劑，抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑168和受阻酚類抗氧劑1010按2∶1復(fù)配而成。該材料的制備方法為按份數(shù)稱取PP樹脂100，阻燃劑3－9，阻燃協(xié)效劑1－3，交聯(lián)劑0.1－0.5，成核劑0.1－0.5，抗氧劑0.1－0.5；將稱取的原料在高速混合機(jī)中混合3－5分鐘；將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒。本發(fā)明的聚丙烯材料韌性好、表面光亮度高且環(huán)保阻燃。
文檔編號(hào)B29B9/12GK1995123SQ200610157752
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月28日
發(fā)明者徐東, 賀永, 楊書濤 申請(qǐng)人:深圳市科聚新材料有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan