专利名称：吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料的制作方法
技术领域：
本发明与阻燃聚丙烯材料有关。
背景技术：
中国专利101704973A公开了一种重量轻、耐冲击的阻燃聚丙烯及其制备方法，其组分按重量百分比计包括聚丙烯70% 80%，阻燃剂卤脂族磷酸酯6% 10%，氧化锑3% 8%，增韧剂5% 8%，纳米级高岭土 5% 10%,抗氧剂0. 1% 0. 5%，抗氧辅剂0. 1% 0. 5%， 己烯基双硬脂酰胺0. 1% 1%。其中、所述阻燃聚丙烯材料的基体树脂就是传统的普通PP树脂，经阻燃改性后，熔融指数为8 g/lOmin，不能满足中空吹塑成型的加工要求，只适用于注塑成型加工，该阻燃聚丙烯材料的拉伸强度为28. 5MPa，悬臂梁缺口冲击强度为6. 8KJ/M2， 垂直燃烧达到UL94V0级，不足之处是冲击强度较低，韧性较差，不能满足家具座椅等V型缺口冲击强度大于8 KJ/M2要求。另一方面该材料阻燃剂选用的是卤脂族磷酸酯和氧化锑的复合阻燃剂，仍然属于卤锑系阻燃范畴，火场中燃烧时存在发烟量大，产生有毒烟雾以及腐蚀加工设备等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种拉伸强度好、耐冲击强度高、低温性能好，阻燃性能优良，特别适用于中空吹塑成型小型及大型部件的吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料。本发明吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料其组分配合比例按重量份计是
聚丙烯100，磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂40 85，树脂改性剂3 20，颜料0. 05 0. 5，抗氧剂0. 4 2. 0，紫外线吸收剂0. 3 2. 0，光稳定剂0. 3 2. 0，其它加工助剂1. 0 3. O0 其中，聚丙烯是融指0. 3 1. 0g/10min的聚丙烯树脂A，融指1.0 3. 0g/10min 的聚丙烯树脂B，融指0. 3 1. 5 g/10min的聚丙烯树脂C中的一种或其熔融共混体；磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂是基本阻燃剂与阻燃协效剂的混合物，其配合比例按重量份计是基本阻燃剂阻燃协效剂=35 70 0.5 15。其中，基本阻燃剂是包覆聚磷酸铵、成炭聚合物、三聚氰胺及其衍生物的混合物，配合比例按重量份计是包覆聚磷酸铵成炭聚合物三聚氰胺及其衍生物=25 60 5 25 0.5 15。阻燃协效剂是白度化微胶囊红磷阻燃剂、分子筛、高岭土、粘土、蛭石、有机化纳米蒙脱土、硼酸锌、有机硅阻燃剂中的一种或一种以上。其中，成炭剂是季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、季戊四醇磷酸盐、淀粉、酚醛树脂、尼龙6、热塑性聚氨酯。三聚氰胺及其衍生物是三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐、磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐、双季戊四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐；树脂改性剂是乙烯醋酸乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或一种以上；抗氧剂是四(β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)中的一种或一种以上；紫外线吸收剂是2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2 ‘-羟基-3'，5—二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3'， 5' - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一种；光稳定剂是低聚_[[6_[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4- 二基][2- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)_氨基]-亚己基-[4- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]、聚(1-羟乙基_2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸双0，2，6，6-四甲基哌啶)酯中的一种或一种以上；其它加工助剂是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、N，N’ 一乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或一种以上。本发明吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料的优点在于，其一，基体树脂是聚丙烯树脂A、 聚丙烯树脂B及聚丙烯树脂C中的一种或其熔融共混体，较好的解决了传统阻燃聚丙烯材料熔体强度差，中空吹塑大型容器、家具等方面时成型困难等问题，同时，又克服了传统阻燃聚丙烯材料拉伸强度差、耐冲击强度差、低温下易脆化等问题。其二、本发明选用的磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂是基本阻燃剂与阻燃协效剂复配而成的膨胀型无卤复合阻燃剂，该阻燃剂集多种阻燃机理于一体，有利于发挥阻燃剂间的协同作用，既可提高材料阻燃性能，同时又可以减少添加量，致使阻燃聚丙烯产品的力学性能及燃烧性能进一步提高，并满足了环保、阻燃要求。其三、通过加入树脂改性剂，使阻燃剂在聚丙烯材料中的分散性得到了显著改善，有效的协调了无卤阻燃聚丙烯材料高强度、高韧性要求。其四、本发明吹塑型阻燃聚丙烯材料氧指数> 32. 6%、垂直燃烧达到UL94 VO级，拉伸强度彡25MPa、断裂伸长率彡150%、弯曲强度彡35MPa，无缺口冲击强度达到彡100KJ/M2，V型缺口冲击强度彡11. 5 KJ/M2，烟密度等级(SDR)为37，既达到了阻燃聚丙烯制品高强度、高韧性要求，同时又满足了材料的阻燃要求。
具体实施例方式
实施例1 组分配比按重量份计是
聚丙烯树脂A100
磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂60. 5
树脂改性剂15
(乙烯醋酸乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物) 抗氧剂0.4
四(β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯紫外线吸收剂1
(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)
光稳定剂1
低聚-[W-[(l，l，3，3-四甲基丁基)_亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基] [2- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]颜料0. 3
加工助剂2
(聚乙烯蜡、硬脂酸钙) 其中，复合阻燃剂的配比按重量分计是
基本阻燃剂60
(聚磷酸铵成炭剂(季戊四醇、淀粉、季戊四醇磷酸盐)三聚氰胺衍生物(三聚氰胺、 三聚氰胺磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐=35 15 10) 燃协效剂(蛭石)0.5
将上述原料经高速混料机混合，再经双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、冷却、切粒而得。双 螺杆挤出机的六段加工温度分别为155 160°C、160 165°C、170 175°C、175 185°C、 175 185°C、155 160°C。实验表明，本实验阻燃聚丙烯料的拉伸强度为26. 5MPa,断裂伸 长率为218. 6%，无缺ロ冲击强度达到彡114KJ/M2，V型缺ロ冲击强度彡13. 5 KJ/M2，弯曲强 度彡36MI^氧指数为32. 1%，水平垂直燃烧实验通过UL-94 VO级，烟密度等级(SDR)为35。
实施例2 组分按重量份计是
聚丙烯树脂A70
聚丙烯树脂B30
复合阻燃剂85
树脂改性剂20
(马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯醋酸乙烯) 抗氧剂1
(四(￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、 硫代ニ丙酸二月桂酷)
紫外线吸收剂0. 3
2-(2 ‘-羟基-3 ‘，5 —二叔丁基苯基)苯并三唑 光稳定剂2
(聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁ニ酸酷，低聚_[ [6-[ (1，1，3，3-四 甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5_三嗪-2，4- ニ基][2バ2，2，6，6_四甲基哌 啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]颜料 0. 5
其它加工助剂3
(聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌) 其中，复合阻燃剂的配合按重量分计是 基本阻燃剂70
(聚磷酸铵成炭剂(ニ季戊四醇、热塑性聚氨酷)三聚氰胺衍生物(三聚氰胺焦磷酸 盐)=60 9. 5 0. 5)
阻燃协效剂15
(分子筛、白度化红磷、有机纳米蒙脱土、高岭土)
将上述原料按重量称取后经高速混料机混合，再经双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、冷 却、切粒而得。双螺杆挤出机的六段加工温度分别为155 160°C、160 165°C、170 175°C、175 185°C、175 185°C、155 160°C。实验表明，本实验阻燃聚丙烯的拉伸强度达到25. 2MPA、断裂伸长率达到166. 7%，无缺口冲击强度达到彡100KJ/M2，V型缺口冲击强度彡11. 5 KJ/M2，弯曲强度彡35MPa氧指数达到34. 0%、水平垂直燃烧达到UL 94 VO级，烟密度等级(SDR)为37。。
实施例3 组分配比按重量份计是
聚丙烯树脂A50
聚丙烯树脂B20
聚丙烯树脂C30
复合阻燃剂40
树脂改性剂3
马来酸酐接枝聚乙烯
抗氧剂2.0
(四(β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、 三[2. 4- 二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯) 紫外线吸收剂2
2-(2 ‘-羟基-3'，5 ‘ —二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑光稳定剂0. 3
癸二酸双(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯
颜料0.05
加工助剂1
(聚乙烯蜡、N，N’ -乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙)其中，复合阻燃剂按重量分计是
基本阻燃剂35
(聚磷酸铵成炭剂(三季戊四醇、尼龙6)三聚氰胺衍生物(三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸
双季戊四醇酯三聚氰胺盐)=25 5 5)
阻燃协效剂5
(粘土、分子筛、蛭石、有机硅)
将上述原料按重量称取后经高速混料机混合，再经双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、冷却、切粒而得。双螺杆挤出机的六段加工温度分别为155 160°C、160 165°C、170 175°C、175 185°C、175 185°C、155 160°C。实验表明，本实验阻燃聚丙烯料的拉伸强度为27. 5MPa，断裂伸长率为367. 3%，无缺口冲击强度达到彡130KJ/M2，V型缺口冲击强度彡14. 5 KJ/M2，弯曲强度彡37. 5ΜΙ^氧指数为30. 0%，水平垂直燃烧实验通过UL-94 VO级， 烟密度等级(SDR)为15。。
实施例4 组分配比按重量份计是
聚丙烯树脂B60
聚丙烯树脂C40
树脂改性剂10
(马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物) 复合阻燃剂75
抗氧剂1. 5(四(β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三[2. 4-二叔丁基苯基] 亚磷酸酯)
紫外线吸收剂1. 5
(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、242'-羟基-3'，5—二叔丁基苯基)苯并三唑) 光稳定剂1. 5
(癸二酸双(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯，低聚-[W-[(l，l，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5_三嗪-2，4- 二基][2-(2，2，6，6_四甲基哌啶基)_氨基]-亚己基-[4- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]] 颜料
其它加工助剂
(聚乙烯蜡、N，N’-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙) 其中，复合阻燃剂按重量分计是 基本阻燃剂
(包覆聚磷酸铵成炭剂(季戊四醇、酚醛树脂) 四醇双磷酸二氢酯三聚氰胺盐)=25 25 15) 阻燃协效剂 (粘土、硼酸锌、纳米蒙脱土、有机硅)
将上述原料按重量称取后经高速混料机混合，再经双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、冷却、切粒而得。双螺杆挤出机的六段加工温度分别为155 160°C、160 165°C、170 175°C、175 185°C、175 185°C、155 160°C。实验表明，本实验电缆料的拉伸强度为 25. 8MPa，断裂伸长率为215. 2%，无缺口冲击强度达到彡108KJ/M2，V型缺口冲击强度彡12. 5 KJ/M2，弯曲强度彡36. 2MPa氧指数为33. 8%，水平垂直燃烧实验通过UL-94 VO级，烟密度等级(SDR)为32。
0. 15 2. 5聚氰胺衍生物G 10聚氰胺、双季戊
权利要求
1. 一种吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于组份配合比例按重量份计是聚丙烯100，磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂40 85，树脂改性剂3 20，颜料0. 05 0. 5，抗氧剂0. 4 2. 0，紫外线吸收剂0. 3 2. 0，光稳定剂0. 3 2. 0，其它加工助剂1. 0 3. 0，其中，聚丙烯是融指0. 3 1. 0g/10min的聚丙烯树脂A，，融指1. 0 3. 0g/10min的聚丙烯树脂B，融指0. 3 1. 5 g/10min的聚丙烯树脂C中的一种或其熔融共混体；磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂是基本阻燃剂与阻燃协效剂的混合物，其配合比例按重量份计是基本阻燃剂阻燃协效剂=35 70 0.5 15，其中，基本阻燃剂是包覆聚磷酸铵、成炭聚合物、 三聚氰胺及其衍生物的混合物，配合比例按重量份计是包覆聚磷酸铵成炭聚合物三聚氰胺及其衍生物=25 60 5 25 0.5 15，其中包覆聚磷酸铵的聚合度大于1000， 阻燃协效剂是白度化微胶囊红磷阻燃剂、分子筛、高岭土、粘土、蛭石、有机化纳米蒙脱土、 硼酸锌、有机硅阻燃剂中的一种或一种以上。
2.如权利要求1所述的吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于树脂改性剂是乙烯醋酸乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或一种以上。
3.如权利要求1所述的吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于抗氧剂是四 (β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、 硫代二丙酸二月桂酯中的一种或一种以上。
4.如权利要求1所述的吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于紫外线吸收剂是2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)、2-(2 ‘-羟基-3'，5—二叔丁基苯基)苯并三唑 (UV328)、2-(2'-羟基-3'，5' - 二叔丁基苯基)_5_氯代苯并三唑(UV327)中的一种。
5.如权利要求1所述的吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于光稳定剂是低聚-[W- [ (1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4- 二基][2- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4- (2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]]、聚(1-羟乙基_2， 2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸双(2，2，6，6-四甲基哌啶)酯中的一种或一种以上。
6.如权利要求1所述的吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其特征在于其它加工助剂是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、N，N’ 一乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或一种以上。
全文摘要
本发明提供一种吹塑型无卤阻燃聚丙烯材料，其组分按重量份计是聚丙烯100份，磷氮系膨胀型无卤复合阻燃剂40～85份，树脂改性剂3～20份，颜料0.05～0.5份，抗氧剂0.4～2.0份，紫外线吸收剂0.3～2.0份，光稳定剂0.3～2.0份，其它加工助剂1.0～3.0份。拉伸强度好、耐冲击强度高、低温性能好，阻燃性能优良，特别适用于中空吹塑成型小型及大型汽车及家具等部件。
文档编号C08K3/34GK102286171SQ20111016718
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者卢国建, 周晓勇, 张帆, 张泽江, 张翔, 李利君, 李碧英 申请人:公安部四川消防研究所