一种高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，是一种工艺简 单、成本低、综合性能好的聚丙烯复合材料，主要应用于家用电器、汽车内外饰等，属于聚合 物改性和加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯因具有较好的加工性能和优异的力学、物理、化学性能，同时质轻价廉，广 泛应用于汽车内外饰、家用电器及电子等行业，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。 然而，由于聚丙烯为碳氢类高分子材料，不耐高温，受热后容易软化而失去其原有功能。同 时，聚丙烯易燃且燃烧时伴随着熔滴现象，容易引起火灾，使其在实际应用中受到很大限 制。因此如何提高其耐热性能、并兼具高的阻燃性成为开发这类材料一个急需解决的问题。
[0003] 有关提高聚丙烯的耐高温性能，已有一些报道，提出了一些解决方案，如添加云母 粉，添加玻纤等。中国专利CN200610028185公开了一种通用耐高温聚丙烯及其制备方法，通 过添加碳酸钙和滑石粉来提高材料的耐热温度。但添加过多的无机粉体后对材料的密度影 响较大，同时材料的阻燃性能得不到保障。
[0004] 空心玻璃微珠是一种微米级新型轻质材料，密度小，导热性差，润滑性较好，填充 到聚丙烯材料中，能够有效的提高材料的马丁耐热温度。聚倍半硅氧烷是一类理想的环境 友好型有机硅阻燃剂，其具有延迟燃烧、放热量少的特点，且与聚合物表面相容性好，燃烧 时不释放挥发性有机成分，能在聚合物表面形成一层致密的陶瓷型碳层，该碳层能隔热、隔 氧、无味且对环境友好。将其引入聚合物中后，热解及燃烧过程主要释放的二氧化硅及其他 含硅产物几乎对环境没有污染，且含硅阻燃聚合物燃烧时少烟低毒、火焰传播速度慢。
[0005] 因此，利用微米级的空心玻璃微珠和纳米级的聚倍半硅氧烷，进行不同尺度粒子 复配，达到改善聚丙烯材料耐热性和提高其阻燃等级的作用，在家用电器和汽车内外饰等 领域将具有重要的实际应用价值。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决 现有技术的上述问题。
[0007] 为了提高聚丙烯复合材料的耐热性能，并解决材料阻燃性差的问题，本发明的技 术方案是在聚丙烯材料的基础配方中加入空心玻璃微珠和聚倍半硅氧烷，在挤出共混过程 中，两种不同尺度的粒子在聚合物基体中复配，达到协同作用，使聚丙烯材料具有优异耐高 温性能的同时，达到抑制材料燃烧的特点。
[0008] -种高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料，按以下重量百分比的原料配制成： 聚丙烯 43~90%， 空心玻璃微珠 0~30%， 有机硅阻燃剂 1~10%，
[0009] 偶联剂 0~3%， 抗氧剂 0.卜丨％， 其他助剂 0~
[0010] 本发明所适用的聚丙烯复合材料体系中，
[0011] 所述的聚丙烯在230°C、2.16kg负荷条件下，熔体流动速率为5~60g/10min。
[0012] 所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯;所述均聚丙烯的结晶度在70%以上，等 规度大于99 %;所述的嵌段共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元摩尔含量为4 ~10%〇
[0013] 所述的空心玻璃微珠主要成分为硼硅酸盐，其粒径范围均为10~250微米，堆积密 度为 0· 1 ~lg/cm3〇
[0014] 所述的有机硅阻燃剂为聚倍半硅氧烷，是一种新型的纳米结构杂化体系，其粒径 范围为1~50nm〇
[0015] 所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的任意一种。
[0016] 所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂;辅 抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
[0017] 所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种混合;辅抗氧剂为618和168 中的一种或两种。
[0018] 所述的其他添加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。
[0019] 上述高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
[0020] (1)按上述重量配比称取原料；
[0021] (2)将各原料置于高速混合器中混合3~5分钟；
[0022] (3)将混合的原料置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190~200 。(：，二区200~210°C，三区210~220°C，四区205~215°C ;整个挤出过程的停留时间为1~2 分钟，压力为12~18MPa，排气真空度达到5~20kPa。
[0023] 本发明的优点是：
[0024] 1、本发明使用不同尺度的空心玻璃微珠与聚倍半硅氧烷在复合材料体系中复配， 使得所制得的聚丙烯复合材料具有优异的耐高温性能和阻燃性能。
[0025] 2、本发明制得的高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料在阻燃剂添加量较小的情况下， 即可获得优异的阻燃效果。
[0026] 3、本发明提出的高耐热无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备工艺简单、生产成本低。
【具体实施方式】
[0027] 下面通过实施例和对比例的方式对本发明作进一步的详细说明，并不因此将本发 明限制在所述的实施例范围之中。
[0028] 实施例1
[0029] 本发明聚丙烯复合材料主要成分包括89.6 %聚丙烯、5 %空心玻璃微珠、2 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及2 %其 它助剂。
[0030] 实施例2
[0031]本发明聚丙烯复合材料主要成分包括84.6 %聚丙烯、10 %空心玻璃微珠、2 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及2 %其 它助剂。
[0032] 实施例3
[0033] 本发明聚丙烯复合材料主要成分包括79.6 %聚丙烯、15 %空心玻璃微珠、2 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及2 %其 它助剂。
[0034] 实施例4
[0035]本发明聚丙烯复合材料主要成分包括85.6 %聚丙烯、10 %空心玻璃微珠、1 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及2 %其 它助剂。
[0036] 实施例5
[0037] 本发明聚丙烯复合材料主要成分包括78.6 %聚丙烯、15 %空心玻璃微珠、3 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及2 %其 它助剂。
[0038] 实施例6
[0039]本发明聚丙烯复合材料主要成分包括73.6 %聚丙烯、20 %空心玻璃微珠、3 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及2 %其 它助剂。
[0040] 实施例7
[0041 ]本发明聚丙烯复合材料主要成分包括71.6 %聚丙烯、20 %空心玻璃微珠、3 %聚倍 半硅氧烷、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.1 %辅抗氧剂DSTP以及