一种无卤阻燃聚丙烯板材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无卤阻燃聚丙烯板材料及制备方法，属于高分子材料范畴内通用 塑料中聚丙烯塑料改性技术领域。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯（简称PP)是石油裂解产物丙烯聚合而成，是一种无毒无臭无味、半透明乳 白色、高结晶非极性的聚合物。聚丙烯的结晶度高，结构规整，具有良好的机械强度、力学性 能、耐热性、化学稳定性、介电性、绝缘性、加工成型性。
[0003] 聚丙烯有着广范的市场应用，其中用来挤出板材是一个重要的领域，而阻燃板材 又是将聚丙烯阻燃改性后挤出板材中不可缺少的重要品种，这种阻燃聚丙烯板材可用于计 算机房装饰板、货运车厢体、半导体无尘室挡板、保温室隔板、吊顶扣板、脚手架踏板、建筑 模板、料仓衬板、储货架板、电工面板、家用电器背板、周转箱板。
[0004] 阻燃聚丙烯板材以往多用有机溴系阻燃剂与三氧化二锑体系及其他助剂共混于 聚丙烯中或以无机氢氧化物类阻燃剂及其他助剂共混于聚丙烯中经熔融挤出造粒后再经 挤出制取。但以前者方法获得的板材因含某些溴化物及重金属在发挥阻燃效能时发烟量 大、产生大量有毒有腐蚀气体、释放出一些致癌物质、造成环境污染、同时对人体健康产生 危害而被制约，后者方法获取的板材因无机氢氧化物添加量过大，与聚丙烯的相容性差，使 得机械强度和力学性能有较大幅度的降低，而直接影响到加工性能和使用性能。
[0005] 近年来采用无卤阻燃作为新型阻燃技术应用于聚丙烯发展较快，这种无卤阻燃剂 由含有磷氮化合物复合构成，阻燃机理是受热燃烧过程中通过热分解，含磷化物释放出磷 酸和不燃性气体，前者积聚在聚丙烯熔体表面形成酸性阻隔膜层、后者稀释空气中的氧，含 氮化合物起着发泡剂和焦炭增强剂的作用，而磷酸则是焦化的催化剂，促使聚丙烯燃烧表 面产生的含氧有机化合物和不饱和有机化合物炭化，形成一层多孔性致密保护膜，起到隔 热和隔氧作用，能中止燃烧的链锁反应。无卤阻燃聚丙烯其优点是阻燃效果好、抑制生烟 量、无卤无毒无腐蚀有害气体产生，阻燃剂添加量相对较少。其不足之处是无卤阻燃剂体系 在聚丙烯中由于极性差异导致相容性不好、其结果是易团聚而分散性差，另外体系中因炭 源水解导致湿稳定性下降而易迀移，这些缺陷最终使得阻燃效率降低、整体性能变劣。
[0006]目前有无卤阻燃聚丙烯产品在电子电气应用，但鲜见无卤阻燃聚丙烯用于挤出板 材。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种解决上述现有技术性能不足之处的无 卤阻燃聚丙烯板材材料。本发明得到的一种无卤阻燃聚丙烯板材料，经挤出机压板可制 3~6mm板材，这种板材具有良好的阻燃效果、外观平整、机械强度高、易于成型加工、成本 低廉的特点。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：无卤阻燃聚丙烯板材料，由下列 各重量份的原料制备而成：
[0009] 聚丙烯55~70重量份、复合型磷氮阻燃剂22~32重量份、阻燃协效剂1~5重 量份、成炭协效剂1~6重量份、极性改进剂2~7重量份、抗氧剂0. 3~0. 9重量份、加工 助剂0. 3~I. 0重量份。
[0010] 所述聚丙烯为熔体流动速率为0. 2~5g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的 一种或多种。较优选的是熔体流动速率为〇. 3~3g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的 一种或多种。更优选的是恪体流动速率为0. 5~2g/10min的均聚聚丙稀和共聚聚丙稀中 的一种或多种。本发明所述聚丙烯熔体流动速率的测试条件为：230°C的试验温度，2. 16Kg 的负荷。
[0011] 所述复合型磷氮阻燃剂为含有磷氮两元素的混合物，其中磷含量多22%、氮含量 彡 20%〇
[0012] 所述阻燃协效剂为硅铝酸钠钙、硅铝酸钠钾、铝硅酸钠、海相沉积硅藻土、陆相沉 积硅藻土、钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、锂基蒙脱土、镁基蒙脱土中的一种或多种。较优选的是 硅铝酸钠钙、陆相沉积硅藻土、钠基蒙脱土、锂基蒙脱土中的一种或多种。更优选的是硅铝 酸钠钙、钠基蒙脱土中的一种或多种。
[0013] 所述成炭协效剂为超支化多羟基聚酰胺酯、超支化多羟基聚胺酯、超支化聚己内 酰胺、超支化聚庚内酰胺、超支化聚辛内酰胺、超支化三嗪类化合物、甲基纤维素、乙基纤维 素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。较优选的是超支化多羟基聚酰胺酯、超支化聚己内 酰胺、超支化聚辛内酰胺、超支化三嗪类化合物、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。更优 选的是超支化聚己内酰胺、超支化三嗪类化合物中的一种或多种。
[0014] 所述极性改进剂为乙烯丙烯酸共聚物、乙烯乙酸乙酯共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸、 聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩 水甘油酯中的一种或多种。较优选的是乙烯丙烯酸共聚物、聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接 枝丙烯酸、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或多种。更优选的是乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯接 枝马来酸酐中的一种或多种。
[0015] 所述抗氧剂为(6-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四 [0-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、3, 3-硫代二丙酸二月桂醇酯、3， 3_硫代丙酸硬脂醇酯、（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四 醇二亚磷酸酯、2, 2' -亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（、2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、 双（2, 4,6_三叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、三硬脂基山梨糖醇三亚磷酸酯中的一种 或几种。较优选的是0 _ (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[P - (3, 5 - 二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、3, 3-硫代二丙酸二月桂醇酯、（2,4-二叔丁基 苯基）亚磷酸三酯、双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。更优 选的是四[0 - (3, 5 -二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、3, 3-硫代二丙酸二月桂 醇酯、（2,4_二叔丁基苯基）亚磷酸三酯中的一种或几种。
[0016] 所述加工助剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰 胺、山嵛酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双月桂酸酰胺中的一种或多种。 较优选的是硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、 乙撑双油酸酰胺中的一种或多种。更优选的是硬脂酸锌、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺中的 一种或多种。
[0017] 本发明为了达到目的所采用的制备方法由以下步骤构成：
[0018] (1).按重量份称取聚丙烯、复合型磷氮阻燃剂、阻燃协效剂、成炭协效剂、极性改 进剂、抗氧剂、加工助剂加入高速搅拌机中预混。预混时间为2~4min、高速搅拌机转速为 450 ~550rpm〇
[0019] (2).双螺杆挤出机温度为160~210°C、转速为350~450转/min，将混合料置于 双螺杆挤出机料斗内放出，以双螺杆挤出机挤出带条，经过水冷却后风干切粒后制得无卤 阻燃聚丙烯板材料。
[0020] 本发明的实施可得到一种无卤阻燃聚丙烯板材料，经挤出机压板可制3~6_板 材，这种板材具有良好的阻燃效果、外观平整、机械强度高、易于成型加工、成本低廉的特 点。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。该 领域的技术熟练人员根据本发明机理标示对本发明作出的调整或修改仍属于本发明的保 护范围。本发明以下实施例是对本发明的详细表述。
[0022] 实施例1
[0023] 聚丙烯（熔体流动速率为0? 5g/10min)57. 8重量份、复合型磷氮阻燃剂30重量 份、阻燃协效剂（钠基蒙脱土）3重量份、成炭协效剂（超支化聚己内酰胺）3重量份、极性 改进剂（聚丙烯接枝马来酸酐）3重量份、抗氧剂（四[(6-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基） 丙酸]季戊四醇酯、3,3_硫代二丙酸二月桂醇酯和三（2,4_二叔丁基苯基）亚磷酸酯按重 量比0.5:0. 5:1)0. 6重量份、加工助剂（硬脂酸锌、芥酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺按重量比 1: 1:1) 0. 6重量份。加入高速搅拌机中转速为500rpm混合3min后放出。将混合均勺的料置 于双螺杆挤出机料斗内放出，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度设置170~175°C，二区 温度设置为178~185°C，三区温度设置为180~188°C，四区温度设置为190~195°C，五 区温度设置为190~195°C，六区温度设置为198~205°C，七区温度设置为200~210°C， 八区温度设置为190~195°C，主机转速设置为350~400转/min ;经过挤出入水槽再拉条 后冷却、鼓风吹干表面水份、切粒即得无卤阻燃聚丙烯板材料。
[0024] 实施例2
[0025] 聚丙烯（熔体流动速率为0. 5g/10min) 60. 8重量份、复合型磷氮阻燃剂29重量 份、阻燃协效剂（钠基蒙脱土）3重量份、成炭协效剂（超支化聚己内酰胺）3重量份、极性 改进剂（聚丙烯接枝马来酸酐）3重量份、抗氧剂（四[(6-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基） 丙酸]季戊四醇酯、3,3_硫代二丙酸二月桂醇酯和三（2,4_二叔丁基苯基）亚磷酸酯按重 量比0.5:0. 5:1)0. 6重量份、加工助剂（硬脂酸锌、芥酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺按重量比 1: 1:1) 0. 6重量份。加入高速搅拌机中转速为500rpm混合3min后放出。将混合均勺的料置 于双螺杆挤出机料斗内放出，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度设置170~175°C，二区 温度设置为1