专利名称：一种高性能阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种对聚丙烯(PP)有阻燃作用的含卤素大分子阻燃剂的配制及其用于制备高性能阻燃聚丙烯复合材料的制备方法。
背景技术：
聚丙烯(PP)是全球产量最大的树脂之一，具有生产成本低、综合力学性能好、无毒、质轻、耐腐蚀、电性能好、易加工、易回收等诸多优点，它门被广泛用于包装、纺织品、建材、汽车、电子/电气、办公用品等很多行业。随着PP聚合技术的不断发展，PP材料的力学性能和光洁性等都得到了更大提高，从而被更广泛用于家电、汽车、民用建筑等行业。但由于PP属易燃材料，其氧指数((LOI)只有17. 4 18. 5，燃烧时产生大量的熔滴，极易传播火焰，使其应用受到了很大程度的限制。近年来国家愈来愈重视合成材料的阻 燃问题，特别是对家用电器、航空、汽车等行业所用的塑料配件都提出了阻燃化的要求。PP属易燃材料，随着它在这些行业用量的增加，由此而隐藏的火灾危险性也越来越大，因此赋予PP材料阻燃性能就显得十分重要和必要了，这也是目前有关PP阻燃化研究十分活跃的重要原因之一。然而，不管是有机阻燃剂和无机阻燃剂，对于聚丙烯阻燃来说都有很大的局限性。目前的有机阻燃剂大都是小分子的含卤、氮、磷化合物，和PP基体的相容性较差，在使用过程中有析出、迁移现象，而且对材料的力学性能也有不良影响；无机阻燃剂对聚丙烯阻燃时需要的添加量很大，从而严重地影响了材料的力学性能。鉴于上述分析，只追求阻燃性能而不考虑力学性能所得到的阻燃聚丙烯是没有实际应用价值的。既具有阻燃性又有良好的力学性能的聚丙烯材料是人们努力的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。通过选择不同卤素含量的大分子，使其既具有阻燃性，又具有相容性，从而能使阻燃复合后的聚丙烯既具有良好的阻燃性，又具有较高的抗冲击性能。本发明的思路是，采用不同卤素含量的卤化聚丙烯混合物作为大分子阻燃剂不仅起到阻燃作用，而且低卤素含量的卤化聚丙烯可以起到乳化作用而增加聚丙烯与卤化聚丙烯的相容性。由于大分子阻燃剂与聚丙烯相容性较好，该阻燃剂、协同剂与聚丙烯熔融复合而形成的复合材料在使用过程中不会发生阻燃剂析出和迁移现象，与均聚丙烯相比其阻燃性显著提高，同时还不降低聚丙烯的抗冲击性能。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
本发明的高性能阻燃聚丙烯复合材料，其组成为聚丙烯70-80份，含卤素大分子混合物20-30份，稳定剂1-2份，协同剂5-10份。本发明所述的含卤素大分子为两类含卤素大分子一是氯化聚丙烯，二是溴化聚丙烯；两类含卤素大分子可单独使用，也可混合使用，所含卤素的量是不同的。
本发明所述聚丙烯为均聚聚丙烯。本发明所述的稳定剂为硬脂酸铅。本发明所述的协同剂为三氧化二锑。本发明所述含齒素大分子中齒素的重量 百分含量为20_60%。本发明所述含卤素大分子混合物是由15%_25%氯含量的聚丙烯和25%_35%氯含量的聚丙烯和45%-55%氯含量的聚丙烯和55%-65%氯含量聚丙烯的混合物，或是15%_25%溴含量的聚丙烯或/和25%-35%溴含量的聚丙烯和45%-55%溴含量的聚丙烯和55%_65%溴含量聚丙烯混合物，或是含氯和含溴聚丙烯的混合物。本发明生产高性能阻燃聚丙烯复合材料的制备方法是将聚丙烯，卤素大分子混合物、稳定剂和协同剂按比例加入混炼机中，于170-185°C熔融混炼lOmin。本发明将得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试，压制条件为175°C、20 MPa热压6 min，室温10 MPa冷压10 min。由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性
1、所制备的高性能阻燃聚丙烯复合材料抗冲击强度提高70%以上；
2、制备出的高性能阻燃聚丙烯复合材料的氧指数提高60%以上；
3、复合材料在使用过程中不会因阻燃剂析出和迁移而使性能劣化。
具体实施例方式本发明由以下实施例的方式进一步详细说明，但是，本发明不局限以下实施例。实施例I
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯80份，含卤素大分子阻燃剂20份，协同剂5份，稳定剂I份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为2微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其组成是5份含氯量为20%的氯化聚丙烯、5份含氯量为30%的氯化聚丙烯、10份含氯量为50%的氯化聚丙烯。制备方法是将聚丙烯80份，含齒素大分子阻燃剂20份，协同剂5份，稳定剂I份各组分加入公知的混炼机中，于185°C下熔融混炼lOmin。将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为1800C >20 MPa热压6 min，室温、IOMPa冷压10 min。实施例2
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯80份，含卤素大分子阻燃剂20份，协同剂5份，稳定剂I份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为5微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其组成是2份含氯量为20%的氯聚丙烯、3份含氯量为30%的氯聚丙烯、5份含氯量为50%的氯聚丙烯、10份含氯量为60%的氯聚丙烯。制备方法是将上述聚丙烯80份，含齒素大分子阻燃剂20份，协同剂5份，稳定剂I份各组分于185°C下在混炼机中熔融混炼lOmin。
将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为1800C >20 MPa热压6 min，室温、IOMPa冷压10 min。实施例3
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯75份，含卤素大分子阻燃剂25份，协同剂7份，稳定剂I. 5份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为7微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其组成是2份含氯量为20%的氯化聚丙烯、2份含氯量为30%的氯化聚丙烯、5份含氯量为50%的氯化聚丙烯、16份含氯量为60%的氯化聚丙烯。制备方法是将上述聚丙烯75份，含齒素大分子阻燃剂25份，协同剂7份，稳定剂 I.5份各组分于180°C下在混炼机中熔融混炼lOmin。将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为180°C、20 MPa热压6 min，室温、10 MPa冷压10 min。实施例4
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯70份，含齒素大分子阻燃剂30份，协同剂10份，稳定剂2份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为9微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含氯量不同的氯化聚丙烯混合物，其组成是2份含氯量为20%的氯化聚丙烯、3份含氯量为30%的氯化聚丙烯、5份含氯量为50%的氯化聚丙烯、20份氯量为60%的氯化聚丙烯。制备方法是将上述聚丙烯70份，含卤素大分子阻燃剂30份，协同剂10份，稳定剂2份各组分于175°C下在混炼机中熔融混炼lOmin。将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为180°C、20 MPa热压6 min，室温、10 MPa冷压10 min。实施例5
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯80份，含卤素大分子阻燃剂20份，协同剂5份，稳定剂I份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为10微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含溴量不同的溴化聚丙烯混合物，其组成是2份含溴量为20%的溴化聚丙烯、3份含溴量为30%的溴化聚丙烯、5份含溴量为50%的溴化聚丙烯、10份含溴量为60%的溴化聚丙烯。制备方法是将上述聚丙烯80份，含齒素大分子阻燃剂20份，协同剂5份，稳定剂I份各组分于180°C下在混炼机中熔融混炼lOmin。将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为1800C >20 MPa热压6 min，室温、IOMPa冷压10 min。实施例6
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯70份，含卤素大分子阻燃剂30份，协同剂10份，稳定剂I. 5份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为11微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。
所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含溴量不同的溴化聚丙烯混合物，其组成是2份含溴量为20%的溴化聚丙烯、3份含溴量为30%的溴化聚丙烯、5份含溴量为50%的溴化聚丙烯、20份含溴量为60%的溴化聚丙烯。制备方法是将上述聚丙烯70份，含卤素大分子阻燃剂30份，协同剂10份，稳定剂I. 5份各组分于175°c下在混炼机中熔融混炼lOmin。将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为180°C、20 MPa热压6 min，室温、10 MPa冷压10 min。实施例7
本实施例所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料是由以下重量份数的原料制成聚丙烯70份，含卤素大分子阻燃剂30份，协同剂10份，稳定剂I. 5份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯，所述的协同剂是粒径为12微米的三氧化二锑，所述的稳定剂为硬脂酸铅。所述的含卤素大分子阻燃剂是一种含溴量不同的溴化聚丙烯和氯量不同的氯化聚丙烯的混合物，其组成是2份含溴量为20%的溴化聚丙烯、3份含氯量为30%的氯化聚丙烯、5份含氯量为50%的氯化聚丙烯、20份含溴量为60%的溴化聚丙烯。制备方法是将上述聚丙烯70份，含卤素大分子阻燃剂30份，协同剂10份，稳定剂I. 5份各组分于175°C下在混炼机中熔融混炼lOmin。将上述所得到的复合材料在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为180°C、20 MPa热压6 min，室温、10 MPa冷压10 min。空白例
用纯聚丙烯于175°C下在混炼机中熔融混炼IOmin后，在平板硫化机上制成尺寸为400X400X4 mm的样片用于性能测试。压制条件为180°C、20 MPa热压6 min，室温、10MPa 冷压 10 min。以上各实施例中的高性能阻燃聚丙烯复合材料性能列表如下
权利要求
1.一种高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于是由以下重量份数的原料制成■ 聚丙烯70-80份，含卤素大分子混合物20-30份，稳定剂1-2份，协同剂5_10份。
2.根据权利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的含卤素大分子为两类含齒素大分子一是氯化聚丙烯，二是溴化聚丙烯；两类含齒素大分子可单独使用，也可混合使用，所含卤素的量是不同的。
3.根据权利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述聚丙烯为均聚聚丙火布。
4.根据权利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的稳定剂为硬脂酸铅。
5.根据权利要求I所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的协同剂为二氧化二铺。
6.根据权利要求2所述的高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述含卤素大分子中齒素的重量百分含量为20-60%。
7.根据权利要求2所述高性能阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述含卤素大分子是由为15%-25%氯含量的聚丙烯和25%-35%氯含量的聚丙烯和45%_55%氯含量的聚丙烯和55%-65%氯含量聚丙烯，或是15%-25%溴含量的聚丙烯或/和25%_35%溴含量的聚丙烯和45%-55%溴含量的聚丙烯和55%-65%溴含量聚丙烯，或是含氯和含溴聚丙烯的混合物。
8.—种生产权利要求I所述高性能阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于将聚丙烯，卤素大分子混合物、稳定剂和协同剂按比例加入混炼机中，于170-185 熔融混炼IOmin0
全文摘要
本发明公开的一种高性能阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法是由以下重量份数的原料制成聚丙烯70-80份，含卤素大分子混合物20-30份，稳定剂1-2份，协同剂5-10份。本发明采用不同含卤素量的卤化聚丙烯混合物作为大分子阻燃剂不仅起到阻燃作用，而且低卤素含量的卤化聚丙烯可以起到乳化作用而增加聚丙烯与卤化聚丙烯的相容性。由于大分子阻燃剂与聚丙烯相容性较好，该阻燃剂、协同剂与聚丙烯熔融复合而形成的复合材料在使用过程中不会发生阻燃剂析出和迁移现象，与均聚丙烯相比其阻燃性显著提高，同时还不降低聚丙烯的抗冲击性能。
文档编号C08L23/28GK102875902SQ201210425149
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者况成承, 刘翠云, 梁万军, 张玉清, 周宝森, 赫玉欣, 曹豫新, 席志武, 王胜利, 黑云志, 李中新 申请人:中国石油化工股份有限公司