专利名称：一种八溴阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明 属于高分子材料领域，具体涉及一种八溴阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚烯烃因其氧指数仅仅17%_18%，属于易燃物质，在很多电器绝缘材料的使用上，阻燃性能是其应用的前提。在很多电器绝缘材料的使用上，需要使用到挤出级的板材，板材厚度0. 6mm-1. 0mm,这比UL94标准测试样条的最小厚度I. 6mm更薄。如果使用这样的板材裁制的样条127mmX 12. 7mmX0. 6mm参照UL94V-0的测试方法检测阻燃效果，一般很难达到阻燃的要求。聚丙烯的阻燃改性主要通过在聚丙烯中加入阻燃剂使其在燃烧时发生物理化学反应达到阻燃目的。聚丙烯的阻燃剂主要有卤素阻燃系列和无卤阻燃系列，目前主流产品还是以卤素阻燃产品中的溴系阻燃为主。其中八溴醚，又称四溴双酚A(2，3 —二溴丙基)醚，简称BDDP。因其高效阻燃性能广泛应用于聚丙烯阻燃产品中，一般可以满足UL94标准样品为127mmX12.7mmXL6mm的V-O等级标准。因此，需要这样的一款材料，样条127mmX 12. 7mmX0. 6mm参照UL94的测试方法检测达到V-O等级的阻燃效果，来满足市场需求。另外，市场上常用的BDDP为白色粉末状，粒径30iim lOOym，熔点105°C IlO0C左右。在双螺杆挤出机共混改性过程中，容易在混料机内，送料管道中和挤出机进料口等位置发粘结块。造成BDDP加入到聚丙烯材料中不稳定。在结块过程中，BDDP加入到聚丙烯复合材料中的比例就会相应减少，该产品的阻燃稳定性就会降低；当结块到一定程度，从粘壁脱落后进入到双螺杆共混后，该产品的阻燃剂比例瞬时就会相应多出很多，造成共混过程中聚丙烯塑化不良，进一步影响致使生产中断，从而增加生产成本，同时，BDDP瞬时含量增加，致使复合材料熔指提高，影响了该复合材料熔指的稳定性从而影响到下游挤出板材成型工序中板材厚度均匀和阻燃稳定。
发明内容
为了克服现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种八溴阻燃聚丙烯复合材料，该复合材料制得的样件长X宽X高为127mmX12. 7mmX 0. 6mm，参照UL94的测试方法检测能达到V-O等级的阻燃效果，且其阻燃效果稳定、熔指稳定性好。本发明的另一目的在于提供上述八溴阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，该方法易于加工,生产成本较低。本发明是通过以下技术方案实现
一种八溴阻燃聚丙烯复合材料，按重量百分比计，包括如下组分
聚丙烯50% 75%
BDDP15%"30%协效阻燃剂5% 20%
选择性助剂2% 5%
其中，所述聚丙烯为挤出级颗粒状聚丙烯，按照ISO非增强类热塑性塑料测试标准，熔融指数在230°C，2. 16kg载荷条件下为0. 8 3g/10min ；
所述BDDP为原材料经过破碎，筛分程序得到的粒径为2mnT4mm的颗粒状八溴醚。所述协效阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑等锑类氧化物或偏硼酸钡。所述选择性助剂包括工业通用的抗氧剂、润滑剂、吸酸剂或防析出剂中的一种或几种的混合物。所述抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或2，2 ' -亚甲基双(4-甲基_6_叔丁基苯酚)等受阻酚类抗氧剂。所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌等硬脂酸类润滑剂。
所述吸酸剂为Mg0、Ca0、Zn0、Ca (OH) 2等碱或碱性金属氧化物。所述防析出剂为过氧化二异丙苯等交联剂。本发明所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤
a)将部分聚丙烯和选择性助剂在高速混合机内混合，将混合均匀的混合材料通过输送管道送入料站A中，所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的20wt% 50wt% ；
b)分别将BDDP、协效阻燃剂和剩余部分聚丙烯投入不同料站B、C和D中，所述剩余部分聚丙烯占聚丙烯总量的50wt% 80wt% ；
c)在连续计量系统中输入对应料站所用物料的比例A:20wt% 31wt% ；B :15wt% 30wt% ；C :5wt% 20wt% ；D :25wt% 60wt% ；
d)启动连续计量系统，将对应的物料按照步骤(C)中对应的比例要求同时连续加入到双螺杆挤出机进料口；
e)双螺杆挤出机连续造粒，双螺杆挤出机螺杆长径比40:1，螺杆转速45(T500rpm/min，脱挥真空度-0. 08^-0. IMPa ;双螺杆挤出机温度范围100°C 180°C;双螺杆挤出机螺纹元件组合用剪切强的啮合元件和齿形盘。步骤a)所述高速混合机的转速为450rpm/min 550rpm/min,喂料速度为500kg/h 850kg/h，脱挥真空度为-0. 08MPa -0. IMPa0步骤c)和步骤d)中连续计量系统为失重式连续计量系统、皮带式连续计量系统或泵式连续计量系统。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果
本发明制备得到的八溴阻燃聚丙烯复合材料制得的样件长X宽X高为127mmX 12. 7mmX0. 6mm,参照UL94的测试方法检测能达到V-O等级的阻燃效果，满足市场需求，且其阻燃效果稳定、熔指稳定性好，提高了产品质量，降低了生产成本。
图I为实施例I和对比例I的熔指的概率图。图2为实施例2和对比例2的熔指的概率图。图3为实施例3和对比例3的熔指的概率图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
来进一步说明本发明，以下实施例为本发明具体的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。本发明采用生产产品的主要设备
科达高速混合机400L,转速450rpm/min 550rpm/min,喂料速度500kg/h 850kg/h,脱挥真空度-0. 08MPa -0. IMPa.
双螺杆挤出机南京欧立TSE-75D/600-250-40同向 双螺杆挤出机 连续计量系统布拉本达。实施例I :
将IOOkg聚丙烯颗粒(熔融指数(0. 8-1. 5) g/10min)和15kg选择性助剂投入到高速混合机内混合30s 共混合20次，将混合物料管道输送到投料站A中，连续操作保证投料站A中物料不断料；将3吨BDDP (颗粒状2mm-4mm)、l吨三氧化二锑和3. 7吨聚丙烯分别投入到投料站B、C和D中；在失重式连续计量系统中设定A、B、C、D投料站对应的失重式计量秤a、b、c、d比例分别为23%、30%、10%、37% ;启动失重式计量秤a、b、C、d，将对应的物料按照上述步骤中对应的比例要求按照650kg/h的速度同时连续加入到TSE-7 双螺杆挤出机进料口 ；双螺杆挤出机各温区温度设定100°C、160°C、180°C、180°C、180°C、180°C、170 V、160 V、180 V、180 V，双螺杆挤出机螺杆长径比40 :1，螺杆转速500rpm，脱挥真空度-0. 09MPa，连续挤出造粒；生产中途每隔约36min取样一次，共取样25次。检测样品熔指和燃烧等级，测试结果如表I所示，熔指的概率图如图I所示。对比例I :
BDDP采用市场上常用的白色粉末状八溴醚，粒径30 ii m 100 ii m，其余同实施例I，测试结果如表I所示，熔指的概率图如图I所示。实施例2
将75kg聚丙烯颗粒(熔融指数(2-3) g/10min), IOkg选择性助剂和15kg滑石粉(1250目)投入到高速混合机内混合30s 共混合20次，将混合物料管道输送到投料站A中，连续操作保证投料站A中物料不断料；将I. 5吨BDDP (颗粒状2mm-4mm)、0. 5吨三氧化二锑和6吨聚丙烯分别投入到投料站B、C和D中；在失重式连续计量系统中设定A、B、C、D投料站对应的失重式计量秤a、b、C、d比例分别为20%、15%、5%、60% ;启动失重式计量秤a、b、C、d，将对应的物料按照上述步骤中对应的比例要求按照850kg/h的速度同时连续加入到TSE-75D双螺杆挤出机进料口 ；双螺杆挤出机各温区温度设定100°C、160°C、180°C、180°C、180°C、180°C、170°C、160°C、180°C、180°C，双螺杆挤出机螺杆长径比40 :1，螺杆转速550rpm，脱挥真空度-0. IMPa，连续挤出造粒；生产中途每隔约28min取样一次，共取样25次。检测样品熔指和燃烧等级，测试结果如表2所示，熔指的概率图如图2所示。对比例2
BDDP采用市场上常用的白色粉末状八溴醚，粒径30 ii m 100 ii m，其余同实施例2，测试结果如表2所示,熔指的概率图如图2所示。实施例3
将IOOkg聚丙烯颗粒(熔融指数(I. 2-2. 2) g/10min), 20kg选择性助剂和4kg黑色色母粒投入到高速混合机内混合30s 共混合25次，将混合物料管道输送到投料站A中，连续操作保证投料站A中物料不断料；将2. 4吨BDDP (颗粒状2mm-4mm)、2吨三氧化二锑和2. 5吨聚丙烯分别投入到投料站B、C和D中；在泵式连续计量系统中设定A、B、C、D投料站对应的泵式计量秤a、b、c、d比例分别为31%、24%、20%、25% ;启动泵式计量秤a、b、C、d，将对应的物料按照上述步骤中对应的比例要求按照500kg/h的速度同时连续加入到TSE-75D双螺杆挤出机进料口 ；双螺杆挤出机各温区温度设定100°C、1600C、1800C、1800C、180°C、180°C、170°C、160°C、180°C、180°C，双螺杆挤出机螺杆长径比40 : 1，螺杆转速450rpm，脱挥真空度-0. 08MPa，连续挤出造粒；生产中途每隔约48min取样一次，共取样25次。检测样品熔指和燃烧等级，测试结果如表3所示，熔指的概率图如图3所示。对比例3
将50kg聚丙烯颗粒(熔融指数(I. 2-2. 2) g/10min),5kg选择性助剂,4kg黑色色母粒,24kg BDDP (颗粒状20kg三氧化二铺投入到高速混合机内混合30s,通过泵式计量秤以500kg/h的速度连续加入到TSE-7 双螺杆挤出机进料口，其余同实施例3，测试结果如表3所示，熔指的概率图如图3所示。各性能测试标准
熔融指数按照ISO非增强类热塑性塑料测试标准，在230°C，2. 16kg载荷条件下测试。燃烧测试参照UL94V-0的测试方法，使用的样件长X宽X高为127mmX 12. 7mmX 0.6mm。对于样条测试结果满足以下所有条件，认为此样条满足UL94 V-O等级，标记为0K，否则标记为NG。条件I :没有任何样品在测试火焰拿走之后，仍然有火苗燃烧超过10秒；
条件2 :对于每套5件样品，10次点燃后，带火苗的燃烧的总时间超过50秒；
条件3 :没有任何样品一直烧到夹具上(包括有火苗的燃烧和发红的燃烧)；
条件4 :没有任何样品，燃烧融化的液滴滴下点燃了下面12''处的棉花；
条件5 :没有任何样品，在第二次移走测试火焰之后，持续发红燃烧超过30秒。表I实施例I和对比例I中25次样品的测试结果
权利要求
1.一种八溴阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分 聚丙烯50% 75% BDDP15%"30% 协效阻燃剂5% 20% 选择性助剂2% 5% 其中，所述聚丙烯为挤出级颗粒状聚丙烯，按照ISO非增强类热塑性塑料测试标准，熔融指数在2300C，2. 16kg载荷条件下为O. 8 3g/10min ； 所述BDDP为原材料经过破碎，筛分程序得到的粒径为2mnT4mm的颗粒状八溴醚。
2.根据权利要求I所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述协效阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑或偏硼酸钡。
3.根据权利要求I所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述选择性助剂包括抗氧剂、润滑剂、吸酸剂或防析出剂中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或2，2 ' -亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述吸酸剂为MgO、CaO、ZnO或Ca (OH) 2 ;所述防析出剂为过氧化二异丙苯。
5.根据权利要求I所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括0% 10%的填充剂和着色剂。
6.根据权利要求5所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填充剂为滑石粉，所述着色剂为色粉。
7.权利要求1-6任一项所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 a)将部分聚丙烯和选择性助剂在高速混合机内混合，将混合均匀的混合材料通过输送管道送入料站A中，所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的20wt% 50wt% ； b)分别将BDDP、协效阻燃剂和剩余部分聚丙烯投入不同料站B、C和D中，所述剩余部分聚丙烯占聚丙烯总量的50wt% 80wt% ； c)在连续计量系统中输入对应料站所用物料的比例A:20wt% 31wt% ；B :15wt% 30wt% ；C :5wt% 20wt% ；D :25wt% 60wt% ； d)启动连续计量系统，将对应的物料按照步骤(C)中对应的比例要求同时连续加入到双螺杆挤出机进料口； e)双螺杆挤出机连续造粒，双螺杆挤出机螺杆长径比40:1，螺杆转速45(T500rpm/min，脱挥真空度-O. 08^-0. IMPa ;双螺杆挤出机温度范围100°C 180°C;双螺杆挤出机螺纹元件组合用剪切强的啮合元件和齿形盘。
8.根据权利要求7所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a)所述高速混合机的转速为450rpm/min 550rpm/min,喂料速度为500kg/h 850kg/h,脱挥真空度为-O. 08MPa -O. IMPa0
9.根据权利要求7所述的八溴阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c)和步骤d)中连续计量系统为失重式连续计量系统、皮带式连续计量系统或泵式连续计量系统。
全文摘要
本发明公开了一种八溴阻燃聚丙烯复合材料，按重量百分比计，包括聚丙烯 50%~75%，BDDP15%~30%，协效阻燃剂5%~20%，选择性助剂2%~5%。其制备方法是将部分聚丙烯和选择性助剂在高速混合机内混合，将混合均匀的混合材料通过输送管道送入料站A中；分别将BDDP、协效阻燃剂和剩余部分聚丙烯投入不同料站B、C和D中；在连续计量系统中输入对应料站所用物料的比例；启动连续计量系统，将对应的物料按照对应的比例要求同时连续加入到双螺杆挤出机进料口进行连续造粒。本发明得到的复合材料制得的样件长×宽×高为127mm×12.7mm×0.6mm，参照UL94的测试方法检测能达到V-0等级的阻燃效果，满足市场需求，且其阻燃效果稳定、熔指稳定性好，提高了产品质量，降低了生产成本。
文档编号C08K13/02GK102964682SQ20121050480
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者王培武, 钱永红, 王大中, 宁凯军, 叶南飚, 吴博, 何威, 张引龙, 夏建盟 申请人:金发科技股份有限公司, 上海金发科技发展有限公司