一种无卤阻燃材料及其制备方法与流程

1.本发明属于阻燃材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃材料及其制备方 法，具体为一种可替代阻燃abs的无卤阻燃pp材料及其制备方法。


背景技术：

2.abs材料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物，三种单体 相对含量可任意变化，制成各种性能的树脂。丙烯腈使其耐化学腐蚀、耐热， 提高表面硬度，丁二烯使其具有高弹性和韧性，苯乙烯使其具有热塑性塑料 的加工成型特性；因此被广泛应用于电子电器产品的和工业零配件等领域， 但使用abs的场合往往需要产品具备阻燃性，阻燃型abs材料是abs材料 的一个重要分类，目前国内大部分的阻燃abs都是有卤的，价格高且不环保， 随着阻燃剂添加量的增大，abs材料的力学下降非常明显。
3.聚丙烯(pp)具有优异的机械性能、耐热性能、化学稳定性、电绝缘性，密 度低、价格便宜，具有极高的性价比，被广泛应用于家电、汽车、智能家居、 建筑建材等领域。但pp氧指数只有18％左右，属于易燃材料，在燃烧过程中 会释放大量的热和烟，并且伴有熔滴，极易引燃周围物品，给生命与财产造 成极大伤害。为了避免火灾，很多领域都要求必须具有阻燃性，卤系阻燃剂 阻燃效果优异，但在燃烧过程中会产生大量烟雾和腐蚀性气体，危害人类身 体健康。无卤阻燃剂低烟低毒、环保高效，是比较理想的阻燃剂，但目前现 有的阻燃剂对pp本身机械性能影响较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃材料及其制备方法，本 发明提供的无卤阻燃材料力学性能较好，同时成本较低、环保。
5.本发明提供了一种无卤阻燃材料，以重量份计，包括：
[0006][0007][0008]
优选的，所述阻燃pp颗粒以重量份计，包括：
[0009][0010]
优选的，所述抗静电剂选自月桂酸二乙醇酰胺、n,n-二(羟基乙基)椰油酰 胺中的至少一种；
[0011]
所述润滑剂选自亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸钙、ebs中的一种 或几种。
[0012]
优选的，所述氮磷类阻燃剂为焦磷酸哌嗪系复合阻燃剂；
[0013]
所述抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂。
[0014]
优选的，所述改性中空玻璃微珠为叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂改性的中 空玻璃微珠；
[0015]
所述改性玄武岩纤维为叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂改性的玄武岩纤维。
[0016]
本发明提供了一种上述技术方案所述的无卤阻燃材料的制备方法，包括：
[0017]
将阻燃pp颗粒、改性玄武岩纤维、改性中空玻璃微珠、相容剂和叠氮基 三甲氧基硅烷偶联剂混合后挤出造粒，得到无卤阻燃材料。
[0018]
优选的，所述阻燃pp颗粒的制备方法包括：
[0019]
将pp树脂、氮磷类阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂、抗静电剂和光 稳定剂混合后挤出造粒，得到阻燃pp颗粒。
[0020]
优选的，所述挤出造粒过程中的机筒温度为180～200℃，机头温度为 170～180℃。
[0021]
优选的，所述挤出造粒过程中的机筒温度为170～190℃，机头温度为 170～180℃。
[0022]
优选的，所述改性中空玻璃微珠的制备方法包括：
[0023]
将中空玻璃微珠在叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂中浸渍后干燥，得到改性 中空玻璃微珠；
[0024]
所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：
[0025]
将玄武岩纤维在叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂中浸渍后干燥，得到改性玄 武岩纤维。
[0026]
本发明提供了一种可替代阻燃abs的无卤阻燃pp材料及其制备方法，有 效解决了现有技术中abs材料价格高且不环保，力学下降非常明显的问题， 同时还解决了现有的阻燃剂仍存在对pp本身机械性能影响大的问题。
[0027]
本发明采用两步法制备了一种可替代阻燃abs的无卤阻燃pp材料，第一 步将pp树脂、阻燃剂及其他助剂混合并于双螺杆挤出机中挤出造粒，能使各 原料间混合均匀，得到
分散均匀的阻燃pp颗粒；第二步，将第一步得到的阻 燃pp颗粒与改性玄武岩纤维、改性中空玻璃微珠、相容剂、叠氮基三甲氧基 硅烷偶联剂混合均匀加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，得到分散均匀的可替 代阻燃abs的无卤阻燃pp材料。
[0028]
在本发明中，一方面使叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂穿插在pp与改性玄武 岩纤维、改性中空玻璃微珠填料间隙内长久的发挥作用，提高本产品的尺寸 稳定性；另一方面避免改性中空玻璃微珠和改性玄武岩纤维在双螺杆的剪切 作用下结构被破坏，提高本产品的耐冲击性及耐温阻燃性，改性中空玻璃微 珠的添加可以消除纤维外露现象。
具体实施方式
[0029]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
本发明提供了一种无卤阻燃材料，以重量份计，包括：
[0031][0032][0033]
在本发明中，所述阻燃pp(聚丙烯)颗粒的重量份数优选为65～75份，更 优选为68～72份，最优选为70份。
[0034]
在本发明中，所述阻燃pp颗粒以重量份计，优选包括：
[0035][0036]
在本发明中，所述pp树脂的重量份数优选为40～60份，更优选为45～55份， 最优选为50份。
[0037]
在本发明中，所述pp树脂优选选自均聚pp、共聚pp或共混pp，更优选选 自t30s、z30s、sp179、k8003、s1003中的一种或几种。
[0038]
在本发明中，所述氮磷类阻燃剂的重量份数优选为12～18份，更优选为 14～16
份，最优选为15份。
[0039]
在本发明中，所述氮磷类阻燃剂优选为焦磷酸哌嗪系复合阻燃剂。
[0040]
在本发明中，所述抗滴落剂的重量份数优选为0.2～0.7份，更优选为0.3～0.6 份，最优选为0.4～0.5份。
[0041]
在本发明中，所述抗滴落剂优选为聚四氟乙烯类抗滴落剂。
[0042]
在本发明中，所述阻燃pp颗粒中的叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂的重量份 数优选为3～4份，更优选为3.5份。
[0043]
在本发明中，所述抗氧剂的重量份数优选为0.2～0.8份，更优选为0.3～0.6 份，最优选为0.4～0.5份。
[0044]
在本发明中，所述抗氧剂优选选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245、 抗氧剂1098、dltp、dstp中的一种或几种。
[0045]
在本发明中，所述润滑剂的重量份数优选为1.2～1.8份，更优选为1.4～1.6 份，最优选为1.5份。
[0046]
在本发明中，所述润滑剂优选选自亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酰胺、硬脂 酸钙、ebs中的一种或几种。
[0047]
在本发明中，所述光稳定剂的重量份数优选为0.6～0.9份，更优选为0.7～0.8 份。
[0048]
在本发明中，所述光稳定剂优选选自bad、ops、uv-327、uv-326中的 一种或几种。
[0049]
在本发明中，所述抗静电剂的重量份数优选为0.6～0.9份，更优选为0.7～0.8 份。
[0050]
在本发明中，所述抗静电剂优选选自月桂酸二乙醇酰胺、n,n-二(羟基乙 基)椰油酰胺中的至少一种。
[0051]
在本发明中，所述阻燃pp颗粒的制备方法优选包括：
[0052]
将pp树脂、氮磷类阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂、抗静电剂和光 稳定剂混合后挤出造粒，得到阻燃pp颗粒。
[0053]
在本发明中，所述混合优选为混合均匀；所述制备阻燃pp颗粒过程中的 挤出造粒优选在双螺杆挤出机中进行；所述双螺杆挤出机挤出造粒过程中的 机筒温度优选为180～200℃，更优选为185～195℃，最优选为190℃；机头温度 优选为170～180℃，更优选为175℃。
[0054]
在本发明中，所述改性玄武岩纤维的重量份数优选为11～14份，更优选为 12～13份。
[0055]
在本发明中，所述改性玄武岩纤维优选为叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂改 性的玄武岩纤维；所述改性玄武岩纤维的制备方法优选包括：
[0056]
将玄武岩纤维在叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂中浸渍后干燥，得到改性玄 武岩纤维。
[0057]
在本发明中，所述制备改性玄武岩纤维过程中的浸渍温度优选为 70～80℃，更优选为75℃；浸渍的时间优选为5～10分钟，更优选为6～9分钟， 最优选为7～8分钟；干燥的温度优选为110～130℃，更优选为115～125℃，最优 选为120℃；干燥的时间优选为5～10分钟，更优选为6～9分钟，最优选为7～8分 钟；干燥优选在烘箱中进行。
[0058]
在本发明中，所述改性中空玻璃微珠的重量份数优选为11～14份，更优选 为12～13份。
[0059]
在本发明中，所述改性中空玻璃微珠优选为叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂 改性的中空玻璃微珠；所述改性中空玻璃微珠的制备方法优选包括：
[0060]
将中空玻璃微珠在叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂中浸渍后干燥，得到改性 中空玻璃微珠。
[0061]
在本发明中，所述制备改性中空玻璃微珠过程中的浸渍温度优选为 70～80℃，更优选为75℃；浸渍的时间优选为5～10分钟，更优选为6～9分钟， 最优选为7～8分钟；干燥的温度优选为110～130℃，更优选为115～125℃，最优 选为120℃；干燥的时间优选为5～10分钟，更优选为6～9分钟，最优选为7～8分 钟；干燥优选在烘箱中进行。
[0062]
在本发明中，所述相容剂的重量份数优选为2～4份，更优选为3份。
[0063]
在本发明中，所述相容剂优选选自pp-g-st、pp-g-mah中的至少一种。
[0064]
在本发明中，所述无卤阻燃材料中的叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂的重量 份数优选为3～4份，更优选为3.5份。
[0065]
本发明提供了一种上述技术方案所述的无卤阻燃材料的制备方法，包括：
[0066]
将阻燃pp颗粒、改性玄武岩纤维、改性中空玻璃微珠、相容剂和叠氮基 三甲氧基硅烷偶联剂混合后挤出造粒，得到无卤阻燃材料。
[0067]
在本发明中，所述混合优选为混合均匀；所述制备无卤阻燃材料过程中 的挤出造粒优选在单螺杆挤出机中进行；所述单螺杆挤出机挤出过程中的机 筒温度优选为170～190℃，更优选为175～185℃，最优选为180℃；机头温度优 选为170～180℃，更优选为175℃。
[0068]
本发明采用两步法制备了一种可替代阻燃abs的无卤阻燃pp材料，第一 步将pp树脂、阻燃剂及其他助剂混合并于双螺杆挤出机中挤出造粒，能使各 原料间混合均匀，得到分散均匀的阻燃pp颗粒；第二步，将第一步得到的阻 燃pp颗粒与改性玄武岩纤维、改性中空玻璃微珠、相容剂、叠氮基三甲氧基 硅烷偶联剂混合均匀加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，得到分散均匀的可替 代阻燃abs的无卤阻燃pp材料。在本发明中，一方面使叠氮基三甲氧基硅烷 偶联剂穿插在pp与改性玄武岩纤维、改性中空玻璃微珠填料间隙内长久的发 挥作用，提高本产品的尺寸稳定性；另一方面避免改性中空玻璃微珠和改性 玄武岩纤维在双螺杆的剪切作用下结构被破坏，提高本产品的耐冲击性及耐 温阻燃性，改性中空玻璃微珠的添加可以消除纤维外露现象。
[0069]
对比例1
[0070]
阻燃abs颗粒的成分为(重量份)：吉林石化abs 0215a 60份，国乔高 胶粉60p 12份，十溴二苯醚18份，三氧化二锑6份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧 剂168 0.1份，ebs(n,n'-亚乙基双硬脂酰胺)1份，uv-327 0.5份。
[0071]
制备方法为：将abs树脂与十溴二苯醚、三氧化二锑、抗滴落剂、增韧 剂、抗氧剂、ebs、uv-327混合均匀，于机筒温度200～220℃，机头温度180℃ 下，双螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃abs颗粒。
[0072]
对比例2
[0073]
阻燃abs颗粒的成分为(重量份)：吉林石化abs 0215a 54份，国乔高 胶粉60p 14
份，五溴联苯醚20份，三氧化二锑10份，抗氧剂1010 0.2份，抗 氧剂168 0.1份，乙撑双油酸酰胺2份，uv-327 0.5份。
[0074]
制备方法为：将abs树脂与五溴联苯醚、三氧化二锑、高胶粉、抗氧剂、 乙撑双油酸酰胺、uv-327混合均匀，于机筒温度200～220℃，机头温度180℃ 下，双螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃abs颗粒。
[0075]
对比例3
[0076]
阻燃pp颗粒的成分为(重量份)：78份燕山石化pp k7726h、18份普 赛呋epfr-100a、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、2份ebs、0.5 份uv-327、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺。
[0077]
制备方法为：将k7726h、epfr-100a、抗氧剂、ebs、n,n-二(羟基乙基) 椰油酰胺、uv-327混合均匀，于机筒温度190℃，机头温度175℃下，双螺杆 挤出机挤出造粒，得到阻燃pp颗粒。
[0078]
实施例1
[0079]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：52份pp树脂、16份氮磷类阻 燃剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、 10份改性玄武岩纤维、10份改性中空玻璃微珠、3份叠氮基三甲氧基硅 烷偶联剂。
[0080]
制备方法为：
[0081]
将pp树脂与氮磷类阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、ebs、n,n-二(羟基乙基) 椰油酰胺和光稳定剂混合均匀，于机筒温度190℃，机头温度175℃下，双螺 杆挤出机挤出造粒，得到阻燃pp颗粒。
[0082]
将上述阻燃pp颗粒与改性玄武岩纤维、改性中空玻璃微珠、pp-g-mah和 叠氮基三甲氧基硅烷偶联剂混合均匀加入到单螺杆挤出机中，于机筒190℃， 机头温度180℃挤出造粒，得到无卤阻燃材料；
[0083]
所述改性玄武岩纤维的制备方法为：将玄武岩纤维在叠氮基三甲氧基硅 烷偶联剂中浸渍后干燥，得到改性玄武岩纤维。所述制备改性玄武岩纤维过 程中的浸渍温度为75℃；浸渍的时间为7～8分钟；干燥的温度为120℃；干燥 的时间为7～8分钟；在烘箱中进行干燥处理。
[0084]
所述改性中空玻璃微珠的制备方法为：将中空玻璃微珠在叠氮基三甲氧 基硅烷偶联剂中浸渍后干燥，得到改性中空玻璃微珠。所述制备改性中空玻 璃微珠过程中的浸渍温度为75℃；浸渍的时间为7～8分钟；干燥的温度为 120℃；干燥的时间为7～8分钟；在烘箱中进行干燥处理。
[0085]
实施例2
[0086]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：50份pp树脂、18份氮磷类阻 燃剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、 10份改性玄武岩纤维、10份改性中空玻璃微珠、3份叠氮基三甲氧基硅 烷偶联剂。
[0087]
制备方法同实施例1。
[0088]
实施例3
[0089]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：41份pp树脂、20份氮磷类阻 燃剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、 10份改性玄武岩纤维、10份改性中空玻璃微珠、3份叠氮基三甲氧基硅 烷偶联剂。
[0090]
制备方法同实施例1。
[0091]
实施例4
[0092]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：49份pp树脂、18份氮磷类阻 燃剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、10份改性玄武岩纤维、11份改性中空玻璃微珠、3.5份叠氮基三甲氧基 硅烷偶联剂。
[0093]
制备方法同实施例1。
[0094]
实施例5
[0095]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：47份pp树脂、18份氮磷类阻 燃剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、10 份改性玄武岩纤维、12份改性中空玻璃微珠、4份叠氮基三甲氧基硅烷 偶联剂。
[0096]
制备方法同实施例1。
[0097]
实施例6
[0098]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：46份pp树脂、18份氮磷类阻 燃剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、 10份改性玄武岩纤维、13份改性中空玻璃微珠、4份叠氮基三甲氧基硅 烷偶联剂。
[0099]
制备方法同实施例1。
[0100]
实施例7
[0101]
无卤阻燃材料的成分为(重量份数)：43份pp树脂、18份氮磷类阻燃 剂、0.5份抗滴落剂、5份pp-g-mah、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧 剂168、2份ebs、0.5份光稳定剂、0.5份n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺、 10份改性玄武岩纤维、15份改性中空玻璃微珠、5份叠氮基三甲氧基硅 烷偶联剂。
[0102]
制备方法同实施例1。
[0103]
性能检测
[0104]
按照下表中的测试方法，对实施例和对比例制备的产品进行性能检测， 检测结果如下：
[0105][0106]
以上检测结果表明，实施例制备的无卤阻燃pp材料热变形温度和耐温阻 燃性能、耐冲击等方面明显优于对比例的阻燃材料。本发明实施例制备的阻 燃pp塑料均达到了阻燃ul94等级的v-0，阻燃性能优良，并均可通过ul 746c 的耐水性能测试；拉伸强度均在44mpa之上，最高可达54mpa；弯曲强度均在 55mpa之上，最高可达64mpa；izod缺口冲击强度均在12kj/m2之上，最高可 达17kj/m2；热变形温度远远高于阻燃abs的热变形温度温度，灼热丝温度也 远远高于阻燃abs，具有良好的耐温阻燃性能。
[0107]
由以上检测结果可知，改性玄武岩纤维与改性中空玻璃微珠的加入不仅 能够改善无卤阻燃pp材料的力学性能，提高pp材料的尺寸稳定性，还能够有 效的提高无卤阻燃pp材料的耐温阻燃性能；另外，改性中空玻璃微珠的加入 可以消除纤维外露现象。
[0108]
本发明提供的新材料在一定范围内可以替代阻燃abs，并且在热变形温 度和耐温阻燃性能、耐冲击方面有明显的优势，从而既解决了阻燃abs的环 保问题，又降低了成本。
[0109]
虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说 明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附 权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以 使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本技术的目标、精 神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考 按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱 离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。 因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本技术的限制。