一种食品级阻燃聚丙烯及其制备方法与流程

本发明涉及塑料加工的，具体涉及一种食品级阻燃聚丙烯及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯通常为半透明无色固体，无臭无毒，由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。其密度为0.90g/cm3，是最轻的通用塑料；耐腐蚀，抗张强度可以达到30mpa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。同时其价格低廉，加工性能优异，已成为五大通用合成树脂中增长速度最快、新品开发最为活跃的品种。但是聚丙烯有一个缺点，也可以说是大部分树脂产品都具有的缺点，那就是不阻燃，通常需要达到阻燃效果，那么必须得添加阻燃剂。目前，常规的添加剂都具有部分的毒性，不能作为食品级聚丙烯的添加成分，因此，首先得开发一种食品级的阻燃剂，在通过不同的配比，以及与其他成分的复合，来达到阻燃，同时提高其力学性能的效果。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：针对上述的技术问题，本发明的目的是提供一种食品级阻燃聚丙烯及其制备方法，本发明采用将磷酸将含磷元素接枝到月桂醇上，再与尿素反应制备出食品级阻燃剂，磷化月桂醇能与聚丙烯作用，促进炭化物的生成，而氮化硼可以使体系膨胀发泡，对炭化层的形成也有促进作用，形成多孔泡沫炭层，从而达到协同阻燃的效果。

2、技术方案：一种食品级阻燃聚丙烯，以重量百分比计，包括以下成分：聚丙稀：60-90wt.％；食品级阻燃剂：5-15wt.％；食品级氮化硼：5-10wt.％；食品级加工助剂：0.5-2wt.％。优选的，上述食品级阻燃聚丙烯，以重量百分比计，包括以下成分：聚丙稀：70-80wt.％；食品级阻燃剂：6-10wt.％；食品级氮化硼：7-9wt.％；食品级加工助剂：1-1.5wt.％。

3、优选的，所述食品级阻燃剂的制备如下：

4、s1：将月桂醇加热至120℃，至其全部变为透明熔融状态后，加入n,n-二甲基甲酰胺，混合均匀；

5、s2：滴加磷酸，滴加速度控制在5s/滴，滴加完毕后升温至150℃，反应3h；

6、s3：降温至100℃，加入尿素，磁力搅拌2h；

7、s4：降至室温，抽滤，除去体系中的n,n-二甲基甲酰胺；

8、s5：用热乙醇反复洗涤，过滤，在65℃下真空干燥即得食品级阻燃剂。

9、优选的，所述月桂醇、磷酸和尿素的摩尔比为1:(6-7):(24-25)。

10、优选的，所述食品级加工助剂为单硬脂酸甘油酯、微晶石蜡、油酸山梨坦和硬脂酸钙中的一种或几种。

11、优选的，所述食品级阻燃剂、食品级氮化硼和食品级加工助剂的粒径均≤3μm。

12、上述食品级阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤1：将聚丙稀、食品级阻燃剂、食品级氮化硼和食品级加工助剂混合均匀；

14、步骤2：采用双螺杆挤出机进行挤出造粒；

15、步骤3：采用注塑机进行注塑成样条即得。

16、优选的，所述双螺杆挤出机造粒温度为180℃～220℃；螺杆转速为35r/min。

17、有益效果：

18、1、本发明采用将磷酸将含磷元素接枝到月桂醇上，再与尿素反应制备出食品级阻燃剂，磷化月桂醇和氮化硼在高温下表面形成膨涨性焦炭层，磷化月桂醇起着隔热阻氧保护层的作用，氮化硼起着发泡剂和焦炭增强剂的作用。

19、2、本发明中磷化月桂醇能与聚丙烯作用，促进炭化物的生成，而氮化硼可以使体系膨胀发泡，对炭化层的形成也有促进作用，形成多孔泡沫炭层，从而达到协同阻燃的效果。

20、3、本发明中氮化硼对于聚丙烯还具有力学增强的效果，提高聚丙烯材料的力学性能，其冲击强度和拉伸强度分别可达12.68kj/m2和31.8mpa。

技术特征：

1.一种食品级阻燃聚丙烯，其特征在于，以重量百分比计，包括以下成分：聚丙稀：60-90wt.％；食品级阻燃剂：5-15wt.％；食品级氮化硼：5-10wt.％；食品级加工助剂：0.5-2wt.％。

2.根据权利要求1所述的一种食品级阻燃聚丙烯，其特征在于，以重量百分比计，包括以下成分：聚丙稀：70-80wt.％；食品级阻燃剂：6-10wt.％；食品级氮化硼：7-9wt.％；食品级加工助剂：1-1.5wt.％。

3.根据权利要求1或2所述的一种食品级阻燃聚丙烯，其特征在于，所述食品级阻燃剂的制备如下：

4.根据权利要求3所述的一种食品级阻燃聚丙烯，其特征在于，所述月桂醇、磷酸和尿素的摩尔比为1:(6-7):(24-25)。

5.根据权利要求1或2所述的一种食品级阻燃聚丙烯法，其特征在于，所述食品级加工助剂为单硬脂酸甘油酯、微晶石蜡、油酸山梨坦和硬脂酸钙中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的一种食品级阻燃聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述食品级阻燃剂、食品级氮化硼和食品级加工助剂的粒径均≤3μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种食品级阻燃聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种食品级阻燃聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机造粒温度为180℃～220℃；螺杆转速为35r/min。

技术总结
本发明提供了一种食品级阻燃聚丙烯及其制备方法。包括以下步骤：步骤1：将聚丙稀、食品级阻燃剂、食品级氮化硼和食品级加工助剂混合均匀；步骤2：采用双螺杆挤出机进行挤出造粒；步骤3：采用注塑机进行注塑成样条即得。本发明采用将磷酸将含磷元素接枝到月桂醇上，再与尿素反应制备出食品级阻燃剂，磷化月桂醇能与聚丙烯作用，促进炭化物的生成，而氮化硼可以使体系膨胀发泡，对炭化层的形成也有促进作用，形成多孔泡沫炭层，从而达到协同阻燃的效果。

技术研发人员：介国青
受保护的技术使用者：苏州新华美塑料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15