一种高阻燃聚丙烯材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高阻燃聚丙烯材料及其制备方法，属于高分子材料领域。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯是五大通用树脂之一，具有质量轻、易加工、耐化学药品等优良特性，在化 工、电器、包装等工业领域得到广泛的应用。然而，随着聚丙烯在建筑、汽车、船舶和电子电 器绝缘材料等行业的需求日益增大，人们对其阻燃性能的要求也越来越高。聚丙烯本身属 于易燃材料，其氧指数仅为17%~18%，且其成炭率低，燃烧时容易产生熔滴，会使周围的可 燃物也起燃，所以在很多应用场合都要求对其进行阻燃改性。
[0003] 目前，常见的阻燃聚丙烯材料通常为卤-锑阻燃体系，兼具有气相阻燃和固相阻 燃机理。将溴系阻燃剂和锑系阻燃剂加入到聚丙烯树脂中，当聚丙烯受热裂解时，首先是溴 系阻燃剂自身受热分解，释放出自由基抑制剂HBr，从而使燃烧中断或延缓链式燃烧反应， HBr与Sb2O3反应生成细微粒子的SbOBr，它能促进自由基相互结合以终止链式反应，同时还 产生大量惰性气体或高密度蒸汽，惰性气体可稀释氧和气态可燃产物，并降低此可燃气的 温度，致使燃烧终止，高密度蒸汽则可覆盖于可燃气体上，将可燃气体与空气隔绝，因而使 燃烧室息，达到阻燃的目的。然而，传统卤-锑体系阻燃聚丙烯材料，阻燃体系对材料力学 性能影响较大，如韧性大大降低，耐热性降低(热变形温度、球压温度降低)，此外由于添加 的阻燃剂的量较多，造成阻燃剂耐析出性能相对较差。因此，亟需开发一种新型的高阻燃聚 丙烯材料。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种高阻燃聚丙烯材料及其制备方法。
[0005] 本发明所采取的技术方案是： 一种高阻燃聚丙烯材料，由以下质量份的原料组成： 均聚聚丙烯粒料：60~75份； 均聚聚丙烯粉料：5~15份； 溴系阻燃剂：10~20份； 锑系阻燃剂：3~8份； 阻燃协效剂~3份； 降温母粒：〇~10份； 增韧剂：〇~3份； 润滑剂：〇~1份； 紫外线吸收剂：〇~1份； 抗氧剂：〇~1份。
[0006] 所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、四溴双酚A双（2, 3-二溴丙基）醚、十溴二苯乙烷、 六溴环十二烷、三（2,3_二溴丙基)异三聚氰酸酯、十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、六溴苯、四溴 双酚S双（2, 3-二溴丙基）醚、双（2, 3-二溴丙基）反丁烯二酸酯、六溴苯、二（2,4,6_三溴 苯氧基）乙烷中的至少一种。
[0007] 所述锑系阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠中的至少一种。
[0008] 所述阻燃协效剂为氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸酯阻燃剂、硅系阻燃剂、镁铝水滑石、 氯化聚乙烯、纳米级阻燃剂、氮系阻燃剂中的至少一种。
[0009] 所述溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、阻燃协效剂的质量比为（5~30) :5 : (1~2)。
[0010] 所述增韧剂为热塑性弹性体。
[0011] 所述润滑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉中 的至少一种。
[0012] 所述紫外线吸收剂为苯并三唑类、苯酮类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类、受 阻胺类紫外线吸收剂中的至少一种。
[0013] 所述抗氧化剂为2,6_三级丁基-4-甲基苯酚、双（3,5_三级丁基-4-羟基苯基)硫 醚、四[β- (3, 5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双酯、Ν，Ν' -双 [β- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰]肼、二缩三乙二醇双[β- (3-叔丁基-4-羟 基-5-甲基苯基）丙酸酯]、β- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、三（2， 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
[0014] 对应上述配方体系的高阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将均聚聚丙烯粉料、溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、阻燃协效剂、降温母粒、增韧剂、润滑 剂、紫外线吸收剂和抗氧剂按配比配制好后加入卧式搅拌桶，50~60°C预混合20~50min， 充分预混合均匀，再按照实际生产需要分称包装； 2) 将均聚聚丙烯粒料和步骤1)预混合均匀的物料加入高速搅拌桶，搅拌1~2min ; 3) 将物料加入到双螺杆挤出机中，进行高温混炼剪切，再经过水冷却后拉条、切粒，得 到高阻燃聚丙烯材料。
[0015] 本发明的有益效果是： 1) 本发明的高阻燃聚丙烯材料阻燃性能优异，自熄性良好，耐老化性能优异，能够在户 外长期使用，绝缘性能好，其制件能绝缘性好，耐热性好，不易受热变形，加工流动性优异， 易成型； 2) 本发明的高阻燃聚丙烯材料以均聚聚丙烯树脂为基材，赋予了材料优异的流动性， 适合注塑各类产品，价格便宜，同时具有较好的刚性，注塑制件不易变形，具有中等的弯曲 模量，材料有一定的收缩性，提高了制件组装时的紧密度，均聚聚丙烯的收缩率稍低，保证 了制件的稳定性； 3) 本发明的高阻燃聚丙烯材料中添加有少量均聚聚丙烯粉体，其在阻燃助剂预混合过 程中可以促使阻燃剂分散均匀，提高了预分散效果； 4) 本发明的高阻燃聚丙烯材料选用溴-锑阻燃体系，添加量少，阻燃效果好且稳定； 5) 本发明的高阻燃聚丙烯材料中添加了阻燃协效剂，可以在燃烧过程中与溴-锑阻燃 剂发挥协效作用，提高了阻燃性能，且更加稳定、高效； 6) 本发明的高阻燃聚丙烯材料中添加了降温母粒，可以提高产品的流动性和阻燃性 能，在不影响产品性能的情况下，可以降低阻燃剂添加量，降低成本； 7) 本发明的高阻燃聚丙烯材料中添加了增韧剂，降低了复合材料脆性，提高复合材料 抗冲击性能； 8)本发明的高阻燃聚丙烯材料中添加了润滑剂、紫外线吸收剂和抗氧剂，可以改善阻 燃聚丙烯材料的加工性能，提高了制件的耐热性和耐老化性，增加了制件对紫外线的耐受 力。
【具体实施方式】
[0016] -种高阻燃聚丙烯材料，由以下质量份的原料组成： 均聚聚丙烯粒料：60~75份； 均聚聚丙烯粉料：5~15份； 溴系阻燃剂：10~20份； 锑系阻燃剂：3~8份； 阻燃协效剂~3份； 降温母粒：〇~10份； 增韧剂：〇~3份； 润滑剂：〇~1份； 紫外线吸收剂：〇~1份； 抗氧剂：〇~1份。
[0017] 优选的，所述均聚聚丙烯粒料的熔融指数为8~15g/10min，弯曲模量为 1000 MPa ~1350MPa。
[0018] 优选的，所述均聚聚丙稀粉料的恪融指数为10~30g/10min。
[0019] 优选的，所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、四溴双酚A双（2, 3-二溴丙基）醚、十溴二 苯乙烷、六溴环十二烷、三（2,3_二溴丙基)异三聚氰酸酯、十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、六溴 苯、四溴双酚S双（2, 3-二溴丙基）醚、双（2, 3-二溴丙基）反丁烯二酸酯、六溴苯、二（2,4， 6_三溴苯氧基）乙烷中的至少一种。
[0020] 优选的，所述溴系阻燃剂的熔点为100~180°c，溴含量为60%~75%，分解温度大 于 280°C。
[0021 ] 优选的，所述锑系阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠中的至少一种。
[0022] 优选的，所述三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠的纯度大于99. 5%。
[0023] 优选的，所述阻燃协效剂为氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸酯阻燃剂、硅系阻燃剂、镁铝 水滑石、氯化聚乙烯、纳米级阻燃剂、氮系阻燃剂中的至少一种。
[0024] 优选的，所述溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、阻燃协效剂的质量比为（5~30) :5 :(1~ 2)〇
[0025] 进一步优选的，所述溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、阻燃协效剂的质量比为（20~45): 10 :(2 ~4)〇
[0026] 优选的，所述降温母粒是一种PP载体的过氧化物改性材料。
[0027] 进一步优选的，所述降温母粒为东莞市威恩化工有限公司的LV-20。
[0028] 优选的，所述增韧剂为热塑性弹性体。
[0029] 进一步优选的，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体（SBS)、氢化苯乙 烯-丁二烯热塑性弹性体（SEBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（MBS)、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)、氯化聚乙烯（CPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA)、 聚烯烃弹性体（POE)中的至少一种。
[0030] 优选的，所述润滑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、 硅酮粉中的至少一种。
[0031] 优选的，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类、苯酮类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三 嗪类、受阻胺类紫外线吸收剂中的至少一种。
[0032] 进一步优选的，所述紫外线吸收剂为UV-234、UV327、UV-328、UV329、UV5411、 UV-531中的至少一种。
[0033] 优选的，所述抗氧化剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3, 5-三级丁基-4-羟 基苯基)硫醚、四[β- (3, 5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双酯、 Ν，Ν' -双[β- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰]肼、二缩三乙二醇双[β- (3-叔丁 基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯]、β - (3, 5-二叔丁基-4-羟