[發明專利]一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710011153.6
• 申請日: 2007-04-29
• 公開（公告）號: CN101050290A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 梁兵
• 申請（專利權）人: 沈陽化工學院
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K5/14;C08J3/24;B29C47/40;B29B9/12;C08L61/06;C08L51/06;C08L23/16
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，特別是涉及一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯(PP)是一種通用樹脂，質輕、無毒，具有優良的電絕緣性能和耐化學腐蝕性能、成型加工方便、價格低廉等優點，被廣泛應用于電器、化工、機械、紡織、建筑、家具、食品包裝等行業。但聚丙烯屬易燃材料，其氧指數(L0I)只有17.4～18.5，且燃燒時產生大量的熔滴，極易傳播火焰，這就使PP在許多領域的應用受到限制。材料是現代科學和社會發展關系的支柱，高分子材料具有許多其他材料不可比擬的性能，在尖端技術、國防建設和國民經濟各個領域中已成為不可缺少的材料。然而，大多數高分子化合物屬易燃、可燃材料，一旦著火，燃燒速度快，不易熄滅，有些還會產生濃煙和有毒氣體，污染環境，危及人民的生命感全，造成財產損失。近幾十年來世界上發生的火災，相當的一大部分與高分子材料的燃燒有關。因此，如何提高材料的阻燃性能已成為全世界十分關注的話題。隨著合成材料在國民經濟建設中發揮著日益巨大的作用，刺激和推動了阻燃劑技術快速發展。阻燃劑是合成高分子材料加工的重要助劑之一，其功能是使合成材料具有難燃性、自熄性和消煙性。科學進步與環保意識提高，人們不僅開發出性能更好的阻燃劑，對阻燃劑自身與使用過程中的環保問題提出更為嚴格的要求，阻燃劑的無鹵化、低毒化、復合化、抑煙化已經成為21世紀阻燃劑整體發展趨勢。無機阻燃劑在合成材料中，除了有阻燃效果外，還有抑制發煙和氯化氫生成的作用，而且賦予材料無毒性、無腐蝕性和價格低廉等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法，將聚丙烯、三元乙丙橡膠、等助劑在混合機中混合后，進行動態硫化反應制備出本復合材料。使材料呈韌性斷裂，使之阻燃性能和機械力學性能得到提高。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料，該動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料的組分和重量份數為：聚丙烯40～60份，三元乙丙橡膠20～30份，無鹵阻燃體系50～100份，相容劑10～30份，交聯劑0.2～8份，助劑1～10份。

如上所述的一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料，所述無鹵阻燃體系為復配型無鹵阻燃劑；交聯劑可為硫磺、過氧化二異丙苯、酚醛樹脂；助劑包括抗氧劑、潤滑劑及硫化促進劑；相容劑可為聚丙烯接枝馬來酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐。

如上所述的一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料，所述聚丙烯可以是均聚的或是乙烯和丙烯共聚的。

一種動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，將上述組分在高速混合機中充分混合，經雙螺桿擠出機熔融共混，進行動態硫化反應，雙螺桿擠出機及口模溫度控制在160～220℃，擠出造粒。即可得到動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料。

本發明的優點與效果是：

1.本發明的動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料的沖擊強度隨著填加量的增加而逐漸增大，對于無機阻燃劑添加量較大的材料體系能夠克服其脆性提高其韌性。該復合材料具有良好的阻燃性能和機械力學性能。

2.本發明由于大分子相容劑增容作用，可改善填料在聚合物中的分散性，增加組份間的粘結力，使材料斷裂呈韌性斷裂，導致復合材料的力學性能有一定的提高。

具體實施方式

實施例

該動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料的組分和重量分數為：聚丙烯60份，三元乙丙橡膠30份，無鹵阻燃體系90份，相容劑30份，交聯劑4份，助劑10份。

將上述組分在高速混合機中充分混合，經雙螺桿擠出機熔融共混，進行動態硫化反應，雙螺桿擠出機及口模溫度控制在160～220℃，擠出造粒。即可得到本發明的動態硫化無鹵阻燃聚丙烯復合材料。

本發明材料的性能

抗拉強度(MPa)：?????13.81

斷裂伸長率(％)：????337.5

沖擊強度(KJ/m2)：???50

垂直燃燒時間/s：≤10

阻燃等級：V-0

拉伸強度：按GB/T1040-1992進行測試；缺口沖擊強度：參照GB1048-79標準；垂直燃燒等級測定GB/T2408-1996。

彈性體(包括橡膠)可以通過適當的交聯來獲得彈性和提高其模量。一般的彈性體增韌塑料體系中的彈性體并未交聯，由于其強度、模量等機械性能均低于塑料，與塑料簡單共混后雖能提高塑料的韌性，但往往會降低塑料的拉伸強度和模量等性能，如果通過適當的交聯來提高增韌體系中彈性體相的彈性和模量，在塑料基體內均勻地布上一層網狀彈性體，應有利于共混物韌性和模量的提高，同時交聯使彈性體相的強度和模量增大，縮小了彈性體與塑料兩相性能上的差別，有利于兩相界面的結合。采用動態硫化技術進行塑料和彈性體的共混，共混體系中的彈性體在交聯劑的作用下發生化學交聯，由于交聯是在共混過程中進行的，發生交聯的彈性體并不能像靜態交聯那樣形成整體的網絡結構，而會因共混剪切作用遭到破壞，使交聯程度較深的彈性體被打碎成非常小的粒子，但這些小粒子的內部仍是交聯網絡結構，在剪切力的作用下，最終以較均勻的顆粒均勻地分散于樹脂連續相中，從而強化了其增韌效果。另外，在動態硫化過程中，還有少量的彈性體被接枝到樹脂的大分子鏈上，從而增加了兩相界面的粘合強度。與簡單共混體系相比，動態硫化共混物主要有以下特點：一是模量較低的彈性體柔性鏈經化學交聯后，彈性、模量均增加，強化了對塑料的增韌效果，且強度下降較少；二是交聯的彈性體在共混剪切作用下易形成細化的顆粒，并能均勻地分布在塑料基體中，從而使材料各處性能更加趨于均一。