[發明專利]一種納米改性環保無鹵阻燃聚丙烯及其制備方法

有效

• 申請號: 201410380116.2
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104194145A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張炎斌;劉繼純;魏風軍;于卓立
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/28;C08K3/36
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及聚丙烯領域，具體的說是一種納米改性環保無鹵阻燃聚丙烯及其制備方法。?

背景技術

據《聚合物燃燒與阻燃技術》（張軍，紀奎江，夏延致等編著，化學出版社，2005年4月）介紹，聚丙烯本身屬于易燃材料，其氧指數僅為17.0~18.0%，并且成炭率低，燃燒時易產生熔滴，所以在很多應用場合都要求對其進行阻燃改性。目前國內外對聚丙烯阻燃主要采用添加阻燃劑。含鹵阻燃劑由于發煙量大，釋放出的鹵化氫氣體具有腐蝕性，很多國家已經禁止使用。?

據《先進聚合物加工技術》（Polymers?for?Advanced?Technologies21:1-26，2009）介紹，已用和可用于阻燃聚丙烯的無鹵添加型阻燃劑中，最具有工程應用前景的是膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃劑大多是含磷氮化合物，主要是通過形成多孔泡沫炭層而在凝聚相起阻燃作用。目前，通常采用一種協效劑與膨脹型阻燃劑復配阻燃聚丙烯，進一步提高膨脹型阻燃劑的阻燃效率。但阻燃劑加入后，常常使得復合體系的力學性能有所下降，難以滿足一些在阻燃領域對力學有需求的場合。同時，常規的無鹵阻燃劑價格較高，導致聚丙烯成品的價格隨之升高，如何在降低成本、阻燃滿足的情況下，提升其力學性能是聚丙烯領域需要解決的問題。?

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中阻燃聚丙烯力學性能低的問題，提供一種納米改性環保無鹵阻燃聚丙烯及其制備方法，通過添加納米改性粒子和添加劑，提高聚丙烯的耐沖擊和彎曲強度，改善其力學性能。?

本發明為實現上述目的所采用的技術方案為：一種納米改性環保無鹵阻燃聚丙烯，由聚丙烯基體、無鹵膨脹阻燃劑、導電填料、添加劑、納米改性粒子、相容劑、抗氧化劑和潤滑劑組成，各組分的重量份數依次為：聚丙烯基體66份、無鹵膨脹阻燃劑20份、導電填料2份、納米改性粒子1~3份、添加劑1~3份、相容劑5份、抗氧化劑1份和潤滑劑2份，所述的導電填料為炭黑，所述的添加劑為空心玻璃微珠，所述的納米改性粒子由重量比為1:100的硅烷偶聯劑和納米SiO₂混合而成。?

本發明中，聚丙烯基體為高抗沖型聚丙烯；無鹵膨脹阻燃劑為磷氮系列阻燃劑，其磷含量為0~24%，氮含量為0~22%，粒徑為2~10um。?

本發明中，炭黑的粒徑為15nm，納米改性粒子的粒徑為10~40nm。?

本發明所采用的相容劑、抗氧化劑和潤滑劑均為市售的公知物質，本發明采用的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯，抗氧化劑為亞磷酸酯類抗氧劑，潤滑劑為二甲基硅油。?

一種納米改性環保無鹵阻燃聚丙烯的制備方法，采用高速混合機將聚丙烯基體、相容劑、抗氧化劑和潤滑劑混合均勻后，將混合料放入精密開煉機，待混合物料熔融后添加無鹵膨脹阻燃劑，熔融均勻后再添加協同阻燃導電填料熔融混合；然后再添加納米改性粒子混合；然后將空心玻璃微珠加入，在精密開煉機中混合，得到納米改性環保無鹵阻燃抗靜電聚丙烯。具體的制備步驟為：步驟一、將硅烷偶聯劑和納米SiO₂按1:100的重量比進行混合，制得納米改性粒子A，備用；?

步驟二、按重量份數，分別取66份聚丙烯基體、5份相容劑、1份抗氧化劑和2份潤滑劑在高速混合機中混合均勻，得制得混合物B，備用；

步驟三、將步驟二制得的混合物B放入內部溫度為160~170℃的開煉機中進行熔融共混，控制開煉機的轉速為20~40r/min，熔融共混1~3min后，在保持開煉機內部溫度和轉速的基礎上添加20份無鹵膨脹阻燃劑，熔融共混2~7min，制得混合物C；

步驟四、向開煉機中的混合物C中添加2份炭黑，在保持開煉機內部溫度的基礎上，改變其轉速為15~35r/min，熔融共混3~6min，制得混合物D；

步驟五、向開煉機中的混合物D中添加1~3份步驟一制得的納米改性粒子A，按照步驟三開煉機設定的溫度和轉速，熔融共混3~6min，制得混合物E；

步驟六、向開煉機中的混合物E中添加1~3份空心玻璃微珠按照步驟三開煉機設定的溫度和轉速，熔融共混2~8min，制得無鹵阻燃聚丙烯。

納米改性粒子和空心玻璃微珠的引入，能夠隔絕聚丙烯中物質間的傳遞，阻燃協同性能良好。其中，納米改性粒子能夠填充玻璃空心微珠之間的空隙，增強了組合物的致密性，使得氣體不能自由進出，熱量無法自由交換，提高了制得的聚丙烯的阻燃性能。?