[發明專利]一種無鹵阻燃抗靜電聚丙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410422008.7
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104140598A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 尹朝露;李風;張翔;葛欣國;張帆;李平立
• 申請（專利權）人: 公安部四川消防研究所
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L23/12;C08L23/08;C08K13/06;C08K3/04;C08K9/06;C08K9/10;C08K3/32;C08K7/00;C08K7/06;C08K3/34;C08K3/38;C08K5/06;B29C
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 高利丹

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯復合材料，特別是涉及一種無鹵阻燃抗靜電聚丙烯復合材料及其制備方法，屬于材料化學領域。

背景技術

聚丙烯是產量最大的樹脂之一，具有綜合性能好、可加工性強、比重輕等優點，被廣泛應用于建筑、工業生產、交通、電子電氣、包裝等諸多領域，其制品包括管材、板材、薄膜、注射制品、編織品、纖維等。聚丙烯的極限氧指數只有18，屬于易燃材料，具有較高的火災危險性；同時聚丙烯是絕緣材料，表面電阻率高達10¹⁶Ω，其表面容易發生靜電積累，可能產生吸塵、電擊或火花放電等不良現象，從而引起靜電事故。這些缺陷使其在使用過程中存在一定的危險性，并且極大地限制了聚丙烯在煤礦、石油化工、電子電器、醫療等諸多領域的應用。

通過阻燃抗靜電改性能夠有效提高聚丙烯的阻燃性能，降低其表面電阻率，從而降低其火災危險性，避免其表面的靜電積累。

在阻燃劑方面，現有的阻燃抗靜電聚丙烯材料主要采用鹵系阻燃劑，但是鹵系阻燃劑在使用過程中存在諸多問題，如產煙量大，煙氣的毒性大、腐蝕性強以及二噁英問題；部分阻燃抗靜電聚丙烯材料采用無機阻燃劑，如氫氧化鎂、可膨脹石墨等，但是無機阻燃劑的添加量很大，嚴重影響聚丙烯材料的力學性能和可加工性能。

在抗靜電劑方面，現有的阻燃抗靜電聚丙烯材料主要通過添加表面活性劑、導電高分子填料和無機導電填料等方法來實現抗靜電功能，但是這些技術及產品都存在一些使用缺陷，如表面活性劑類抗靜電劑存在耐久性差、對環境濕度依賴性大等問題，導電高分子填料存在添加量大、成本高的問題，無機導電填料存在添加量大、影響阻燃效果等問題。

因此，亟需開發一種無鹵阻燃，并且具有永久、高效抗靜電能力的聚丙烯復合材料。

發明內容

針對目前阻燃抗靜電聚丙烯材料存在的阻燃劑不環保、煙氣毒性大，抗靜電劑添加量大、不耐久等問題，本發明提供了一種采用無鹵阻燃技術，具有永久抗靜電能力、具有優良力學性能和加工性能的無鹵阻燃抗靜電聚丙烯復合材料。

本發明所述的無鹵阻燃抗靜電聚丙烯復合材料，按質量份計量，含有以下原料：

(a)聚丙烯70～90份；

(b)無機導電填料3～7份；

(c)導電促進劑10～30份；

(d)無鹵膨脹型阻燃劑35～65份。

在生產過程中可以加入一些加工助劑。

上述無鹵阻燃抗靜電聚丙烯復合材料中，聚丙烯優選75～85份，無機導電填料優選4～5份，導電促進劑優選15～25份，無鹵膨脹型阻燃劑優選45～55份。

本領域中，聚丙烯包括共聚聚丙烯、均聚聚丙烯，本發明所述聚丙烯為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一種或兩種以任意比例混合。

所述無機導電填料指具有永久導電能力的無機導電材料，可以為導電炭黑、導電碳纖、碳納米管等；優選導電炭黑，其平均粒徑小于等于60nm，比表面積大于等于200m²/g，優選平均粒徑15～40nm。

所述導電促進劑為與聚丙烯在熱力學上不相容、能在聚丙烯基體中形成網絡結構的聚合物材料，可以是高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或多種以任意比例混合，其熔融指數大于等于10g/10min，優選15～25g/10min，測試條件為2.16kg，190℃。

目前關于無鹵膨脹型阻燃劑的研究有很多，本發明中，優選磷氮系膨脹型阻燃劑與阻燃協效劑組成的混合物，其中所述磷氮系膨脹型阻燃劑通常有：聚磷酸銨及其衍生物、季戊四醇、雙季戊四醇、三聚氰胺、磷酸酯及其衍生物等，本發明中，優選聚磷酸銨和雙季戊四醇的混合物，其配合比例按質量份計量為：聚磷酸銨∶雙季戊四醇＝2～3∶1，優選2.5∶1；聚磷酸銨為普通聚磷酸銨、硅烷包覆聚磷酸銨、密胺包覆聚磷酸銨或環氧樹脂包覆聚磷酸銨中的一種或多種以任意比例混合；本發明中，優選雙季戊四醇的純度大于等于85wt％。

所述阻燃協效劑是納米蒙脫土、分子篩、高嶺土、氧化鋅、硼酸鋅、海泡石和滑石中的一種或多種以任意比例混合。

本發明的另一目的是提供兩種上述無鹵阻燃抗靜電聚丙烯復合材料的制備方法，其中方法一包括以下步驟：

(1)按以下質量份稱取原料：聚丙烯70～90份、導電填料3～7份、導電促進劑10～30份、無鹵膨脹型阻燃劑35～65份；