[发明专利]无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学组合物，尤其涉及一种无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯有良好的力学性能，优良的耐水性，而且成本较低，广泛应用于生产和日常生活中，例如家具，运输，建筑以及汽车工业。作为第三大塑料品种，聚丙烯有一个致命的缺点，它是一种易燃材料，其氧指数只有17.4-18.5，且燃烧发热量大，产生大量的熔滴，极易传播火焰，在很大程度上限制了聚丙烯的发展。

通过添加阻燃剂能改善聚丙烯的燃烧性能，然而目前使用的阻燃剂都存在一定的弊病，如广泛使用的溴系为代表的含卤素阻燃剂，添加量少，因而组合物树脂力学加工性能优良，但其在燃烧的过程中，会产生大量有毒的烟雾，如十溴二苯醚和十二氯-十二氢化亚甲基二苯并环辛烯等；而以氢氧化铝与氢氧化镁为代表的无机阻燃剂，虽然无卤无毒，但其所需添加量非常大(通常添加量超过50％)，导致其与基体的相容性非常差，因而也未见良好前景，如氢氧化镁、氢氧化铝和水滑石的组合物(见：JP 1978-92855、JP 1979-29305、JP 1979-7768、JP 25954/1981、JP1982-87462)。

为了满足当今保护生态环境的时代要求，膨胀型阻燃剂因其独特的阻燃机制和无卤，低烟，低毒，相对较低的添加量(不超过40％)等特点，成为了聚丙烯阻燃体系研究的重点。膨胀型阻燃剂能在聚合物燃烧过程中产生气体，吹胀炭层包覆聚合物，阻止氧气进入从而中断燃烧。如聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚磷酸铵或由密胺树脂改性的聚磷酸铵和一种1，3，5-三嗪衍生物组成阻燃聚丙烯树脂组合物(见：美国专利US 4,966,931)，如聚丙烯、季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺磷酸盐、复配的组合物(见：中国CN 03138746.2发明专利公开)。

无卤膨胀型阻燃剂分为混合组分和单组分两种，目前无卤膨胀型阻燃剂主要以混合型为主。混合型膨胀阻燃剂目前主要的研究都以聚磷酸铵为主要阻燃组分(见US 4,166,743、JP 2002-60385、EP 627,462、WO9208758、WO 98/08898)。美国、欧洲已经有不少相关商业化产品，如美国Hoechst Celanese公司的Exolit IFR系列，具有优异的阻燃性能，尤其适用于PP阻燃，并且添加量在25-30％即可达到UL-94V-0级，生烟量与未加阻燃剂的材料相似。意大利Monsanto公司推出的Spinfiam MF-82系列膨胀型阻燃剂，其特点与Exolit IFR系列相似，适用于PP和LDPE。

虽然膨胀型阻燃剂添加量相对无机阻燃剂较低，但上述膨胀型阻燃剂的阻燃效果仍需要一定的添加量(30％)来保证，因而往往因其极性的阻燃添加剂与非极性的聚丙烯树脂的相容性差，导致材料的加工性能和力学性能有明显下降。

目前，以聚磷酸铵为主的阻燃体系中，对聚磷酸铵/季戊四醇体系的研究也较多，此体系一个突出的优点是成炭非常明显，生成的炭层很容易包裹燃烧的基体，阻止其进一步燃烧。但此体系也存在跟上述专利一样的弊病，就是组合物的相容性不好，材料的加工性能和力学性能不佳，难以工业化，这直接影响了此体系在聚丙烯中的应用。

发明内容

本发明的目的，是为了解决聚磷酸铵/多元醇膨胀阻燃体系在聚丙烯体系中相容性不好的技术问题，通过对相容性重要影响因素的研究后，采用了加入相容剂、调整阻燃成分比例、处理关键原料的方法，提供一种既有较好的阻燃性能，同时又保证加工性能和力学性能的无卤阻燃聚丙烯组合物及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种无卤阻燃聚丙烯组合物，包含以下组分和重量份含量：

聚丙烯树脂    30-90重量份；

相容剂        1-30重量份；

阻燃剂        10-50重量份；

抗氧剂        0.05-2重量份。