[发明专利]一种低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及一种低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)具有合成工艺简单、综合性能优良及价格相对低廉，同时又容易进行改性等特点，使得其改性新材料层出不穷。随着人类环保和安全意识的提高，特别是日用小家电类产品，对产品轻量化和阻燃特性的要求越来越高。另一方面，聚丙烯材料本身表面硬度不高，特别是阻燃材料由于阻燃剂的加入更加会降低材料表面硬度，造成制件在运输和使用的过程中易刮伤、擦伤的现象，从而影响电器的外壳美观性和使用寿命。另外，通体透明的家电产品可以让用户很方便地了解其内部构造和运作状况，在拆卸、维护时也很容易，且使用更方便，能更好地满足家庭的装饰效果。因此开发具有高表面硬度、耐刮擦性优异的透明阻燃聚丙烯材料具有广阔的市场前景，可广泛应用于电熨斗、电吹风、吸尘器等产品外壳。

纳米二氧化硅是一种无机化工材料，俗称白炭黑。由于是超细纳米级，尺寸范围在1～100nm，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，如具有对抗紫外线的光学性能，能提高其他材料抗老化、硬度和耐化学性能，同时对溴季戊四醇膦酸酯类阻燃剂有一定的协效作用。

中国发明专利CN103910933A公开了一种高硬度耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法，通过添加以聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯接枝马来酸酐与苯乙烯马来酸酐共聚物混合而成的聚甲基丙烯酸甲酯组合物来改善聚丙烯材料表面硬度低的缺点，达到改善耐刮擦的效果，但聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯组合物的相容性较差，制得的材料物理性能差。中国发明专利CN106432908A公开了一种透明阻燃聚丙烯及其制备方法，通过加入成核剂和阻燃剂来提高聚丙烯材料的透明性和阻燃性，但材料表面硬度欠佳，影响应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料及其制备方法，通过先用偶联剂对纳米二氧化硅和空心玻璃微珠进行表面活化处理后，与阻燃剂复配使用，使得制备的聚丙烯复合材料质轻、表面硬度高、透明性好，产品性能优异，并符合UL94V-2，同时，还能减小阻燃剂的用量，降低成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明涉及一种低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料，该材料包括以下组分及质量份数：

聚丙烯树脂72.2-95.8份，

纳米二氧化硅1-10份，

空心玻璃微珠1-15份，

阻燃剂0.7-1.7份，

成核剂0.1-0.5份，

偶联剂0.2-0.6份，

抗氧剂0.1-0.5份，

润滑剂0.1-0.5份。

进一步地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的一种或两种，其熔体流动速率在230℃，2.16kg条件下为2～50g/10min。

进一步地，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm。

进一步地，所述空心玻璃微珠的粒径为10-250μm。

进一步地，所述阻燃剂为磷氮溴系阻燃剂，具体为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。

进一步地，所述成核剂为山梨醇类、有机磷酸盐类、有机羧酸盐类、支化酰胺类成核剂中的至少一种。

进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

进一步地，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯按重量比1：(1-2)的复合物。

进一步地，所述润滑剂为硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一种。

制备低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料的方法，包括以下步骤：

步骤一：先用偶联剂对纳米二氧化硅和空心玻璃微珠进行表面活化处理；

步骤二：按质量份数称取聚丙烯树脂、经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化硅和空心玻璃微珠、阻燃剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂，在高速混合机里混合1-3min，混合均匀后加入到平行双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，然后造粒、冷却，得到低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料。