[发明专利]含“三位一体”阻燃剂的聚丙烯阻燃复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含“三位一体”阻燃剂的聚丙烯阻燃复合材料及其制备方法，特点是：先将55‑85%的聚丙烯及0.1‑5%的润滑剂投入到高速混合机中高速分散2‑5分钟，得到混合物；然后将混合物与14.5‑40%的膨胀型阻燃剂及0.1‑0.5%的抗氧剂混合5‑20分钟，得到膨胀型阻燃混合物；再将膨胀型阻燃混合物用双螺杆挤出机挤出造粒或用双辊混炼机混合均匀，得到含“三位一体”阻燃剂的聚丙烯阻燃复合材料，双螺杆挤出机各区的温度或用双辊混炼机各区的温度设置在150‑220℃之间。在改善阻燃剂的耐热性、耐水性的同时，通过阻燃剂的结构设计与调整，提高阻燃阻燃效率，降低水溶性能和迁移性。

技术领域

本发明涉及阻燃聚丙烯复合材料技术领域，具体来讲是一种含“三位一体”阻燃剂的聚丙烯阻燃复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯（PP）作为一种综合性能优良、性价比的通用塑料，广泛应用于家用电器、电子、建筑材料、汽车工业及包装材料等方面。但是，聚丙烯易燃，氧指数仅为17-18%，且燃烧时产生大量的熔滴，火灾危险性较大等，限制了聚丙烯在有阻燃要求场合的使用。因此，非常有必要对聚丙烯进行阻燃改性。

工业上较为常用且经济的方法是使用添加型阻燃剂。最常用于聚丙烯的阻燃剂可分为三大类，分别是含卤阻燃剂（尤其是含溴阻燃剂）、金属氢氧化物和膨胀型阻燃剂。

含卤阻燃剂具有良好的阻燃效果，尤其是溴系阻燃剂（如十溴二苯乙烷等）与三氧化二锑（Sb₂O₃）的复配体系，具有广谱的阻燃性能，广泛应用于各种聚合物的阻燃产品；但是，该类阻燃剂在燃烧时会释放出大量的有毒有害的气体（卤代氢和二噁英等），严重危害生命安全和环境安全。

金属氢氧化物在燃烧过程中释放出水蒸气，起到稀释可燃性气体，生成的金属氧化物覆盖在材料表面，起到阻隔作用，具有无毒、无污染等优点；但是它们的阻燃效率低，通常需要添加50-60%wt才能达到所需的阻燃等级，并且其与聚合物基材的相容性差，对材料的力学性能损害很大，从而限制了其在材料中的应用。因此，开发环保、高效、无卤、低毒、低烟的阻燃剂显得尤其重要。

膨胀型阻燃剂（IFR）以磷-氮为主要阻燃元素，在燃烧时能形成膨胀致密的炭层，阻隔空气、可燃性物质和热量的传递，从而实现挥阻燃作用，被认为是最有发展前景的环保型阻燃剂。最早发现的膨胀型阻燃剂由多聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）三者复合而成，对聚烯烃具有良好的阻燃效果。专利号为ZL01128575.3的发明专利介绍了用季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺磷酸盐复配制备聚烯烃无卤膨胀型阻燃剂。专利号为zl02124783.8的发明专利也采用了三聚氰胺聚磷酸盐与季戊四醇和其酯，或双季戊四醇和其酯或三季戊四醇及其酯作为膨胀型阻燃剂。对比季戊四醇，季戊四醇磷酸酯的水溶性已经有明显的下降，与多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺复配有良好的阻燃效果，但其属于小分子，在聚合物中存在易渗出等问题。因此，开发难溶于水，分子量大的成炭剂成为了研究的热点。

公告号为102161763B的发明专利公开了一类新型膨胀型成炭剂及其的制备方法，该成炭剂具有较高的耐热温度，耐水性佳。公告号为102134352B的发明专利公开了膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备，该类阻燃聚丙烯复合材料具有良好的阻燃性能。

公开号为CN1446844A的发明申请公开了一种新型的膨胀型阻燃剂，对聚烯烃有良好的阻燃性能。公开号为CN101225187A的发明申请公开了一种新型的三嗪类膨胀型阻燃剂，与多聚磷酸铵（APP）复配应用于PP中具有良好的阻燃性能。

目前，使用的膨胀型阻燃剂还存在下述缺点：1、阻燃效率不高，添加量较大；2）尤其是单分子阻燃剂元素配比不合理，阻燃性能未能充分发挥；3）阻燃剂组分中，含有小分子物质，容易渗出，耐久性差。因此，本发明旨在改善阻燃剂的耐热性、耐水性的同时，通过阻燃剂的结构设计与调整，制备高效的阻燃体系，降低水溶性能和迁移性。

发明内容