[发明专利]一种力学性能改良的阻燃聚丙烯材料及其生产方法

说明书

本发明涉及一种力学性能改良的阻燃聚丙烯材料及其生产方法，材料按重量份数计，由3～8份功能化聚丙烯、与功能化聚丙烯的总份数为70～82份的聚丙烯树脂、16～24份聚磷酸铵和2～6份成炭剂组成，其中，功能化聚丙烯为丙烯与极性单体的配位聚合产物，极性单体以共价键的方式连接到聚丙烯主链中，分布在每一个聚丙烯的大分子链上；生产方法为：按配方将各组分混合均匀后挤出造粒。本发明的方法工艺简单，制得的产品兼具优良的阻燃和力学性能。

技术领域

本发明属于塑料阻燃领域，涉及一种力学性能改良的阻燃聚丙烯材料及其生产方法。

背景技术

聚丙烯是五大通用塑料之一，具有低密度、易加工且力学性能、化学稳定性、热稳定性好等特点，广泛应用于基础建设、化工、电子、建材、体育、医疗等诸多领域。但聚丙烯的极限氧指数(LOI)仅为17.5％，属可燃物质，易被引燃造成火灾和人员伤亡。因此有必要对聚丙烯进行阻燃改性，满足其在更多领域的使用需求。

阻燃聚丙烯常通过直接添加阻燃剂的方式实现阻燃效果，常用的聚丙烯阻燃剂有：卤系阻燃剂、无机阻燃剂、磷系阻燃剂以及膨胀型阻燃剂等。卤系阻燃剂在燃烧时产生有害浓烟，不符合当前绿色环保的发展理念，故无卤阻燃体系成为当前的发展趋势。然而，无卤阻燃剂在使聚丙烯阻燃性能达到UL94V0级时，阻燃剂添加量需达到25wt％以上，导致阻燃聚丙烯的拉伸强度、冲击强度大幅度下降。力学性能降低的主要原因是，阻燃剂与聚丙烯的相容性差，导致其在聚丙烯主体中分散不均匀，容易产生团聚现象，并在使用过程中小分子阻燃剂会发生迁移，降低阻燃效率。

解决上述问题的关键是增加聚丙烯分子链和阻燃剂的相互作用力，改善阻燃剂在聚丙烯主体中的分散性，从而减少阻燃剂的添加量及其对力学性的影响。专利CN101735514A提供了一种无卤膨胀型剂阻燃聚丙烯生产工艺，将聚丙烯与接枝聚丙烯以及多种添加剂共混，提高了阻燃聚丙烯材料的机械性能，然而该发明中阻燃剂及其它组分的添加量太大，达40～50份，阻燃聚丙烯的力学性能受到了很大的影响。

因此，有必要研究一种阻燃剂不易迁移、冲击强度大、阻燃效率高的阻燃聚丙烯，以解决传统阻燃聚丙烯体系添加量大、易迁移、材料冲击性能下降等问题。

发明内容

本发明提出一种具有阻燃剂不易迁移、冲击强度大、阻燃效率高等特点的聚丙烯材料，同时，本发明还提供该聚丙烯材料的生产方法。

本发明通过共聚得到具有羟基、羧基、氨基、酯基、巯基等极性单体的功能化聚丙烯，将其作为聚丙烯基体和阻燃剂的相容剂，能够使添加的阻燃剂与聚丙烯链上的极性基团形成较强的相互作用，增强阻燃剂在聚丙烯主体中的分散性，从而改善聚丙烯因添加阻燃剂而引起的材料冲击强度下降、阻燃剂在聚丙烯基体材料中易迁移、阻燃效率低等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种力学性能改良的阻燃聚丙烯材料，按重量份数计，由3～8份功能化聚丙烯、与功能化聚丙烯的总份数为70～82份的聚丙烯树脂、16～24份聚磷酸铵和2～6份成炭剂组成；

阻燃聚丙烯材料中阻燃剂的添加量应当适中，因为阻燃剂添加量少不足以使阻燃聚丙烯达到UL94V0级，添加量过多会使阻燃聚丙烯力学性能大幅下降；

功能化聚丙烯的结构通式如下：

式中，R为烷基或芳基；X为-OH、-COOH、-NH₂、-SH或-COOCH₃；n的取值范围为0.90～0.99；

功能化聚丙烯的极性官能团插入率的取值范围为3％～7％，功能化聚丙烯的数均分子量的取值范围为1～26万。