[发明专利]一种无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料及其制备方法，特别是涉及一种无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料的阻燃研究经历了含卤阻燃、低卤阻燃到无卤阻燃的发展过程，由于含有卤素阻燃剂的塑料制品在燃烧时会产生大量烟及有毒、有腐蚀性的气体，对人体的呼吸道及其它器官造成危害，甚至引起窒息而威胁生命，目前工业发达国家已开始禁止使用含有卤素阻燃剂的塑料制品。无机阻燃剂由于具有较好的热稳定性，不挥发，无毒无腐蚀，在燃烧时不造成二次污染，其研制与开发必然将成为阻燃剂的主流。

复合阻燃体系，主要是根据不同阻燃剂间的协同作用，对阻燃剂进行优选组合以达到提高阻燃效力目的的体系，使用复合阻燃剂可以降低单一阻燃剂用量，并且有效的复合阻燃剂体系可以综合几种阻燃剂的优点。

无机阻燃剂主要有氢氧化镁、氢氧化铝、锑系阻燃剂、无机磷系阻燃剂、硼系阻燃剂等。其中氢氧化镁和氢氧化铝是无机阻燃剂中产量最大的阻燃剂。

氢氧化镁的分解温度在340～490℃之间，吸热量为782.9J/g，热稳定性好，具有良好的阻燃及消烟效果，特别适宜于加工温度较高的PP等高聚物阻燃改性，在降低对环境的危害和材料安全处理方面更能满足有关法规的要求，同时也使阻燃塑料更易于再生利用。并且Mg(OH)₂原料来源丰富，价格低廉，用它作为PP的阻燃剂有较高的经济效益。

氢氧化铝的分解温度在200～210℃之间，吸热量为1967.8J/g，是集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂，它具有无毒、无腐蚀、稳定性好、不挥发、高温下不产生有毒气体的优点，且价格低廉、来源广泛。氢氧化铝开始分解的温度正处于聚合物从凝聚相变为液相过程中，故对抑制聚合物材料早期温度的上升起作用。

硼酸锌是一种性能优良的固体无机添加阻燃剂，具很好的阻燃和抑烟作用，当添加低水合硼酸锌的制品遇火时，硼酸锌所含结晶水因温度升高而分解脱除，吸收热量并稀释空气中的氧气和其他可燃性气体来阻止燃烧。 

聚磷酸铵是一种重要的无卤磷系阻燃剂，其分子中同时含有磷，氮两种元素、在阻燃过程中磷、氮具有协同阻燃效应，因而阻燃效果优于单含磷阻燃剂或单含氮阻燃剂，并且其含磷量和含氮量高，热稳定性好，产品近于中性并可以与其他阻燃剂混用，同时价格便宜，毒性较低，使用相对安全等优点，被广泛应用。

聚丙烯(PP)是一种产量大且性能较为优异的高分子材料，具有优异的力学性能、良好的绝缘性和耐化学药品性等特点。但PP的氧指数仅为17～18%，容易燃烧且易出现熔滴和流延起火现象，燃烧过程中产生的大量不饱和气体可加剧火焰传播，从而限制了其进一步应用。因此，开发高性能的无卤阻燃剂用于制备兼有优良的阻燃性能和力学性能的无卤阻燃聚丙烯复合材料，具有非常重要的实际意义和巨大的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法。该方法采用多种无机阻燃剂复配的方式，通过从凝聚相和气相同时发挥阻燃作用以提高聚丙烯复合材料的阻燃性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无卤阻燃聚丙烯材料，该无卤阻燃聚丙烯材料的组分和重量份数为：聚丙烯树脂170-200份，无机复合型阻燃剂380-400份，增韧剂POE即乙烯辛烯共聚物30-50份，相容剂POE-g-MAH即乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐10-15份，润滑剂3-5份，抗紫外线剂2-4份。

所述的一种无卤阻燃聚丙烯材料，所述无卤阻燃聚丙烯复合材料中无机复合型阻燃剂中各组分的重量份数为：氢氧化镁100-120份，氢氧化铝160-200份，硼酸锌20-30份，3-羟基苯基磷酰基丙酸10-20份，聚磷酸铵20-40份，氰尿酸三聚氰胺5-15份，淀粉3-6份，滑石粉3-6份，受阻酚(AO60 )1-5份。

一种无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法，所述方法包括以下过程：将复配得到的无机阻燃剂按照比例与聚丙烯树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂和抗紫外剂经高速混合、挤出造粒、注塑成型，即可得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。

本发明的优点与效果是：

本发明采用多种无机阻燃剂进行复配的方法，融合了各种阻燃剂的优点，阻燃剂能够在凝聚相和气相同时发挥作用，使复合材料更容易达到阻燃要求。

本发明工艺流程简单，易于操作，无三废产生，产品经垂直燃烧、极限氧指数、拉伸性能和冲击性能等性能测试证明具有优异的阻燃性能和机械性能，具有很好的工业应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。