一種含三嗪環(huán)的無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚丙烯阻燃技術(shù)領(lǐng)域，特別是含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑阻燃聚丙烯材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯是目前最重要的通用塑料之一，它被廣泛的應(yīng)用于日常生活用品、汽車、包 裝、電子、建材等領(lǐng)域。但是聚丙烯屬于易燃高分子材料，容易燃燒且在燃燒時(shí)極易出現(xiàn)熔 滴和流延起火的現(xiàn)象。因此，為了提高使用安全性，需要對(duì)聚丙烯進(jìn)行阻燃改性。
[0003] 阻燃劑根據(jù)其是否含有鹵素可將其分為含鹵阻燃劑和無(wú)鹵阻燃劑兩大類。含鹵阻 燃劑由于其燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體和腐蝕性煙霧，危害人們的生命安全，而逐漸被無(wú) 鹵阻燃劑所替代。膨脹阻燃劑集炭源、酸源、氣源于一體，具有發(fā)煙量少、抑制融滴、不產(chǎn)生 有毒氣體等優(yōu)點(diǎn)，是一種綠色環(huán)保型的無(wú)鹵阻燃劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的聚磷酸 銨、季戊四醇復(fù)配組成的膨脹型阻燃體系雖能夠賦予聚丙烯良好阻燃性能，但是，不能有效 地抑制聚丙烯在燃燒時(shí)的熔滴現(xiàn)象。
[0004] 本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是:現(xiàn)有技術(shù)中單純添加傳統(tǒng)膨脹型阻燃體系聚磷酸銨、 聚戊四醇的阻燃聚丙烯，很難在其燃燒時(shí)無(wú)滴落現(xiàn)象，無(wú)法使阻燃聚丙烯材料的燃燒等級(jí) 達(dá)到UL-94V-0級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供了一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料及其制備方法
[0006] 一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算為：
[0007] 聚丙烯:59份
[0008] 聚磷酸銨：18份
[0009] 季戊四醇:6份-11份
[0010] 含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑：1份-6份
[0011] 相容劑:10份 [0012]抗氧劑：1份。
[0013] 本發(fā)明所使用的聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為1.5-10g/10min。
[0014] 其中所述的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑不含鹵素，其結(jié)構(gòu)中含有較多的三嗪環(huán)和苯環(huán)， 具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，較高的成炭能力，且與聚丙烯之間的相容性較好。其結(jié)構(gòu)式如式1所 示
[0015]
[0016] 其中所述的相容劑為接枝率為0.5%-1 %的聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐。
[0017]其中所述的抗氧劑為抗氧1010,其分子式為C73H1Q8O12。
[0018] 上述的一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：
[0019] 首先將聚磷酸銨、季戊四醇和含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑混合均勻，其次再將聚丙烯、相 容劑和混合均勻的阻燃劑進(jìn)行預(yù)混，之后將預(yù)混后的物料加入密煉機(jī)中，并加入抗氧劑，在 190°C下熔融共混5min，得到含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0021] (1)在聚磷酸銨、季戊四醇阻燃聚丙烯材料中，在不增加阻燃劑添加總量的情況 下，加入少量的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑，就可以使阻燃聚丙烯材料的極限氧指數(shù)達(dá)到31%，燃 燒等級(jí)達(dá)到UL-94V-0級(jí)。
[0022] (2)含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的熔點(diǎn)較低，在聚丙烯的加工溫度下會(huì)熔融成液體，與聚 丙烯之間的相容性良好，能夠很好的分散在聚丙烯中，使其不會(huì)影響材料制品的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下實(shí)施例所使用的聚丙烯為鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)的牌號(hào)為T30s，熔融指數(shù)為3.8g/ lOmin;聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐為上海日之升生產(chǎn)的牌號(hào)為CMG9801，接枝率為1 % ;聚磷酸銨 為杭州捷爾思阻燃化工有限公司生產(chǎn);季戊四醇為上海凌峰化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，分析 純。抗氧劑1010為天津中信凱泰化工有限公司生產(chǎn)。
[0024]本發(fā)明含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的制備方法如下：
[0025]將溶有 6 · 3294g(0 · 03mol)苯氧基磷酰二氯和 0 · 1848g( 1 · 5148mmol )4_ 二甲氨基吡 啶的lOOmL吡啶溶液加入三口燒瓶中；在-10 °C下將溶有5 · 2448g( 0 · 02mol)三(2-羥乙基）異 氰尿酸酯和6.0714g(0.06mo 1)三乙胺的1 OOmL吡啶溶液滴加到三口燒瓶中，攪拌反應(yīng)lh，將 溫度升至40°C，攪拌反應(yīng)12h;冷卻，結(jié)束反應(yīng)，過(guò)濾得橘黃色濾液;然后將得到的濾液減壓 蒸餾得粘稠物，用四氫呋喃使產(chǎn)物析出，并用四氫呋喃洗滌多次;最后在80°C真空烘箱中干 燥至恒重，得淡黃色固體，即為含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 按照表1的配方，稱取聚丙烯59份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐10份，聚磷酸銨18份，季戊 四醇11份，含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑1份，抗氧1010 1份。將各組分均勻混合后在密煉機(jī)中190 °C，20r/min下熔融共混5分鐘，得到含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。所得材料性能測(cè)試結(jié)果 見表2。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 本實(shí)施例所用的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑制備方法同實(shí)施例1，本實(shí)施例與實(shí)施例1的 區(qū)別在于季戊四醇的量為6份，而含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的量為6份。
[0030] 按照表1的配方，稱取聚丙烯59份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐10份，聚磷酸銨18份，季戊 四醇6份，含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑6份，抗氧1010 1份。將各組分均勻混合后在密煉機(jī)中190°C， 20r/min下熔融共混5分鐘，得到含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。所得材料性能測(cè)試結(jié)果見 表2。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 本實(shí)施例所用的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑制備方法同實(shí)施例1，本實(shí)施例與實(shí)施例1的 區(qū)別在于季戊四醇的量為9份，含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的量為3份。
[0033] 按照表1的配方，稱取聚丙烯59份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐10份，聚磷酸銨18份，季戊 四醇9份，含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑3份，抗氧1010 1份。將各組分均勻混合后在密煉機(jī)中190°C， 20r/min下熔融共混5分鐘，得到含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。所得材料性能測(cè)試結(jié)果見 表2。
[0034] 對(duì)比例1
[0035] 不添加阻燃體系制備聚丙烯材料
[0036]按照表1的配方稱取聚丙烯89份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐10份，抗氧1010 1份。將各 組分均勻混合后在密煉機(jī)中190°C，20r/min下熔融共混5分鐘，得到聚丙烯材料。所得材料 性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0037] 對(duì)比例2
[0038]僅采用APP、PER阻燃體系制備阻燃聚丙烯材料
[0039] 按照表1的配方稱取聚丙烯59份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐10份，聚磷酸銨18份，季戊 四醇12份，抗氧1010 1份。將各組分均勻混合后在密煉機(jī)中190 °C，20r/min下熔融共混5分 鐘，得到阻燃聚丙烯材料。所得材料性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0040] 表1阻燃聚丙烯材料配方
[0041]
[0042] 根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，在聚丙烯中添加阻燃劑后，材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率有著 不同程度的下降，這是由于添加阻燃劑后的聚丙烯材料內(nèi)部存在相界面，導(dǎo)致其力學(xué)性能 有所降低。阻燃劑總量保持30%不變時(shí)，隨著含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的用量的增加，阻燃聚丙 烯材料的阻燃性能也隨之提高。當(dāng)含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的用量為3份，季戊四醇用量為9份 時(shí)，阻燃聚丙烯的極限氧指數(shù)達(dá)到31 %，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到UL-94V-0級(jí)，阻燃性能達(dá)到最 佳，此時(shí)材料的拉伸強(qiáng)度為23.OMPa，降低的斷裂伸長(zhǎng)率為16.2%。相較于單獨(dú)添加聚磷酸 銨、聚戊四醇阻燃體系的對(duì)比例2,加入含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的阻燃聚丙烯阻燃性能得到了 提升，且燃燒等級(jí)也得到了改善，并且含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑的加入對(duì)材料的力學(xué)性能的影 響很小。因此，在聚磷酸銨、季戊四醇阻燃聚丙烯材料中加入少量的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑可 以很好的提高材料的阻燃性能，并能夠有效地改善聚丙烯材料在燃燒時(shí)的熔滴現(xiàn)象，從而 達(dá)到更好的阻燃效果。
[0043]表2阻燃聚丙烯材料性能測(cè)試結(jié)果
[0044]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于其組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算為： 聚丙烯:59份 聚磷酸銨：18份 季戊四醇:6份-11份 含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑：1份-6份 相容劑:10份 抗氧劑:1份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于所使 用的聚丙烯為均聚或共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為1.5-10g/10min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于其中 所述的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑不含鹵素，其結(jié)構(gòu)中含有較多的三嗪環(huán)和苯環(huán)，具有優(yōu)異的熱 穩(wěn)定性，較高的成炭能力，且與聚丙烯之間的相容性較好;其結(jié)構(gòu)式如式1所示 工、丄。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于其中 所述的相容劑為接枝率為〇. 5%-1 %的聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料，其特征在于其中 所述的抗氧劑為抗氧1010，其分子式為C73H1Q8O12。6. 權(quán)利要求1所述的一種含三嗪環(huán)無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯材料的制備方法，其特征在 于按照下述步驟進(jìn)行： 首先將聚磷酸銨、季戊四醇和含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑混合均勻，其次再將聚丙烯、相容劑 和混合均勻的阻燃劑進(jìn)行預(yù)混，之后將預(yù)混后的物料加入密煉機(jī)中，并加入抗氧劑，在190 °C下熔融共混5min，得到含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含三嗪環(huán)的無(wú)鹵膨脹型阻燃聚丙烯及制備方法，屬于阻燃聚丙烯技術(shù)領(lǐng)域。其組份包括聚丙烯、聚磷酸銨、聚戊四醇、含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑、相容劑和抗氧劑。本發(fā)明在聚磷酸銨和季戊四醇阻燃聚丙烯復(fù)合材料體系中，不增加阻燃劑的總添加量的情況下，添加少量的含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑就可以使聚丙烯的極限氧指數(shù)達(dá)到31%，垂直燃燒測(cè)試達(dá)到UL-94？V-0級(jí)。含三嗪環(huán)無(wú)鹵阻燃劑熔點(diǎn)較低，在聚丙烯的加工溫度下為液體，能夠很好的分散在聚丙烯中，并能夠改善聚磷酸銨和季戊四醇與聚丙烯之間的相容性。
【IPC分類】C08K5/053, C08K5/523, C08L51/06, C08L23/12, C08K13/02, C08K3/32
【公開號(hào)】CN105623102
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610186165
【發(fā)明人】宋艷, 許亮, 楊榮, 張?chǎng)? 李錦春
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日