一种无卤抑烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种无卤抑烟阻燃PP复合材料及其制备方法，其中无卤抑烟阻燃PP复合材料由以下质量百分比的组分组成：聚丙烯65％‑85％，层板剥离型水滑石6‑15％，有机硅改性水滑石3％‑6％，硼酸插层水滑石3‑8％，增韧剂2％‑6％，抗氧剂 0.5％‑1％，润滑剂0.5‑ 2％。经性能测试显示该复合材料抑烟阻燃性能良好，同时保持较好的力学性能。

权利要求

1.一种无卤抑烟阻燃PP 复合材料，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯65％-85％，层板剥离型水滑石6-15％，有机硅改性水滑石3％-6％，硼酸插层水滑石3-

8％，增韧剂2％-6％，抗氧剂 0.5％-1％，润滑剂0.5- 2％。

2.根据权利要求1所述的无卤抑烟阻燃PP复合材料，其特征在于，有机硅改性水滑石采用包覆法制备，在水滑石中加入5%用量的硅烷偶联剂，充分研磨混合，冷却后备用。

3.根据权利要求1所述的无卤抑烟阻燃PP复合材料，其特征在于，硼酸根插层水滑石采用结构复原法制备，将水滑石在400-600℃下焙烧2-5h，冷却后加入到硼酸盐溶液中，室温下搅拌1-3h，反应结束后，过滤，于65℃烘干，备用。

4.根据权利要求1所述的无卤抑烟阻燃PP复合材料，其特征在于，添加了质量百分比为

0.5-2%的PTFE微粉作为润滑剂。

5.根据权利要求4所述的无卤抑烟阻燃PP复合材料，其特征在于，所添加的PTFE微粉的平均粒径为1-5 μm。

6.上述权利要求1-5任一所述的无卤抑烟阻燃PP复合材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤进行制备：（1）按照重量百分比称取各个组分；

（2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为40-100℃；

（3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为160-250℃，转速控制在80-120转/min。

说明书

一种无卤抑烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种阻燃复合材料，属于高分子材料改性技术领域，具体的说是一种无卤抑烟阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚丙烯(PP)是一种综合性能优良的通用高分子材料，广泛应用于电子电器、汽车等领域。随着其应用范围的日益扩大，对聚丙烯的阻燃性能提出了更高要求。目前，含卤阻燃剂（特别是溴系阻燃剂）被广泛用于高分子阻燃材料，并起到了较好的阻燃作用。但是采用含卤阻燃剂的材料在燃烧过程中会产生大量有毒、腐蚀性气体和烟雾，使人窒息而死，其危害性比大火本身更为严重。鉴于对环境的保护，卤系阻燃剂的应用受到限制，无卤抑烟阻燃聚丙烯已成为当前的研究热点。

[0003] 无卤阻燃剂主要以无机阻燃剂、无卤膨胀型阻燃剂和有机硅阻燃剂为主，这三类阻燃剂燃烧时不发烟，不产生腐蚀性气体，被称为"绿色"阻燃剂。而无机阻燃剂因其稳定性好、低毒或无毒，具有环保、安全、抑烟和价廉等公认的优点。

[0004] 无机阻燃剂主要有：磷系化合物，钼系化合物，锡系化合物，层状硅酸盐、氧化锑，硼酸盐，氢氧化镁，氢氧化铝，水滑石等。其中水滑石及其类似物因其抑烟阻燃性能良好，且具有填充性能，是近年来受人关注的一类无机阻燃剂，但仍存在与PP相容性差，不易在PP中良好分散，导致添加量偏高、阻燃效率偏低等问题。

[0005] 现有提高无机阻燃性能的方式主要有：（1）超细化，使阻燃剂粉体粒子变小，比表面积增大，表面能增大，从而粒子表面的反应活性增强，有利于粒子在PP材料中的分散，且能提高阻燃剂与PP材料间的界面结合力，进一步改善基体材料的加工成型性能和制品的力学性能；（2）表面改性处理，通过各种表面改性剂与阻燃剂颗粒表面化学反应和表面包覆处理来改变阻燃剂颗粒的表面状态，以提高阻燃剂表面活性，使其表面产生新的物理、化学功能，从而改善阻燃剂与基体聚合物之间的亲和力，有利于阻燃剂在基体中的分散，提高材料的加工性能和力学性能；（3）复配处理，利用各种阻燃剂之间的协同阻燃效应，将两种或两种以上的阻燃剂进行复合、混配，制成复合阻燃剂使用，使它们相互增效，取长补短，从而达到降低阻燃剂的用量，提高材料阻燃性能、加工性能和力学性能等目的。

[0006] 上述通过单一方式很难在阻燃抑烟性能提高的同时，而不影响复合材料的力学性能，如何通过协同作用来达到抑烟阻燃与力学性能的共同提升是本发明的重点。

发明内容

[0007] 针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种无卤抑烟阻燃PP复合材料，可以同时满足材料使用过程中对抑烟阻燃性能与力学性能的要求。提出通过同时添加层板剥离型水滑石、有机硅改性水滑石、硼酸插层水滑石，熔融共混制备分散性好的无卤抑烟阻燃聚丙烯复合物的方法。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，提供一种无卤抑烟阻燃PP 复合材料，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯65％-85％，层板剥离型水滑石6-15％，有机硅改性水滑石3％-6％，硼酸插层水滑石3-8％，增韧剂2％-6％，抗氧剂 0.3％-1％，润滑剂0.3- 1％。

[0009] 所述层板剥离型水滑石采用微乳法制备，先将LGA插层进入水滑石层间，然后在辛烷溶液中进行柱撑剥离，真空干燥获得，备用。

[0010] 所述有机硅改性水滑石采用包覆法制备，在水滑石中加入5%用量的硅烷偶联剂，充分研磨混合，冷却后备用。

[0011] 所述硼酸根插层水滑石采用结构复原法制备，将水滑石在400-600℃下焙烧2-5h，冷却后加入到硼酸盐溶液中，室温下搅拌1-3h，反应结束后，过滤，于65℃烘干，备用。

[0012] 所述的无卤阻燃PP复合材料的制备方法由以下步骤完成：

[0013] （1）按照重量百分比称取各个组分；

[0014] （2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为40-100℃；

[0015] （3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为160-250℃，转速控制在80-120转/min。

[0016] 本发明的无卤抑烟阻燃PP复合材料具有如下优点：

[0017] （1）本发明的无卤抑烟阻燃PP复合材料使用层板剥离型水滑石，使水滑石片层在材料中的分散和结合性更好，大大增加了相容性，保持了材料的力学性能不下降；

[0018] （2）本发明的无卤抑烟阻燃PP复合材料使用多种水滑石阻燃剂复配，同时引进硼酸插层水滑石，极大提高了阻燃PP的抑烟性能；

[0019] （3）本发明的无卤抑烟阻燃PP复合材料不含卤系阻燃剂和有毒的金属氧化物，具有无毒环保特性。

具体实施方式

[0020] 实施例1

[0021] 本实施例的一种无卤抑烟阻燃PP复合材料，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯72％，层板剥离型水滑石12％，有机硅改性水滑石5％，硼酸插层水滑石5％，增韧剂5％，抗氧剂0.5％，润滑剂0.5％。

[0022] 上述复合材料由以下步骤制备而成：

[0023] （1）按照重量百分比称取各个组分；

[0024] （2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为40℃；

[0025] （3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为230℃，转速控制在90转/min。

[0026] 实施例2

[0027] 本实施例的一种无卤抑烟阻燃PP复合材料，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯80％，层板剥离型水滑石8％，有机硅改性水滑石4％，硼酸插层水滑石4％，增韧剂3％，抗氧剂0.5％，润滑剂0.5％。

[0028] 上述复合材料由以下步骤制备而成：

[0029] （1）按照重量百分比称取各个组分；

[0030] （2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为60℃；

[0031] （3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为200℃，转速控制在110转/min。

[0032] 实施例3

[0033] 本实施例的一种无卤抑烟阻燃PP复合材料，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯65％，层板剥离型水滑石15％，有机硅改性水滑石6％，硼酸插层水滑石8％，增韧剂5％，抗氧剂0.5％，润滑剂0.5％。

[0034] 上述复合材料由以下步骤制备而成：

[0035] （1）按照重量百分比称取各个组分；

[0036] （2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为90℃；

[0037] （3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为160-250℃，转速控制在120转/min。

[0038] 实施例4

[0039] 本实施例的一种无卤抑烟阻燃PP复合材料，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯75％，层板剥离型水滑石10％，有机硅改性水滑石3％，硼酸插层水滑石6％，增韧剂4％，抗氧剂1％，润滑剂1％。

[0040] 上述复合材料由以下步骤制备而成：

[0041] （1）按照重量百分比称取各个组分；

[0042] （2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为100℃；

[0043] （3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为210℃，转速控制在100转/min。

[0044] 实施例5

[0045] 本实施例的一种无卤抑烟阻燃PP复合材料，由如下质量百分比的组分组成：聚丙烯85％，层板剥离型水滑石6％，有机硅改性水滑石3％，硼酸插层水滑石3％，增韧剂2％，抗氧剂0.5％，润滑剂0.5％。

[0046] 上述复合材料由以下步骤制备而成：

[0047] （1）按照重量百分比称取各个组分；

[0048] （2）将各个组分在捏合机中进行充分捏合，其中混合温度为80℃；

[0049] （3）将混合好的物料于双螺杆挤出机进行挤出，温度为160℃，转速控制在80转/min。

[0050] 对以上实施例所制得的阻燃材料进行性能测试，具体结果见表1。

[0051] 表1 实施例所得无卤抑烟阻燃PP复合材料性能测试

[0052]测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度(MPa) 49 52 47 53 51
弯曲强度(MPa) 32.3 33.7 32.0 34.4 33.5
悬臂梁缺口冲击强度(Kg/m²) 10.5 10.9 10.0 10.6 11.0
燃烧性能 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
极限氧指数(LOI) 30.9 30.6 33.2 31.3 30.0
烟密度等级(SDR) 69.6 72.5 68.1 70.4 74.5

[0053] 通过以上实验可以看到，本发明所制得的无卤抑烟阻燃PP复合材料具有很好的抑烟阻燃性能，且保持良好的力学性能。

[0054] 以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。