一种无卤阻燃PP复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种无卤阻燃PP复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明的无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯73～83份、阻燃剂6～10份、抗氧剂1.5～2份、润滑剂3.5～4.5份、增韧剂6～8份、抑烟剂1～2份；其中，所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝5～15：25～40：6～9。本发明的无卤阻燃PP复合材料阻燃效果较佳且环保。

权利要求

1.一种无卤阻燃PP复合材料，其特征在于：包括下述重量份的组分：聚丙烯73～83份、阻燃剂6～10份、抗氧剂1.5～2份、润滑剂3.5～4.5份、增韧剂6～8份、抑烟剂1～2份；其中，所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝15：30：9；所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)；所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：3；所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。

2.如权利要求1所述的无卤阻燃PP复合材料，其特征在于：包括下述重量份的组分：聚丙烯78份、阻燃剂6份、抗氧剂2份、润滑剂4份、增韧剂8份、抑烟剂2份。

3.如权利要求1所述的无卤阻燃PP复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为酚类抗氧剂、金属钝化剂中的至少一种，所述润滑剂为硬脂酸钙，所述增韧剂为聚烯烃弹性体乙烯-丙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种，所述抑烟剂为硼酸锌、氧化钼、二茂铁中的至少一种。

4.如权利要求1～3任一项所述的无卤阻燃PP复合材料，其特征在于：所述无卤阻燃PP复合材料还包括下述重量份的组分：气味吸收剂2～3份、光催化剂0.5～1份。

5.如权利要求4所述的无卤阻燃PP复合材料，其特征在于：所述聚丙烯、气味吸收剂和光催化剂的重量比为聚丙烯：气味吸收剂：光催化剂＝78：2：1。

6.如权利要求4或5所述的无卤阻燃PP复合材料，其特征在于：所述气味吸收剂为活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔分子筛中的至少一种，所述光催化剂为二氧化钛。

7.如权利要求1～6任一项所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法：其特征在于：包括以下步骤：(1)按照所述重量份称取各组分，并将各组分在混合机中进行充分混合，得到混合物料；(2)将步骤(1)所得混合物料于双螺杆挤出机中进行挤出，其中，双螺杆挤出机的温度为170-210℃，转速为80-120转/分钟。

说明书

一种无卤阻燃PP复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种PP复合材料及其制备方法，具体涉及一种无卤阻燃PP复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 作为一种通用塑料，聚丙烯(PP)重量轻、综合性能优异、生产工艺简单且应用广泛，目前已成为通用塑料中使用增长最快的塑料之一。虽然聚丙烯有很多的优点，但由于其氧指数低且易燃，使它在电子、电器及汽车领域的应用受到了较大的限制。近年来，国家越来越重视塑料的阻燃问题，特别是对家用电器、航空、汽车等行业所用到的塑料配件都提出了不同程度的阻燃性要求。

[0003] 另外，聚丙烯还有成型收缩率较大、低温易脆裂、耐磨性不足、热变形温度不高、耐光性差等缺陷。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种环保、无卤阻燃PP复合材料及其制备方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种无卤阻燃PP复合材料，其包括下述重量份的组分：聚丙烯73～83份、阻燃剂6～10份、抗氧剂1.5～2份、润滑剂3.5～4.5份、增韧剂6～8份、抑烟剂1～2份；其中，所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝5～15：25～40：6～9。

[0006] 聚丙烯(PP)的氧指数低且易燃，为了提高聚丙烯复合材料的氧指数，本领域技术人员通常在聚丙烯复合材料中加入阻燃剂。阻燃剂种类繁多，包括卤系、磷系、氮系和红磷及化合物等；现有技术中，通常加入一种或者两种阻燃剂以达到阻燃的目的。本申请发明人在研究中打破常规，将磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组合在一起使用，并研究其配比对阻燃效果的影响，结果发现，采用上述配比的阻燃剂时，阻燃效果较佳。

[0007] 另外，本发明选择的阻燃剂均为无卤阻燃剂，这样更加环保。

[0008] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝15：30：9。发明人不断改变阻燃剂各组分的配比，并分别研究不同配比的阻燃剂对PP复合材料阻燃效果的影响，发现，在所选择的特定配比关系下，本发明PP复合材料的阻燃效果更佳。

[0009] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述磷系阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷酸盐中的至少一种；所述氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺磷酸酯中的至少一种；所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。

[0010] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)；所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：3。发明人在进一步的研究过程中发现，具体阻燃剂的选择也会影响本发明PP复合材料的阻燃效果，当以间苯二酚双(二苯磷酸酯)作为磷系阻燃剂，重量比为1：3的三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸为氮系阻燃剂时，本发明PP复合材料的阻燃效果达到最佳。

[0011] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯78份、阻燃剂6份、抗氧剂2份、润滑剂4份、增韧剂8份、抑烟剂2份。

[0012] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、金属钝化剂中的至少一种，所述润滑剂为硬脂酸钙，所述增韧剂为聚烯烃弹性体乙烯-丙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种，所述抑烟剂为硼酸锌、氧化钼、二茂铁中的至少一种。

[0013] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述无卤阻燃PP复合材料还包括下述重量份的组分：气味吸收剂2～3份、光催化剂0.5～1份。

[0014] 聚丙烯的生产过程可能导致PP树脂内残留过氧化物，而过氧化物反应会生产醇、醛等有机挥发物；并且，PP树脂在持续的热氧化过程中会部分断链降解成小分子或低分子。由此，PP复合材料会产生VOC(挥发性有机化合物)。为了降低本发明PP复合材料中的挥发性有机化合物，使其使用更加安全、环保，本发明在PP复合材料中加入了气味吸收剂和光催化剂。气味吸收剂可以吸附PP复合材料中的挥发性有机化合物以降低其VOC量，减少气味；光催化剂可有效催化分解有机小分子，降低VOC。本发明联合使用气味吸收剂和光催化剂，得到的PP复合材料中挥发性有机化合物的含量较低。

[0015] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述聚丙烯、气味吸收剂和光催化剂的重量比为聚丙烯：气味吸收剂：光催化剂＝78：2：1。当聚丙烯、气味吸收剂和光催化剂的重量比为聚丙烯：气味吸收剂：光催化剂＝78：2：1时，得到的PP复合材料中挥发性有机化合物的含量更低。

[0016] 作为本发明所述无卤阻燃PP复合材料的优选实施方式，所述气味吸收剂为活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔分子筛中的至少一种，所述光催化剂为二氧化钛。

[0017] 本发明还提供了上述无卤阻燃PP复合材料的制备方法，为实现此目的，本发明采取的技术方案为：无卤阻燃PP复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)按照所述重量份称取各组分，并将各组分在混合机中进行充分混合，得到混合物料；(2)将步骤(1)所得混合物料于双螺杆挤出机中进行挤出，其中，双螺杆挤出机的温度为170-210℃，转速为80-120转/分钟。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明PP复合材料中，采用的阻燃剂为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂按一定比例组合，这样本发明的PP复合材料阻燃效果较佳；且由于采用的均是无卤阻燃剂，更加环保。

[0019] 另外，本发明联合使用气味吸收剂和光催化剂，得到的PP复合材料中挥发性有机化合物的含量较低。

具体实施方式

[0020] 为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0021] 实施例1

[0022] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯78份、阻燃剂6份、抗氧剂2份、润滑剂4份、增韧剂8份、抑烟剂2份，气味吸收剂2份，光催化剂1份；

[0023] 所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝15：30：9；其中，所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)；所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：3；所述无机阻燃剂为氢氧化铝；

[0024] 所述抗氧剂为酚类抗氧剂，润滑剂为硬脂酸钙，增韧剂为苯乙烯-丁二烯共聚物，抑烟剂为硼酸锌，气味吸收剂为活性炭，光催化剂为二氧化钛。

[0025] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)按照所述重量份称取各组分，并将各组分在混合机中进行充分混合，得到混合物料；(2)将步骤(1)所得混合物料于双螺杆挤出机中进行挤出，其中，双螺杆挤出机的温度为170-210℃，转速为80-120转/分钟。

[0026] 实施例2

[0027] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本实施例中，所述磷系阻燃剂为亚磷酸酯，所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：4。

[0028] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0029] 实施例3

[0030] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本实施例中，所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)，所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：2。

[0031] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0032] 实施例4

[0033] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本实施例中，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝5：25：6。

[0034] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0035] 实施例5

[0036] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本实施例中，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝12：40：7。

[0037] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0038] 实施例6

[0039] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本实施例中，所述气味吸收剂为3重量份，光催化剂为0.5重量份。

[0040] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0041] 实施例7

[0042] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本实施例中，所述气味吸收剂为2.5重量份，光催化剂为0.8重量份。

[0043] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0044] 实施例8

[0045] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯73份、阻燃剂10份、抗氧剂1.5份、润滑剂3.5份、增韧剂7份、抑烟剂1.5份，气味吸收剂2份，光催化剂1份；

[0046] 所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝15：30：9；其中，所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)；所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：3；所述无机阻燃剂为氢氧化镁；

[0047] 所述抗氧剂为金属钝化剂，润滑剂为硬脂酸钙，增韧剂为聚烯烃弹性体乙烯-丙烯-辛烯共聚物，抑烟剂为氧化钼，气味吸收剂为活性炭，光催化剂为二氧化钛。

[0048] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0049] 实施例9

[0050] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯83份、阻燃剂8份、抗氧剂1.8份、润滑剂4.5份、增韧剂6份、抑烟剂1份，气味吸收剂3份，光催化剂0.5份；

[0051] 所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝15：30：9；其中，所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)；所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺氰尿酸的重量比为1：3；所述无机阻燃剂为氢氧化镁；

[0052] 所述抗氧剂为酚类抗氧剂，润滑剂为硬脂酸钙，增韧剂为氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，抑烟剂为氧化钼，气味吸收剂为多孔二氧化硅，光催化剂为二氧化钛。

[0053] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0054] 实施例10

[0055] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯73份、阻燃剂10份、抗氧剂1.5份、润滑剂3.5份、增韧剂7份、抑烟剂1.5份，气味吸收剂2份，光催化剂1份；

[0056] 所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝5：25：6；其中，所述磷系阻燃剂为磷酸酯；所述氮系阻燃剂为三聚氰胺磷酸酯；所述无机阻燃剂为氢氧化铝；

[0057] 所述抗氧剂为酚类抗氧剂，润滑剂为硬脂酸钙，增韧剂为苯乙烯-丁二烯共聚物，抑烟剂为硼酸锌，气味吸收剂为多孔分子筛，光催化剂为二氧化钛。

[0058] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0059] 实施例11

[0060] 本发明无卤阻燃PP复合材料的一种实施例，本实施例所述无卤阻燃PP复合材料包括下述重量份的组分：聚丙烯83份、阻燃剂8份、抗氧剂1.8份、润滑剂4.5份、增韧剂6份、抑烟剂1份，气味吸收剂2.5份，光催化剂0.8份；

[0061] 所述阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂组成，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝12：40：7；其中，所述磷系阻燃剂为间苯二酚双(二苯磷酸酯)；所述氮系阻燃剂由三聚氰胺和三聚氰胺磷酸酯组成，所述三聚氰胺与三聚氰胺磷酸酯的重量比为1：3；所述无机阻燃剂为氢氧化铝；

[0062] 所述抗氧剂为酚类抗氧剂，润滑剂为硬脂酸钙，增韧剂为苯乙烯-丁二烯共聚物，抑烟剂为二茂铁，气味吸收剂为多孔氧化铝，光催化剂为二氧化钛。

[0063] 本实施例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0064] 对比例1

[0065] 本对比例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本对比例中，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝2：24：10。

[0066] 本对比例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0067] 对比例2

[0068] 本对比例所述无卤阻燃PP复合材料与实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的不同之处仅在于：本对比例中，所述磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝16：24：4。

[0069] 本对比例所述无卤阻燃PP复合材料的制备方法同实施例1。

[0070] 实施例12

[0071] 为了考察本发明无卤阻燃PP复合材料的阻燃性能和其中的挥发性有机化合物，我们按照GB/T 2406.2-2009所述方法测定了实施例1～11和对比例1～2所述无卤阻燃PP复合材料的氧指数，并按照《内饰件和内饰材料挥发性有机化合物(VOCs)的检测方法》(汽车材料与工艺，2010年第6期)中所述的“顶空-气相色谱法”测定了实施例1～11和对比例1～2所述无卤阻燃PP复合材料中的总挥发性有机化合物，实验结果如表1所示。

[0072] 表1

[0073]

[0074]

[0075] 由表1可见，实施例1所述无卤阻燃PP复合材料的阻燃性能最佳，且其总挥发性有机化合物含量最低。对比实施例1、实施例4、实施例5和对比例1～2，可见：阻燃剂的配比影响PP复合材料的阻燃效果，当磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝5～15：25～40：6～9时，其阻燃效果较好，尤其是磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂的重量比为磷系阻燃剂：氮系阻燃剂：无机阻燃剂＝15：30：9时，其阻燃效果更佳。对比实施例1～3所述无卤阻燃PP复合材料，可见具体阻燃剂的选择也会影响PP复合材料的阻燃效果，当以间苯二酚双(二苯磷酸酯)作为磷系阻燃剂，重量比为1：3的三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸为氮系阻燃剂时，PP复合材料的阻燃效果达到最佳。

[0076] 同时，比较实施例1、实施例6、实施例7，可见：当聚丙烯、气味吸收剂和光催化剂的重量比为聚丙烯：气味吸收剂：光催化剂＝78：2：1时，得到的PP复合材料中挥发性有机化合物的含量更低。

[0077] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。