一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，包括以下组分：低介电聚丙烯树脂65‑97份；高效磷系阻燃剂1‑10份；低介电空心微粉1‑10份。本发明高效磷系阻燃剂在燃烧过程中起到气相和凝聚相阻燃作用，含磷有机自由基中和聚丙烯分解产生的自由基，起到气相阻燃，玻璃状的熔融磷酸盐有效阻隔了热量和可燃性气体的渗透，分解产生的聚磷酸具有脱水成炭作用，起到凝聚相阻燃作用；燃烧产出的水蒸气，吸收了大量的热量，进而降低了燃烧温度和热释放速率。

权利要求

1.一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份算，包括以下组分：低介电聚丙烯树脂85‑88份；

高效磷系阻燃剂8‑10份；

低介电空心微粉2‑8份；

所述高效磷系阻燃剂为次磷酸铝；所述低介空心微粉为POSS。

2.根据权利要求1所述一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述低介电聚丙烯树脂为介电常数≤2.3的聚丙烯树脂。

3.根据权利要求2所述一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg的条件下测得的熔体流动速率为0.5‑100g/10min。

4.根据权利要求1所述一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述低介电聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。

5.制备如权利要求1‑4任一所述5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：将聚丙烯树脂、高效磷系阻燃剂、低介电空心微粉加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料，将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到所述5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料。

6.根据权利要求5所述一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合机的转速不小于600r/min。

7.根据权利要求5所述一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的长径比为(36‑52)：1，所述双螺杆挤出机的熔融段温度为170‑230℃。

说明书

一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及聚丙烯复合材料技术领域，尤其是涉及一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 5G通讯接近毫米波波段，其最大优点为传播速度快，随之带来的最大缺点就是穿透力差、衰减大，要求传播介质材料的介电常数和介电损耗要小。相比无机非金属材料，高分子材料尤其是常用的聚烯烃材料具有介电常数低、质轻价廉等诸多优势。

[0003] 5G通讯频率高导致元器件发热大，对材料的耐热性能和阻燃性能提出了更高的要求。聚丙烯材料由于其分子中均为碳氢元素，可燃性强，阻燃难度大，同时其耐热性能较工程塑料差，因此提高聚丙烯材料的阻燃性能和耐热性能，同时保持其介电常数低、密度低、成本低的优势，对于聚丙烯材料在5G领域的应用具有重大的经济意义和社会意义。

[0004] 随着5G通讯的迅速发展，近几年聚丙烯材料在5G通讯领域的应用研究特别是聚丙烯材料增强改性应用于5G天线罩的研究也逐渐增多，但是对于5G用阻燃聚丙烯的应用研究很少。CN 109206751介绍了一种天线罩用耐候阻燃聚丙烯改性材料，其主要通过电子级玻璃纤维、低介电填料、增韧剂、相容剂、无卤阻燃剂等对聚丙烯进行改性，总计添加比例在20～50份左右，虽然聚丙烯材料的强度和耐热性能有所提升，但是材料的密度和介电常数增加明显，材料密度在1.1以上，介电常数>2.6，同时材料的成本上涨很多，在5G通讯领域的应用受到较大的限制；CN 111117070介绍了一种用于LFT‑D工艺的高流动阻燃PP基料，及低介电低应力无卤阻燃聚丙烯复合材料，其主要采用了低介电玻璃纤维，无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂、耐候助剂、润滑剂和相容剂等，无卤阻燃剂和阻燃协效剂添加比例在15～35％左右，玻璃纤维比例在30％左右，材料密度在1.2以上，介电常数在2.8左右，相比其他常用工程塑料如PC的介电常数2.9～3.7降低不明显。

[0005] 本发明主要介绍了一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

发明内容

[0006] 基于此，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廉价、环保、阻燃效果好、低比重、低介电常数具有优良机械性能和耐热性能的5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料。

[0007] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，按重量份算包括以下组分：

[0008] 低介电聚丙烯树脂                            65‑97份；

[0009] 高效磷系阻燃剂                              1‑10份；

[0010] 低介电空心微粉                              1‑10份。

[0011] 本发明的5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料在热降解或燃烧过程中，高效磷系阻燃剂在燃烧过程中起到气相和凝聚相阻燃作用，含磷有机自由基中和聚丙烯分解产生的自由基，起到气相阻燃，玻璃状的熔融磷酸盐有效阻隔了热量和可燃性气体的渗透，分解产生的聚磷酸具有脱水成炭作用，起到凝聚相阻燃作用；燃烧产出的水蒸气，吸收了大量的热量，进而降低了燃烧温度和热释放速率，低介电空心微粉具有中空结构，较大的孔隙率可以起到良好的减重降低材料密度，从而降低材料介电常数的效果，空心结构同时具有良好的隔热效果，同时空心微粉可以起到一定的成核剂的作用，从而提高材料的耐热性能。因此，本发明所述5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料具有廉价、环保、阻燃效果好、低比重、低介电常数具有优良机械性能和耐热性能、低烟、低热释放的特点，阻燃等级可以达到UL94V2～V‑0级，密度为0.95cm‑3以下，介电常数<2.5。

[0012] 优选的是：所述高效磷系阻燃剂为次磷酸盐、聚磷酸盐、焦磷酸盐种类中的至少一种，优先为次磷酸盐，但是不限于此，更优选地，所述次磷酸盐为次磷酸铝。

[0013] 优选的是：所述低介空心微粉为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、POSS(笼状倍半硅氧烷)、分子筛、沸石种类中具有空心结构的有机或无机微粉中的至少一种，更优先地，所述空心微粉为空心玻璃微珠或POSS。

[0014] 优选的是：所述低介电聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种，所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg的条件下测得的熔体流动速率为0.5‑100g/10min。

[0015] 优选的是：所述低介电聚丙烯树脂为采用氢调法生产、且介电常数<2.3的聚丙烯树脂；这一聚丙烯树脂具有更好的力学性能和更低的介电常数。

[0016] 所述5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料通过以下方案予以实现：

[0017] 将聚丙烯树脂、高效磷系阻燃剂、低介电空心微粉加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料，将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到所述5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料。

[0018] 优选地，所述混合机为高速混合机，所述混合机的转速不小于600r/min。

[0019] 优选地，所述挤出通过双螺杆挤出机进行，所述双螺杆挤出机的长径比为(36‑52)：1，所述双螺杆挤出机的熔融段温度为170‑230℃。

[0020] 优选地，所述造粒通过造粒机进行，所述造粒机具有干燥和分级的功能。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0022] 综上所述，本发明具有以下优点：

[0023] 1、高效磷系阻燃剂在燃烧过程中起到气相和凝聚相阻燃作用，含磷有机自由基中和聚丙烯分解产生的自由基，起到气相阻燃，玻璃状的熔融磷酸盐有效阻隔了热量和可燃性气体的渗透，分解产生的聚磷酸具有脱水成炭作用，起到凝聚相阻燃作用；燃烧产出的水蒸气，吸收了大量的热量，进而降低了燃烧温度和热释放速率。

[0024] 2、低介电空心微粉具有中空结构，较大的孔隙率可以起到良好的减重降低材料密度，从而降低材料介电常数的效果，空心结构同时具有良好的隔热效果，同时空心微粉可以起到一定的成核剂的作用，从而提高材料的耐热性能。

[0025] 3、材料具有廉价、环保、阻燃效果好、低比重、低介电常数具有优良机械性能和耐热性能、低烟、低热释放的特点，阻燃等级可以达到UL94V2～V‑0级，密度为0.95cm‑3以下，介电常数<2.5。

[0026] 4、材料力学性能好，应用范围广，可广泛用于5G通讯基站，智能家用电器外壳，电控盒，自动驾驶汽车传感器等领域。

具体实施方式

[0027] 以下通过具体实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下的各实施例中，各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

[0028] 实施例1‑9

[0029] 各实施例的指标步骤如下：

[0030] 按照实施例各组分重量份将聚丙烯树脂、高效磷系阻燃剂、低介电空心微粉加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料，将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料，混合机为高速混合机，混合机的转速不小于600r/min，挤出通过双螺杆挤出机进行，双螺杆挤出机的长径比为(36‑52)：1，双螺杆挤出机的熔融段温度为170‑230℃，造粒通过造粒机进行，造粒机具有干燥和分级的功能。

[0031] 实施例1‑9和对比例1各无卤阻燃聚丙烯复合材料的成分见表1。

[0032] 实施例1‑9和对比例1各无卤阻燃聚丙烯复合材料的组分含量见表2。

[0033] 实施例1‑9和对比例1各无卤阻燃聚丙烯复合材料的各性能分析结果见表3。

[0034] 表1实施例1‑9和对比例1无卤阻燃聚丙烯复合材料的成分

[0035]

[0036]

[0037] 表2实施例1‑9和对比例1无卤阻燃聚丙烯复合材料的各成分含量(以重量份数计)[0038]

[0039] 表3实施例1‑9和对比例1中无卤阻燃聚丙烯复合材料的各性能分析结果[0040]

[0041]

[0042] 备注：本发明所用原料来源如下，但是不受以下原料限制。

[0043] 共聚聚丙烯:牌号为PP K8303；中石化；230℃、2.16kg的熔体流动速率为2.5g/10min；

[0044] 均聚聚丙烯:牌号为PP Z30S；中石化；230℃、2.16kg的熔体流动速率为25g/10min；

[0045] 共聚聚丙烯:牌号为PP 4220；中石化；230℃、2.16kg的熔体流动速率为0.38g/10min；

[0046] 次磷酸铝：牌号为HT‑220；泰星化工；

[0047] 空心玻璃微珠：牌号为K25；3M公司；

[0048] POSS微粉：牌号为P102212；阿拉丁。

[0049] 由表1‑表3可知，从表3中可以看出，与对比例1相比，本申请所述5G用低比重低介电高耐热阻燃聚丙烯复合材料，除了具有低密度、低介电常数、良好的阻燃性能等，同时具有很好的力学性能。

[0050] 将实施例4与实施例2对比可以看出，当所述高效磷系阻燃剂为次磷酸铝时，添加比例在8～10％时，阻燃性能由V2提升至V0，材料的阻燃性能更高；将实施例1与实施例2对比可以看出，当所述空心微粉为POSS微粉时，所得阻燃聚丙烯复合材料的介电常数更低，POSS微粉较空心玻璃微珠对材料介电常数降低效果更优；将实施例8与实施例9对比可以看出，当所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg的条件下测得的熔体流动速率为0.5‑100g/10min，所得阻燃聚丙烯复合材料的拉伸强度更好，阻燃性能更好，同时具有更低的介电常数。

[0051] 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。