一种高光阻燃聚丙烯材料的制备方法转让专利

申请号 : CN202111004096.5

文献号 : CN113444317B

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相似专利:

发明人 : 蒋高建邹建康秦鹏伟

申请人 : 南通伟越电器有限公司

摘要 :

本发明公开了一种高光阻燃聚丙烯材料的制备方法,属于高性能高分子材料的制备技术领域。所述高光阻燃聚丙烯材料是先将9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物与缩水甘油反应制得的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、聚丙烯接枝马来酸酐、抗氧剂和聚丙烯进行初混后,经熔融共混、挤出、造粒制备而成。本发明制备的聚丙烯材料具有较优异的阻燃性、较高的光泽度、较好的力学性能和较强的耐热氧老化能力,在电器外壳领域具有广泛的应用前景,具有较高的经济价值和社会效益。

权利要求 :

1.一种高光阻燃聚丙烯材料的制备方法,其特征在于:将9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物与缩水甘油反应制得的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、聚丙烯接枝马来酸酐、抗氧剂和聚丙烯进行初混后,经熔融共混、挤出、造粒制备而成;具体包括以下步骤:(1)将1 2 g的缩水甘油加入到200 500 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,室温磁力搅拌20 60 ~ ~ ~

min后,升温至80 120 ℃,再加入3 12 g的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物,继续~ ~

磁力搅拌,直至9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物充分溶解,继续磁力搅拌反应6~

12 h,将反应溶液倒入大量的水中,过滤析出的固体,经洗涤、干燥,制备9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油;

(2)将10 20份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、0.05 0.4份1,~ ~

3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、5 10份聚丙烯接枝马来酸酐、0.5 1份抗氧剂和100份聚丙烯~ ~

利用高速混合机混合10 30 min,初混料经双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为200~ ~

260 ℃,螺杆转速为60 120 rpm,经挤出、造粒和干燥,制得所述高光阻燃聚丙烯材料。

~

2.根据权利要求1所述的高光阻燃聚丙烯材料的制备方法,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。

3. 根据权利要求1所述的高光阻燃聚丙烯材料的制备方法,其特征在于:所述聚丙烯接枝马来酸酐中,马来酸酐的重量百分比为0.8 %。

说明书 :

一种高光阻燃聚丙烯材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于高性能高分子材料的制备技术领域,具体涉及一种高光阻燃聚丙烯材料的制备方法。

背景技术

[0002] 聚丙烯是一种分子链结构规整,结晶度可达到60 %的半结晶型线型高聚物,它是现有的合成树脂中密度最小的热塑性通用塑料。聚丙烯的耐热性能和耐蚀性能良好,且聚
丙烯的化学组成和聚集态结构,使其具有良好力学性能和绝缘性能。聚丙烯的优良性能使
其在器械制造业、包装及家用电器等领域有着广泛的应用。但是,聚丙烯是由碳氢元素构成
的化合物,氧指数一般都在17 18 %,极易燃烧,且燃烧时伴有熔滴现象,易使火势蔓延造成
~
火灾。这限制了其在电器外壳方面的应用。在聚丙烯中添加阻燃剂,是目前提高聚丙烯阻燃
性常用的手段。但是,常规的阻燃剂具有较大的极性,与聚丙烯的相容性差,在使用过程中,
容易迁移到聚丙烯的表面,影响聚丙烯的阻燃效果。另外,随着人们生活水平的提高,人们
的审美意识增强,要求电器外壳具有优异的光泽度。但是,普通聚丙烯的光泽度逐渐满足不
了人们的要求。1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇作为聚丙烯的成核剂使用时,会使聚丙烯球
晶颗粒更加细密均匀,而当球晶尺寸小于可见光波长时,材料的可见光透过率及表面光泽
度均显著提高。研究发现,当聚丙烯结晶时,1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇的2个自由羟基
在聚丙烯的熔点以上时,通过氢键作用形成三维纳米网状结构,比表面积增加,产生凝胶现
象,从而生成大量晶核,提高了结晶速度,最终提高聚丙烯的结晶性和光泽度。

发明内容

[0003] 本发明针对聚丙烯易燃烧、光泽性较差等问题,提供了一种高光阻燃聚丙烯材料的制备方法。本发明制备的聚丙烯材料具有较优异的阻燃性、较高的光泽度、较好的力学性
能和较强的耐热氧老化能力,在电器外壳领域具有广泛的应用前景,具有较高的经济价值
和社会效益。
[0004] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0005] 一种高光阻燃聚丙烯材料是先将9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物与缩水甘油反应制得的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、1,3:2,4‑二对
甲基苄叉山梨醇、聚丙烯接枝马来酸酐、抗氧剂和聚丙烯进行初混后,经熔融共混、挤出、造
粒制备而成。
[0006] 所述高光阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体包括以下步骤:
[0007] (1)将1 2 g的缩水甘油加入到200 500 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,室温磁力搅拌~ ~
20 60 min后,升温至80 120 ℃,再加入3 12 g的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化
~ ~ ~
物,继续磁力搅拌,直至9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物充分溶解,继续磁力搅拌
反应6 12 h,将反应溶液倒入大量的水中,过滤析出的固体,经洗涤、干燥,制备9,10‑二氢‑
~
9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油。
[0008] (2)将10 20份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、0.05 0.4~ ~
份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、5 10份聚丙烯接枝马来酸酐、0.5 1份抗氧剂和100份聚
~ ~
丙烯利用高速混合机混合10 30 min,初混料经双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为
~
200 260 ℃,螺杆转速为60 120 rpm,经挤出、造粒和干燥,制得所述高光阻燃聚丙烯材料。
~ ~
[0009] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0010] 所述聚丙烯接枝马来酸酐中,马来酸酐的重量百分比为0.8 %。
[0011] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0012] (1)9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物是性能优异的无卤阻燃剂。但是,9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物与聚丙烯的相容性较差,直接将9,10‑二氢‑9‑氧
杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物添加到聚丙烯中,经过一段时间后,9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂
菲‑10‑氧化物容易迁移到聚丙烯的表面,降低聚丙烯的阻燃性。本发明通过化学反应在9,
10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物分子上接枝缩水甘油,从而可以在9,10‑二氢‑9‑氧
杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物上接枝两个羟基。9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝
缩水甘油中的两个羟基与1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇的两个羟基通过氢键作用,更好地
促进1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇发挥成核剂的作用,从而提高聚丙烯的光泽性,减少1,
3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇的用量。
[0013] (2)在1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇和聚丙烯接枝马来酸酐的作用下,9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油在聚丙烯中的迁移受到限制,可以显著提
高9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油在聚丙烯中的稳定性。
[0014] (3)本发明制备的聚丙烯材料具有较优异的阻燃性、较高的光泽度、较好的力学性能和较强的耐热氧老化能力。在热氧老化前,聚丙烯材料的垂直燃烧等级为V‑1或V‑2级,光
2
泽度为117.3 126.5 %,拉伸强度为36.5 38.2 MPa,冲击强度为10.6 11.9 kJ/m ,在热氧
~ ~ ~
老化后,聚丙烯材料的垂直燃烧等级为V‑1 V‑2级,光泽度为112.6 119.8 %,拉伸强度为
~2 ~
29.3 34.8 MPa,冲击强度为8.4 11.1 kJ/m,可广泛用于制造家用电器、户外电器、工矿用
~ ~
电器等电器外壳,具有较高的经济价值和社会效益。

具体实施方式

[0015] 下面通过几组实施例和对比例对本实施方式中高光阻燃聚丙烯材料的优势及其效果作进一步的阐述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限
定本发明。
[0016] 实施例1
[0017] (1)将1 g的缩水甘油加入到200 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,室温磁力搅拌20 min后,升温至80 ℃,再加入3 g的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物,继续磁力搅拌,
直至9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物充分溶解,继续磁力搅拌反应12 h,将反应
溶液倒入大量的水中,过滤析出的固体,经洗涤、干燥,制备9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑
10‑氧化物接枝缩水甘油。
[0018] (2)将10份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、0.05份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.5份抗氧剂和100份聚丙烯利用高速
混合机混合10 min,初混料经双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为200 ℃,螺杆转速为
60 rpm,经挤出、造粒和干燥,制得所述高光阻燃聚丙烯材料。
[0019] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0020] 所述聚丙烯接枝马来酸酐中,马来酸酐的重量百分比为0.8 %。
[0021] 实施例2
[0022] (1)将1.5 g的缩水甘油加入到350 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,室温磁力搅拌40 min后,升温至100 ℃,再加入8 g的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物,继续磁力搅
拌,直至9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物充分溶解,继续磁力搅拌反应9 h,将反
应溶液倒入大量的水中,过滤析出的固体,经洗涤、干燥,制备9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂
菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油。
[0023] (2)将15份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、0.2份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、7份聚丙烯接枝马来酸酐、0.7份抗氧剂和100份聚丙烯利用高速混
合机混合20 min,初混料经双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为230 ℃,螺杆转速为90 
rpm,经挤出、造粒和干燥,制得所述高光阻燃聚丙烯材料。
[0024] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0025] 所述聚丙烯接枝马来酸酐中,马来酸酐的重量百分比为0.8 %。
[0026] 实施例3
[0027] (1)将2 g的缩水甘油加入到500 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,室温磁力搅拌60 min后,升温至120 ℃,再加入12 g的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物,继续磁力搅
拌,直至9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物充分溶解,继续磁力搅拌反应6 h,将反
应溶液倒入大量的水中,过滤析出的固体,经洗涤、干燥,制备9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂
菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油。
[0028] (2)将20份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、0.4份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、10份聚丙烯接枝马来酸酐、1份抗氧剂和100份聚丙烯利用高速混
合机混合30 min,初混料经双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为260 ℃,螺杆转速为
120 rpm,经挤出、造粒和干燥,制得所述高光阻燃聚丙烯材料。
[0029] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0030] 所述聚丙烯接枝马来酸酐中,马来酸酐的重量百分比为0.8 %。
[0031] 对比例1
[0032] 将20份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物、0.4份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、10份聚丙烯接枝马来酸酐、1份抗氧剂和100份聚丙烯利用高速混合机混合30 min,
初混料经双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为260 ℃,螺杆转速为120 rpm,经挤出、造
粒和干燥,制得高光阻燃聚丙烯材料。
[0033] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0034] 所述聚丙烯接枝马来酸酐中,马来酸酐的重量百分比为0.8 %。
[0035] 对比例2
[0036] (1)将2 g的缩水甘油加入到500 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,室温磁力搅拌60 min后,升温至120 ℃,再加入12 g的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物,继续磁力搅
拌,直至9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物充分溶解,继续磁力搅拌反应6 h,将反
应溶液倒入大量的水中,过滤析出的固体,经洗涤、干燥,制备9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂
菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油。
[0037] (2)将20份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、0.4份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、1份抗氧剂和100份聚丙烯利用高速混合机混合30 min,初混料经
双螺杆挤出机进行熔融共混,熔融温度为260 ℃,螺杆转速为120 rpm,经挤出、造粒和干
燥,制得高光阻燃聚丙烯材料。
[0038] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0039] 对比例3
[0040] 将20份9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物、0.4份1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、1份抗氧剂和100份聚丙烯利用高速混合机混合30 min,初混料经双螺杆挤出机进
行熔融共混,熔融温度为260 ℃,螺杆转速为120 rpm,经挤出、造粒和干燥,制得高光阻燃
聚丙烯材料。
[0041] 所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配体系,其中,抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:2。
[0042] 将三组实施例和三组对比例制得的产物按GB/T 2408‑1996进行垂直燃烧等级测试,对于V‑2、V‑1和V‑0之外的燃烧等级标为NC(没有级别),按GB/T 8807‑1988进行光泽度
测试,测试角度为60°,按GB/T 1040‑2006进行拉伸强度测试,按GB/T 1043‑2008进行冲击
强度测试,热氧老化试验在热老化烘箱中进行,试验温度为80 ℃,试验时间为30 d,测试结
果如下表所示。
[0043] 表1 性能测试结果
[0044] 。
[0045] 从三组实施例和三组对比例的测试结果可以看出,三组实施例的阻燃性、光泽度、力学性能和耐热氧老化能力均显著优于三组对比例的阻燃性、光泽度、力学性能和耐热氧
老化能力,且远优于聚丙烯的阻燃性、光泽度、力学性能和耐热氧老化能力,这说明将9,10‑
二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物与缩水甘油反应制得的9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂
菲‑10‑氧化物接枝缩水甘油、1,3:2,4‑二对甲基苄叉山梨醇、聚丙烯接枝马来酸酐、抗氧剂
和聚丙烯进行初混后,经熔融共混、挤出、造粒,可以制得具有较优异的阻燃性、较高的光泽
度、较好的力学性能和较强的耐热氧老化能力的聚丙烯材料。
[0046] 上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和
环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改
动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附
权利要求的保护范围内。