一种低燃烧热低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种低燃烧热低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯由于其质轻、优良的机械性能、较好的耐化学性能、耐候性等优点，被广泛应用于工业、农业、汽车工业、家电、电子电器等领域，随着应用领域的扩大，对该材料的要求日益提高，特别是对材料的阻燃性能要求。由于含卤-锑阻燃体系在燃烧时会释放出大量有毒和具有腐蚀性的气体，对人类和环境存在着极大的隐患。为此，含卤阻燃体系阻燃剂已不适合当今无卤环保的趋势，无卤阻燃剂越来越受到人们的关注。现有的含有无卤阻燃剂的材料，在燃烧过程中虽然不会释放出有毒、腐蚀性气体，但是仍然会产生大量烟雾，人体吸收大量烟雾时容易导致窒息而死亡。所以在阻燃的同时，减少材料的燃烧热及烟雾释放量，有重要的意义。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低燃烧热低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种低燃烧热低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料，由以下组分按重量份制备而成：
[0006][0007]
作为优选的技术方案，所述聚丙烯为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。
[0008]
作为优选的技术方案，所述无卤阻燃剂为磷氮类膨胀型阻燃剂。
[0009]
作为优选的技术方案，所述三聚氰胺改性mos2的制备方法为：将mos2和三聚氰胺加入乙醇溶液中，室温下超声处理得到反应液；将反应液放置在80℃-95℃温度中搅拌反应8-15h，得到的沉淀物依次经过分离、洗涤、干燥后即为目标产物，即三聚氰胺改性mos2。三聚氰胺改性mos2的原理为三聚氰胺上的-nh2基团与纳米mos2的高活表面形成大量氢键而结合。
[0010]
作为优选的技术方案，所述mos2和三聚氰胺的质量比为1:1.2-1.5，所述乙醇溶液中乙醇的质量浓度为45％-55％。
[0011]
作为优选的技术方案，所述热稳定剂为阻酚类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂、硫代酯类热稳定剂中的至少一种。
[0012]
作为优选的技术方案，所述加工助剂为金属皂类、酰胺类中的至少一种。
[0013]
本发明的另一个号目的是提供上述所述的低燃烧热低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：按配比将聚丙烯、无卤阻燃剂、三聚氰胺改性mos2、热稳定剂和加工助剂加入双螺杆挤出机中，经过熔融混合分散，挤出造粒，最终得到产品。进一步的，所述双螺杆挤出机的长径比为36-44:1。
[0014]
与现有技术相比，本发明有益效果为：
[0015]
本发明制备的低燃烧热低烟无卤阻燃聚丙烯复合材料，在配方中加入三聚氰胺改性mos2，三聚氰胺改性mos2为二维片状材料，一方面mos2为金属元素化合物，导热系数较高，在燃烧过程中，可快速传导热量至基体，从而可加速基体材料的降解，有助于材料表面碳层的迅速形成。另一方面，片状结构的mos2可提高熔融基体材料的熔体强度，防止材料燃烧过程中表面的坍塌。以上两种综合作用，可促使材料在燃烧过程中坚固碳层的迅速形成，可有效抑制材料燃烧过程中裂纹和空隙的产生，有效阻隔内部材料和氧气的接触，从而阻止后续燃烧反应，从而提高材料的阻燃性能，减少燃烧热和烟雾释放量。同时，三聚氰胺改性过的mos2，由于三聚氰胺表面的-nh2基团，使被包覆的mos2材料与聚丙烯基体表面有更强的氢键作用，增强结合力。且包覆在mos2表面的三聚氰胺可在燃烧过程中促进不燃气体nh3的大量生成，间接减少燃烧表面氧气的浓度，帮助抑制燃烧。
具体实施方式
[0016]
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]
实施例1：
[0018]
将74.2份共聚聚丙烯pp k7227h(武汉乙烯)、20份无卤阻燃剂wr02b(苏州安鸿泰)、5份三聚氰胺改性mos2、0.5份热稳定剂1010和0.3份加工助剂硬脂酸钙在高混机中混合均匀后加入长径比为36:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、170℃、180℃、180℃、180℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃。
[0019]
所述的三聚氰胺改性mos2制备方法如下：mos2与三聚氰胺按照质量比1:1.3，加入乙醇(质量浓度为50％)溶液中，室温下超声处理2h；然后将以上溶液在85℃下搅拌反应12h；产物离心分离后用乙醇洗涤干净；以上产物在烘箱中80℃条件下干燥12小时。
[0020]
实施例2：
[0021]
将76.8份均聚聚丙烯pp t30s(中石化)、18份无卤阻燃剂wr02b(苏州安鸿泰)、4份三聚氰胺改性mos2、0.8份热稳定剂168和0.4份加工助剂芥酸酰胺在高混机中混合均匀后加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、170℃、180℃、180℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃。
[0022]
所述的三聚氰胺改性mos2制备方法如下：mos2与三聚氰胺按照质量比1:1.3，加入乙醇(质量浓度为52％)溶液中，室温下超声处理1.5h；然后将以上溶液在85℃下搅拌反应10h；产物离心分离后用乙醇洗涤干净；以上产物在烘箱中82℃条件下干燥13小时。
[0023]
实施例3
[0024]
将78.3份共聚聚丙烯pp ea5075(巴塞尔)、16份无卤阻燃剂wr02b(苏州安鸿泰)、5份三聚氰胺改性mos2、0.2份热稳定1010和0.2份热稳定剂dstdp，0.3份加工助剂硬脂酸锌在高混机中混合均匀后加入长径比为38:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、190℃、200℃、200℃、195℃。
[0025]
所述的三聚氰胺改性mos2制备方法如下：mos2与三聚氰胺按照质量比1:1.4，加入乙醇(质量浓度为48％)溶液中，室温下超声处理2.5h；然后将以上溶液在92℃下搅拌反应12h；产物离心分离后用乙醇洗涤干净；以上产物在烘箱中78℃条件下干燥14小时。
[0026]
实施例4：
[0027]
将81.6份共聚聚丙烯pp k7926(上海赛科)、15份无卤阻燃剂anti-610(上海石化研究院)、3份三聚氰胺改性mos2、0.05份热稳定剂1010、0.05份热稳定剂168、0.1份热稳定剂dstdp和0.2份加工助剂芥酸酰胺在高混机中混合均匀后加入长径比为44:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、170℃、180℃、180℃、180℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃。
[0028]
所述的三聚氰胺改性mos2制备方法如下：mos2与三聚氰胺按照质量比1:1.2，加入乙醇(质量浓度为45％)溶液中，室温下超声处理1h；然后将以上溶液在80℃下搅拌反应8h；产物离心分离后用乙醇洗涤干净；以上产物在烘箱中75℃条件下干燥10小时。
[0029]
实施例5：
[0030]
将50份共聚聚丙烯pp ea5075(巴塞尔)、20.5份均聚聚丙烯pp z30s(中石化)、22份无卤阻燃剂fp-2200(日本adk)、6份三聚氰胺改性mos2、1份热稳定剂和0.2份加工助剂硬脂酸锌、0.3份加工助剂芥酸酰胺在高混机中混合均匀后加入长径比为38:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为180℃、180℃、190℃、190℃、190℃、200℃、200℃、200℃、210℃、210℃。
[0031]
所述的三聚氰胺改性mos2制备方法如下：mos2与三聚氰胺按照质量比1:1.5，加入乙醇(质量浓度为55％)溶液中，室温下超声处理3h；然后将以上溶液在95℃下搅拌反应15h；产物离心分离后用乙醇洗涤干净；以上产物在烘箱中85℃条件下干燥15小时。
[0032]
对比例1：
[0033]
将73.4份共聚聚丙烯pp k7227h(武汉乙烯)、26份无卤阻燃剂fp-2200(日本adk)、0.3份热稳定剂1010和0.3份加工助剂硬脂酸钙在高混机中混合均匀后加入长径比为36:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、170℃、180℃、180℃、180℃、190℃、190℃、195℃、195℃、195℃。
[0034]
对比例2：
[0035]
将77.1份共聚聚丙烯pp ea5076(巴塞尔)、22份无卤阻燃剂fp-2200(日本adk)、0.6份热稳定剂1010和0.3份加工助剂硬脂酸钙在高混机中混合均匀后加入长径比为36:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，得到无卤阻燃聚丙烯复合材料。其中，所述双
螺杆挤出机从喂料段到机头的温度依次为170℃、170℃、180℃、180℃、180℃、190℃、190℃、195℃、200℃、200℃。
[0036]
测试结果：
[0037]
用锥形量热仪测量实施例1-实施例5、对比例1、对比例2的材料的燃烧性能，总烟释放量(tsr)和最大热释放速率按照测试标准iso5660进行检测；依据ul94标准测量材料阻燃性，结果如下表1所示：
[0038]
表1各实施例和对比例制得的产品的性能检测结果
[0039][0040]
从上表1可看出，本发明制备的改性聚丙烯材料具有较传统阻燃材料更低的总烟释放量和更低的最大热释放速率，为更安全的阻燃材料，同时可降低阻燃剂的使用量，在较低阻燃剂添加比例的情况下，可达到较好的阻燃效果。