本发明属于阻燃材料
技术领域：
，具体涉及一种无载体高效阻燃母粒及其制备方法和应用。
背景技术：
：阻燃母粒是一种新型阻燃产品。阻燃母粒具有在树脂中易于添加，清洁卫生，无粉尘，阻燃效率高，添加量小，对树脂的力学性能影响小，添加后不易发生分层，花纹，析出等外表不良现象，减少环境污染，节约人力物力成本和时间等优点。目前市场上有各种母粒，一般由载体(各种塑料)和功能助剂(阻燃剂、填充料、改性剂)组成。现在常用的工艺流程如下：配料—高速混合机—高速捏合机—螺杆挤出机—造粒机组。通过以上工艺将载体树脂和功能助剂造粒成高含量母粒。专利CN102212228A公布了一种以20-40％聚丙烯为载体，通过熔融挤出造粒，制备阻燃聚丙烯母粒的方法。专利CN102190853A公布了一种以30％～40％重量比)丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)为载体，通过熔融挤出造粒，制备阻燃ABS母料的方法。专利CN1760264A公布了一种以80～100％(重量比)酚醛环氧树脂为载体，以有机改性钠基蒙脱土为协效阻燃剂，通过高温搅拌制备纳米复合阻燃母料的方法。专利CN1410480A公布了一种以2％～5％(重量比)乙烯-醋酸乙烯共聚物和氯化乙烯为相容剂，以17％～30％(重量比)三氧化二锑或/和硼酸锌、氧化锌、二氧化锡、锡酸锌和羟基锡酸锌为协效阻燃剂，通过熔融挤出造粒，制备通用型阻燃母料的方法。专利CN101033266A公布了一种以丙烯酸酯，或苯乙烯为单体，通过乳液插层法制备聚合物/有机蒙脱土纳米复合阻燃母料的方法。有机载体大多是融指较高，流动性较高的树脂，其力学性能低于被改性的塑料。从而导致以母粒形式添加改性，往往会比以粉体形式添加改性的塑料成品，在力学性能上偏低。所以一种无载体的阻燃母粒是很有必要的。近年市场上也有过无载体母粒，但其在应用过程中仍存在以下问题：(1)母粒过于松散，在运输和使用时易于被打散又成粉；(2)母粒分散度不高，在使用过程中不能很好地均匀分散于塑料中，后续加工困难。技术实现要素：为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种颗粒状、易分散的无载体阻燃母粒及其制备方法。本发明另一目的在于提供上述阻燃母粒在聚丙烯复合材料中的应用。为达到上述目的，一种无载体高效阻燃母粒，按照重量份数由以下成分组成，聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯550g-600g，三氧化二锑400g-500g。所述的无载体高效阻母粒的制备方法，包括以下步骤：步骤一：取异丙苯、4-苯基-1戊烯、自由基引发剂和催化剂加入反应釜中，将反应釜升温至60-100℃，保温反应6-12h；反应完毕后，搅拌降温析晶，得到析晶混合物；将所述析晶混合物进行减压抽滤，将减压抽滤得到的晶体进行烘干处理，得到2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯。步骤二：将步骤一中得到的2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯在150-170℃下加热搅拌，加入复合催化剂，在180-200℃下进行预聚合，得到聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯。步骤三：将步骤二中得到的聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯和三氧化二锑在混合机中混合均匀，得到混合物；将所述混合物加入双螺杆挤出机中，在180-200℃下挤出造粒，得到所述无载体高效阻燃母粒。优选的，所述的自由基引发剂为：过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种。优选的，所述催化剂为：醋酸亚铁和醋酸钴中的一种；所述的复合催化剂为：含有乙醇钠、二异丙基胺钠、氨基钠、格氏试剂、有机锂试剂、二苯甲酮、过氧化苯甲酰和过硫酸铵中的两种或两种以上成分。所述无载体高效阻燃母粒在阻燃聚丙烯中的应用，所述阻燃聚丙烯包括以下质量分数的组分：聚丙烯60-80％、十溴二苯乙烷20-30％和无载体高效阻燃母粒1-10％。所述阻燃聚丙烯的制备方法，将所述无载体高效阻燃母粒、所述十溴二苯乙烷和所述聚丙烯在室温下放入混合机中在转速1000r/min-2000r/min下，混合1-10分钟，得到混合物料；将所述混合物料加入到注塑机中，在160-190℃注塑，即得到所述阻燃聚丙烯。本发明产生的有益效果为：(1)2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯，属碳系自由基引发剂，具有特殊的结构，相应季碳原子间的C-C键不稳定，容易离解而形成自由基，该产品是新型高分子材料添加剂，可用作为高分子材料的阻燃增效协和剂与三氧化二锑协效阻燃。其聚合物具有相同效果，可以和三氧化二锑协效阻燃，有效降低三氧化二锑添加量。(2)以聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯和三氧化二锑造得的母粒，其全部成分为阻燃剂，没有高融指、高流动性有机载体的加入，从而在有效得提高了被改性材料的整体力学性能。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例中所用的聚丙烯为天津联合所出产。实施例中各性能参数按照以下方法进行测定：阻燃等级：按照UL-94进行垂直燃烧测试；拉伸强度、断裂伸长率：按照GB/T1040-2006；实施例1取100g异丙苯、100g4-苯基-1戊烯、20g过氧化环己酮和4g醋酸亚铁加入反应釜中，将反应釜升温至70℃，保温反应7h；反应完毕后搅拌降温析晶，得到析晶混合物；将析晶混合物进行减压抽滤，母液减压回收；将抽滤出来的晶体进行烘干处理，得到2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯，收率为71％。将1kg2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯在150℃下加热搅拌，加入25g乙醇钠和25g二异丙基胺钠，在200℃下进行预聚合，得到聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯；将500g聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯和500g三氧化二锑在混合机中混合均匀，得到混合物；再将混合物加入双螺杆挤出机中，在200℃下挤出造粒，得到无载体高效阻燃母粒。在室温下，将75g无载体高效阻燃母粒、225g十溴二苯乙烷和700g聚丙烯在混合机中1000r/min混合1min，然后制得混合物料；将混合物料加入到注塑机，在190℃注塑，即得到阻燃聚丙烯A。实施例2取120g异丙苯、100g4-苯基-1戊烯、25g过氧化环己酮和4g醋酸亚铁加入反应釜中，将反应釜升温至80℃，保温反应9h；反应完毕后搅拌降温析晶，得到析晶混合物；将析晶混合物进行减压抽滤，母液减压回收；将减压抽滤出来的晶体进行烘干处理，得到2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯，收率为70％。将1kg2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯在160℃下加热搅拌，加入25g乙醇钠和25g二异丙基胺钠，在180℃下进行预聚合，得到聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯；将600g聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯和400g三氧化二锑在混合机机中混合均匀，得到混合物；再将混合物加入双螺杆挤出机中，在180℃下挤出造粒，即得到无载体高效阻燃母粒。在室温下，将75g无载体高效阻燃母粒、225g十溴二苯乙烷、700g聚丙烯在高速混合机中1000r/min混合1min，然后出料制得混合物料；将混合物料加入到注塑机，在190℃注塑，即得到阻燃聚丙烯B。实施例3取90g异丙苯、100g4-苯基-1戊烯、25g过氧化环己酮和4g醋酸亚铁加入反应釜中，将反应釜升温至90℃，保温反应12h；反应完毕后搅拌降温析晶，得到析晶混合物；将析晶混合物进行减压抽滤，母液减压回收；将抽滤出来的晶体进行烘干处理，得白色粉末，即为2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯，收率为70％。将1kg2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯在170℃下加热搅拌，加入30g乙醇钠和25g二异丙基胺钠，在190℃下进行预聚合，得到聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯；将550g聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯和450g三氧化二锑在高混合机中混合均匀，得到混合物；再将混合物加入双螺杆挤出机中，在190℃下挤出造粒，即得到无载体高效阻燃母粒。在室温下，将70g无载体高效阻燃母粒、225g十溴二苯乙烷和705g聚丙烯在高速混合机中1000r/min混合1min，然后制得混合物料；将混合物料加入到注塑机，在190℃注塑，即得到阻燃聚丙烯C。实施例4取90g异丙苯、100g4-苯基-1戊烯、25g过氧化环己酮和4g醋酸亚铁加入反应釜中，将反应釜升温至90℃，保温反应10h；反应完毕后搅拌降温析晶，得到析晶混合物；将析晶混合物进行减压抽滤，母液减压回收；将抽滤出来的晶体进行烘干处理，得白色粉末，即为2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯，收率为70％。将1kg2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯在155℃下加热搅拌，加入30g乙醇钠和25g二异丙基胺钠，在195℃下进行预聚合，得到聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯；将550g聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯和450g三氧化二锑在混合机中混合均匀，得到混合物；再将混合物加入双螺杆挤出机中，在195℃下挤出造粒，即得到无载体高效阻燃母粒。在室温下，将65g无载体高效阻燃母粒、225g十溴二苯乙烷、710g聚丙烯在高速混合机中1000r/min混合1min，然后出料制得混合物料；将混合物料加入到注塑机，在190℃注塑，即得到阻燃聚丙烯D。对比实施例1在室温下，将75g三氧化二锑粉体、225g十溴二苯乙烷、700g聚丙烯在高速混合机中1000r/min混合1min，然后制得混合物料；将混合物料加入到双螺杆挤出机中，在190℃挤出造粒，再将造得粒子加入注塑机，在190℃注塑，即得到阻燃聚丙烯E。对比实施例2在室温下，将70g三氧化二锑粉体、225g十溴二苯乙烷、705g聚丙烯在高速混合机中1000r/min混合1min，然后制得混合物料；将混合物料加入到双螺杆挤出机中，在190℃挤出造粒，再将造得粒子加入注塑机，在190℃注塑，即得到阻燃聚丙烯F。对实施例1-4和对比实施例1-2中得到的阻燃聚丙烯进行阻燃、拉伸强度测试，所得结果如表1所示：表1实施例1-4和对比实施例1-2中的阻燃聚丙烯(A-F)的性能测试数据性能ABCDEF母粒添加量％7.57.57.06.5三氧化二锑实际添加量％3.7533.152.927.57.0十溴二苯乙烷添加量22.522.522.522.522.522.5UL-94阻燃等级(1.6mm)V-0V-0V-0V-1V-0V-1拉伸强度(MPa)30.831.232.533.13031断裂伸长率％325324333330320331从表1中可以看出，实施例1-4(三氧化二锑实际添加量最低可到3％)和对比实施例(三氧化二锑实际添加量最低可到7.5％)得到的阻燃聚丙烯的阻燃性能达到UL-94V-0级别。达到相同阻燃级别，使用本发明的无载体高效阻燃母粒，明显降低了三氧化二锑添加量。这是由于聚2,3-二甲基-2，3-二苯基-5-己烯具有特殊的结构，相应季碳原子间的C-C键不稳定，容易离解而形成自由基，可用作为高分子材料的阻燃增效协和剂与三氧化二锑协效阻燃，有效降低了三氧化二锑的添加量。从实施例3和对比实施例1可以看出，在达到相同阻燃要求下，实施例3的力学性能优于对比实施例1。这是由于无载体高效阻燃母粒中不含有高融指、高流动性有机载体，全部为阻燃剂，且由于母粒两种成分的协效，降低了总添加量。从而使力学性能有了明显的提高。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3