一种环保阻燃聚丙烯组合物及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种环保阻燃聚丙烯组合物及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯作为目前使用量较多的通常塑料之一，其具有质轻、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，对聚丙烯材料的附加性能有越来越多的要求，其中阻燃性能就是其中一条。
3.目前具有阻燃性能的聚丙烯材料已广泛使用于汽车、家电、电子电器领域，常用的阻燃添加剂有溴类阻燃剂，但由于环保的要求，溴类阻燃剂对环境危害及健康问题的隐患受到人们的强烈关注，因此，无卤阻燃聚丙烯材料成为目前最为理想的阻燃材料。
4.但无卤阻燃聚丙烯材料中，由于无卤阻燃剂的添加量较大，通常ul94标准v-0级需达到22-30％的添加量，这对材料的力学性能影响非常大，且成本也相对较高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明有必要提供一种环保阻燃聚丙烯组合物及其制备方法，在聚丙烯基体材料中加入锡酸辛和富马酸，并优化其添加量，两者共同作用在添加量较小的情况下也能具有优良的阻燃性能和优异的力学性能，解决了现有的有卤阻燃不环保，无卤阻燃阻燃剂添加量大，对力学性能有影响的技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种环保阻燃聚丙烯组合物，其由100份聚丙烯、3-5份乙烯-醋酸乙烯共聚物、2-6份锡酸锌、2-6份富马酸、15-40份玻璃纤维、0.5-1份抗氧剂1098、0.5-1份抗氧剂168和1-5份白油按照重量份制备而成。
8.进一步的，所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
9.进一步的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为8-15g/10min。
10.进一步的，所述锡酸锌的粒径为280目，其中，锡含量≥46，锌含量≥26。
11.进一步的，所述富马酸的粒径为220目，其中，硫酸盐％≤0.01，砷％≤2ppm，干燥失重％≤0.5。
12.进一步的，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
13.优选的，所述无碱短切玻璃纤维的长度为10-15mm，直径为9-13微米。
14.本发明还提供了一种上述环保阻燃聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
15.s1、按照配比将聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和白油混合均匀，得到第一混合物料；
16.s2、按照配比将锡酸锌、富马酸、抗氧剂1098和抗氧剂168与所述第一混合物料混
合均匀，得到第二混合物料；
17.s3、将所述第二混合物料加入双螺杆挤出机中加料口，同时按照配比在侧喂料口加入玻璃纤维，经过熔融挤出造粒，制得环保阻燃聚丙烯组合物。
18.进一步的，步骤s1中，所述混合均匀的具体步骤为：在转速300-500r/min，温度20℃条件下混合1-2min；
19.步骤s2中，所述混合均匀的具体步骤为：在转速200-300r/min，温度50℃条件下混合1-2min。
20.进一步的，步骤s3中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为一区温度140-150℃，二区温度160-170℃，三区温度180-190℃，四区温度200-210℃，五区温度210-220℃，六区温度210-220℃，机头温度210-220℃；主机转速频率是20-30hz。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明在聚丙烯中加入阻燃剂2-6份锡酸锌，2-6份富马酸，其添加量小，制得的材料具有优良的阻燃性能的同时，还具有良好的力学性能，且为环保阻燃。
23.本发明两步法混合物料，第一步混合可以使白油润滑聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面，第二步可以使其他助剂均匀附着在聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面，从而实现混料均匀，组合物熔融时，塑化均匀，材料性能优异。
24.本发明聚丙烯组合物中还添加有少量的乙烯-醋酸乙烯共聚物，能够调节组合物的熔融时候的粘度，解决组合物在加工时遇到的熔体破裂，塑化不均，断条等工艺问题。
具体实施方式
25.为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
27.以下实施例中所采用的各原料组分，其中：
28.聚丙烯为燕山石化生产的ppk8303，在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为8g/10min。
29.乙烯-醋酸乙烯共聚物为韩国韩华公司生产的eva1540，在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为10g/10min。
30.锡酸锌的粒径为280目，其中，锡含量≥46％，锌含量≥26％，采购自江苏人本科技有限公司。
31.富马酸的粒径为220目，其中，硫酸盐％≤0.01，砷％≤2ppm，干燥失重％≤0.5，采购自淄博巨思特化工有限公司。
32.玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，纤维长度为10-15mm，纤维直径为9-13μm，采购自盐城市恒诚玻纤有限公司。
33.实施例1
34.s1、按照重量份将100份的聚丙烯、3份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、1份白油加入高速
混合机中，于20℃混合1分钟，混合机转速300转/min，得到第一混合物料；
35.s2、再按照重量份将2份锡酸锌、2份富马酸、0.5份抗氧剂1098和0.5份抗氧剂168加入混合机中与第一混合物料，于50℃混合1分钟，混合机转速200转/min，得到第二混合物料；
36.s3、将第二混合物料加入双螺杆挤出机加料口，同时将15份的玻璃纤维从侧喂料处加入，挤出造粒，制备得到环保阻燃聚丙烯组合物，其中，所述的双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区温度140℃，二区温度160℃，三区温度180℃，四区温度200℃，五区温度210℃，六区温度210℃，机头温度210℃，主机转速频率是20hz。
37.实施例2
38.s1、按照重量份将100份的聚丙烯、5份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5份白油加入高速混合机中，于20℃混合2分钟，混合机转速500转/min，得到第一混合物料；
39.s2、再按照重量份将6份锡酸锌、6份富马酸、1份抗氧剂1098和1份抗氧剂168加入混合机中与第一混合物料，于50℃混合2分钟，混合机转速300转/min，得到第二混合物料；
40.s3、将第二混合物料加入双螺杆挤出机加料口，同时将40份的玻璃纤维从侧喂料处加入，挤出造粒，制备得到环保阻燃聚丙烯组合物，其中，所述的双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度190℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃，主机转速频率是30hz。
41.实施例3
42.s1、按照重量份将100份的聚丙烯、5份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5份白油加入高速混合机中，于20℃混合2分钟，混合机转速500转/min，得到第一混合物料；
43.s2、再按照重量份将4份锡酸锌、4份富马酸、0.8份抗氧剂1098和0.8份抗氧剂168加入混合机中与第一混合物料，于50℃混合2分钟，混合机转速300转/min，得到第二混合物料；
44.s3、将第二混合物料加入双螺杆挤出机加料口，同时将20份的玻璃纤维从侧喂料处加入，挤出造粒，制备得到环保阻燃聚丙烯组合物，其中，所述的双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区温度145℃，二区温度165℃，三区温度185℃，四区温度205℃，五区温度215℃，六区温度215℃，机头温度215℃，主机转速频率是25hz。
45.实施例4
46.s1、按照重量份将100份的聚丙烯、4份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、3份白油加入高速混合机中，于20℃混合2分钟，混合机转速400转/min，得到第一混合物料；
47.s2、再按照重量份将3份锡酸锌、3份富马酸、0.7份抗氧剂1098和0.7份抗氧剂168加入混合机中与第一混合物料，于50℃混合2分钟，混合机转速300转/min，得到第二混合物料；
48.s3、将第二混合物料加入双螺杆挤出机加料口，同时将35份的玻璃纤维从侧喂料处加入，挤出造粒，制备得到环保阻燃聚丙烯组合物，其中，所述的双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度190℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃，主机转速频率是30hz。
49.实施例5
50.s1、按照重量份将100份的聚丙烯、4份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、3份白油加入高速
混合机中，于20℃混合2分钟，混合机转速400转/min，得到第一混合物料；
51.s2、再按照重量份将4份锡酸锌、4份富马酸、0.8份抗氧剂1098和0.8份抗氧剂168加入混合机中与第一混合物料，于50℃混合2分钟，混合机转速250转/min，得到第二混合物料；
52.s3、将第二混合物料加入双螺杆挤出机加料口，同时将30份的玻璃纤维从侧喂料处加入，挤出造粒，制备得到环保阻燃聚丙烯组合物，其中，所述的双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度190℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃，主机转速频率是25hz。
53.对比例1
54.与实施例5作对比。其中，不添加锡酸锌，富马酸的添加量为8份，其他技术参数均相同。
55.对比例2
56.与实施例5作对比。其中，不添加富马酸，锡酸锌的添加量为8份，其他技术参数均相同。
57.对比例3
58.与实施例5作对比。其中，添加8份三聚氰胺；不添加锡酸锌和富马酸，其他技术参数均相同。
59.对比例4
60.与实施例5作对比。其中，添加25份三聚氰胺；不添加锡酸锌和富马酸，其他技术参数均相同。
61.对比例5
62.与实施例5作对比。其中，不添加乙烯-醋酸乙烯共聚物，其他技术参数均相同。
63.对比例6
64.按照重量份将100份的聚丙烯、4份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、4份锡酸锌、4份富马酸、0.8份抗氧剂1098、0.8份抗氧剂168、3份白油加入高速混合机中，于20℃混合2分钟，混合机转速400转/min，得到混合物料；
65.将混合物料加入双螺杆挤出机加料口，同时将30份的玻璃纤维从侧喂料处加入，挤出造粒，制备得到环保阻燃聚丙烯组合物，其中，所述的双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度190℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃，主机转速频率是25hz。
66.将实施例1-5和对比例1-6中得到的聚丙烯组合物分别进行相关性能的测试，测试结果见表1。
67.表1实施例1-5和对比例1-6中聚丙烯组合物的性能测试结果
68.[0069][0070]
注：本发明的聚丙烯组合物采用astm标准注塑，其中，样条尺寸(长度
×
宽度
×
厚度)分别为：拉伸样条(哑铃型)，170mm
×
13mm
×
3.2mm；缺口冲击样条，127mm
×
13mm
×
3.2mm，v型缺口，缺口深度为1/5。
[0071]
拉伸强度：按astm d638测试，拉伸速度为10mm/min；
[0072]
简支梁缺口冲击强度：按astm d6110测试；
[0073]
阻燃性能测试标准：ul94，样条厚度为1.6mm。
[0074]
通过表1中的测试结果可以看出，本发明在聚丙烯中加入阻燃剂2-6份锡酸锌，2-6份富马酸，添加量相对较小，在阻燃性能优良的同时，还具有良好的力学性能。同时本发明采用两步共混，与一步共混相比，最终聚丙烯组合物的力学性能得到有效提高。
[0075]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0076]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。