一种聚烯烃材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种聚烯烃材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、激光打标，是日常塑件成型后的一种常见标记方式，具有高效、环保、经济等应用优势。聚烯烃是目前通用塑料中应用最大的一类塑料品种，因此聚丙烯的激光打标性能也是尤为关键的。通常来说，聚烯烃的激光打标的机理有两种，分别为高温碳化以及膨胀发泡两种，均是通过不同的激光能量实现表面材料的破坏来实现标记的目的。

2、阻燃聚烯烃的激光打标性能一直是行业内的痛点问题，一般来说，增加激光吸收剂(也称为激光打标剂)可以有效的提高聚丙烯的激光打标性能，但是在溴系阻燃聚丙烯中，由于阻燃剂的影响，通过激光吸收剂吸收的激光能量会优先促使阻燃剂分解，其产生的热量很难直接促进树脂的碳化或发泡显色，这大大降低了激光打标的效果。而且，电子元器件外壳一般尺寸比较小，其对激光打标的效率以及清晰度要求非常高，目前阻燃聚丙烯的激光打标性能无法满足应用需求。

3、因此，亟需开发出一种具有高效激光打标性能的阻燃聚丙烯材料。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种聚烯烃材料及其制备方法和应用。本发明制得的聚烯烃材料具有优良的激光打标性能和阻燃性能。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种聚烯烃材料，包括以下重量份计的组分：聚烯烃树脂50～70份、溴系阻燃剂15～24份、三氧化二锑4～10份、三聚氰胺氰尿酸盐1～5份、聚磷酸铵3～15份、焦磷酸哌嗪1～5份、激光打标剂0.2～2份。

3、优选地，所述聚烯烃材料，包括以下重量份计的组分：聚烯烃树脂60～65份、溴系阻燃剂18～20份、三氧化二锑7～8份、三聚氰胺氰尿酸盐3～4份、聚磷酸铵8～10份、焦磷酸哌嗪2～3份、激光打标剂1～1.5份。

4、本发明通过溴系阻燃剂(dbdpe)、三氧化二锑(ato)、三聚氰胺氰尿酸盐(mca)之间的相互作用来实现阻燃，其中mca的热分解温度与dbdpe分解温度接近，有效的保证了烟气相阻燃过程中能产生足够多的难燃烟气，带走热量并稀释氧气，起到了很好的阻燃效果。同时通过聚磷酸铵和焦磷酸哌嗪之间的相互作用，有效促进树脂自生分解发泡和自生成炭促进显色，显著提高聚烯烃材料的激光打标性能。

5、本发明所述聚烯烃树脂在230℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为0.5～50g/10min。测试标准参考gb/t3682.1-2018。

6、优选地，所述溴系阻燃剂为十溴类阻燃剂，所述十溴类阻燃剂包括十溴二苯乙烷。

7、优选地，所述三聚氰胺氰尿酸盐的ph<7，热分解温度大于320℃。

8、优选地，所述三聚氰胺氰尿酸盐为固相法合成。

9、优选地，所述聚磷酸铵为密胺包覆聚磷酸铵，其中密胺的包覆量为1～10％，聚磷酸聚合度<1000。

10、更优选地，所述聚磷酸铵中密胺的包覆量为3～10％。

11、优选地，所述聚烯烃树脂包括聚乙烯(hdpe，ldpe，lldpe，茂金属pe)、聚丙烯、乙烯-醋酸乙酯烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中一种或多种的共聚物。

12、优选地，所述焦磷酸哌嗪的磷酸二聚体的含量>94％。

13、优选地，所述焦磷酸哌嗪为哌嗪二磷酸酯脱水缩合合成。

14、本发明的聚磷酸铵采用密胺包覆，能够使聚磷酸铵具有很好的流动性，并且选用分子量较低的聚磷酸铵，使其在注塑过程中，能大量富集于材料表面。当激光能量施加在材料表面时候，在焦磷酸哌嗪类成炭剂的催化下，能高效的进行炭化反应，加深激光打标区域的颜色。此外，由于聚磷酸铵和焦磷酸哌嗪的分解炭化反应，会产生大量的小分子气体，使得激光打标区域的印迹明显增大，提高了激光打标的清晰度。

15、优选地，所述激光打标剂为氧化锡和氧化锑的混合物，其中氧化锡的含量>90％。

16、本发明为了尽可能提升激光打标效果，还添加了氧化锡锑这类激光吸收剂，控制其中氧化锡的含量，能更好的促进激光能量(1064nm激光)的吸收。

17、优选地，所述聚烯烃材料还包括以下重量份计的组分：抗氧剂0.1～2份和加工助剂0.1～3份。

18、优选地，所述抗氧剂选自酚类、亚磷酸酯类、二价硫类、受阻胺类抗氧剂中的一种或几种的混合。

19、所述酚类抗氧剂可选自抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1076、防老剂sp、抗氧剂2246、抗氧剂ca、抗氧剂330、irganox1890或抗氧剂3114；所述亚磷酸酯类可选自抗氧剂tnp、抗氧剂odp、抗氧剂168、irganox1093或irganox1222；所述二价硫类抗氧剂可选自二月桂酸硫代二丙酸酯(dltp)、二硬脂酸硫代二丙酸酯(dstp)；所述受阻胺类抗氧剂可选自ls-744、ls-770、gw-540或flamstab nor116。

20、优选地，所述加工助剂选自低分子脂类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的一种或几种。

21、所述低分子脂类可选自固体石蜡、液体石蜡或低分子聚烯烃蜡；所述金属皂类可选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸钡；所述硬酯酸复合酯类可选自硬脂酸乙二醇酯、硬脂酸甘油酯或硬脂酸季戊四醇酯；所述酰胺类可选自芥酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺或n，n-乙撑双硬脂酸酰胺。

22、本发明所述聚烯烃材料中，聚烯烃树脂的含量不低于40wt％。

23、本发明还请求保护一种所述聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：

24、将所有组分一次混合，然后通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，干燥，得到聚烯烃材料一步料，之后将聚烯烃材料一步料进行二次混合，通过单螺杆挤出机熔融挤出、造粒，即得所述阻燃聚烯烃材料。

25、优选地，所述一次混合的转速为500～1500rpm，时间为3～8min。

26、优选地，所述二次混合的转速为100～300rpm，时间为10～20min。

27、优选地，所述双螺杆挤出机熔融挤出、造粒的温度为180-200℃。

28、优选地，所述单螺杆挤出机熔融挤出、造粒的温度为170～210℃。

29、本发明还请求保护一种所述聚烯烃材料在制备激光打标材料中的应用。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明通过溴系阻燃剂、三氧化二锑、三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪等各组分之间相互作用，能够有效提高聚丙烯树脂的激光打标性能，同时保证聚丙烯材料具有较高的阻燃性能。

技术特征：

1.一种聚烯烃材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚烯烃树脂50～70份、溴系阻燃剂15～24份、三氧化二锑4～10份、三聚氰胺氰尿酸盐1～5份、聚磷酸铵3～15份、焦磷酸哌嗪1～5份、激光打标剂0.2～2份。

2.如权利要求1所述聚烯烃材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚烯烃树脂60～65份、溴系阻燃剂18～20份、三氧化二锑7～8份、三聚氰胺氰尿酸盐3～4份、聚磷酸铵8～10份、焦磷酸哌嗪2～3份、激光打标剂1～1.5份。

3.如权利要求1所述聚烯烃材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：

4.如权利要求1所述聚烯烃材料，其特征在于，所述聚磷酸铵为密胺包覆聚磷酸铵，其中密胺的包覆量为3～10％，聚磷酸聚合度<1000。

5.如权利要求1所述聚烯烃材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：

6.如权利要求1所述聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃材料还包括以下重量份计的组分：抗氧剂0.1～2份和加工助剂0.1～3份。

7.如权利要求6所述聚烯烃材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：

8.一种如权利要求1～7任一所述聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，包括以下(1)～(4)中的一项：

10.一种如权利要求1～7任一所述聚烯烃材料在制备激光打标材料中的应用。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚烯烃材料及其制备方法和应用。所述聚烯烃材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚烯烃树脂50～70份、溴系阻燃剂15～24份、三氧化二锑4～10份、三聚氰胺氰尿酸盐1～5份、聚磷酸铵3～15份、焦磷酸哌嗪1～5份、激光打标剂0.2～2份。本发明制得的聚烯烃材料具有优良的激光打标性能和阻燃性能。

技术研发人员：丁明笃,陈平绪,叶南飚,崔嵬,吴国峰,陆湛泉
受保护的技术使用者：天津金发新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15