CN116162311A - 一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子阻燃技术领域，尤其涉及一种可用于吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：聚丙烯40‑70份，无卤膨胀型阻燃剂15‑35份，增韧剂0‑10份，熔体强度增强剂0.5‑5份，相容剂2‑6份，其中所述熔体增强剂由一种或几种硅系化合物组合而成，其在挤出加工过程中可通过类似于互穿聚合物网络部分交联机理而结合到基体聚合物结构中，可以提高树脂基体的粘度，从而增加熔体强度，同时，硅系化合物也可作为阻燃协效剂在燃烧过程中增加树脂基体炭层的强度，提升阻燃效果。本发明所得的吹塑级无卤阻燃聚丙烯材料具有优良的阻燃性能，在长周期湿热老化后具有优异的力学性能，可应用于新能源汽车动力电池结构部件。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)作为汽车领域用量最大的高分子材料，具有良好的综合力学性能，而且密度低(0.90-0.93g/cm3)、耐化学和耐候性优异，由于PP材料具备一定的流动性，其常以注塑成型的加工方式用于制备各种汽车零部件。然而在实际应用中，有大量特殊结构形状的零件无法通过注塑成型，如汽车风道、管路等存在空腔结构的管状零件，需要采用吹塑工艺进行制备。另外，PP的碳氢化学结构也有着自身难以回避的特性缺陷，那就是易点燃、难自熄，常规的改性PP满足不了新能源汽车对材料阻燃性的要求，因此必须对其进行阻燃改性。一般地，采用溴锑阻燃剂可以使PP达到V0、并且具有高的氧指数，但是有个缺点就是溴锑以气相阻燃为主，燃烧时产生大量有毒烟雾，对环境带来一定影响。以凝聚相阻燃的无卤膨胀型阻燃剂在燃烧时可以在聚合物表面快速成炭，产生的烟浓度较低。
PP吹塑成型对材料熔体强度要求较高，选择高熔体强度的PP原料限制了对原料的选择，添加阻燃剂后，阻燃剂也会影响树脂基体的熔体强度，从而影响成型效果。因此，提升阻燃PP的熔体强度对改善吹塑成型具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：
进一步地，所述的聚丙烯为高熔体强度共聚聚丙烯，在230℃，5kg的测试条件下，熔融指数为0.1-5g/10min。
所述的无卤膨胀型阻燃剂是含有酸源、碳源、气源的三元磷氮复配型阻燃剂，所述三元磷氮复配型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和三聚氰胺聚磷酸盐的复配物。
所述的增韧剂为EPDM、POE或EPR的至少一种。
所述的熔体增强剂为一种或几种硅系化合物，具体可为硅树脂、硅橡胶、有机硅氧烷中的一种或几种组成。
所述的聚丙烯复合材料还包括有抗氧剂。
上述吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述的重量百分比称取聚丙烯树脂、无卤膨胀型阻燃剂、熔体强度增强剂、增韧剂和其他添加剂在高速混料机中干混3-5min，使其混合均匀；
(2)将上述混合原料置于啮合同向双螺杆挤出机，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等一系列工序后，获得所述的客车内饰用高抗冲阻燃聚丙烯复合材料，其中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，螺杆转速为200-300rpm/min，挤出机各段温度在180-215℃之间。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)基于阻燃聚丙烯吹塑成型的特点，有选择性的采用超低熔指、高熔体强度的共聚聚丙烯，为无卤阻燃聚丙烯的吹塑成型提供了材料保障。
(2)通过含硅化合物的加入，其在挤出加工过程中可通过类似于互穿聚合物网络部分交联机理而结合到基体聚合物结构中，可以提高树脂基体的粘度，从而增加熔体强度，同时，硅系化合物也可作为阻燃协效剂在燃烧过程中增加树脂基体炭层的强度，提升阻燃效果，而且在长周期湿热老化后仍具有优异的力学性能。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。
本发明实施例所用原料：
聚丙烯：低熔指共聚聚丙烯，韩国晓星石化公司，熔融指数MFR为1.5g/10min(230℃、5Kg)。
增韧剂：POE-168，市售。
无卤膨胀型阻燃剂：MPP-FR8310，浙江旭森非卤消烟阻燃剂有限公司，有效磷含量≥13％。
有机硅化合物：FR-300，上海普信高分子材料有限公司。
相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯5001，接枝率0.8～1.0％，南通日之升公司。
产品性能测试：
熔指：按照ISO 1133-1测试，测试条件230℃，5kg。
拉伸性能：按ISO527-2标准进行，测试速率为50mm/min。
弯曲性能：按IS178标准进行，跨距为64mm，测试速率为2mm/min。
缺口冲击性能：按ISO179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为A型，在常温(23℃)下进行测试。
垂直燃烧：按UL94的标准方法测试，件上取样，127×12.7×1.6mm试样。
老化试验：制备标准拉伸样条放入环境实验箱进行85℃，85％湿度1000小时老化测试，试验结束后测试样条的拉伸强度。
实施例1-4
按表1中所述实施例1-4的重量百分比称取各原料在高速混料机中搅拌3-5min，并经烘箱干燥，得到混合原料。
将混合原料均匀添加于啮合同向双螺杆挤出机，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等一系列工序后，获得所述的客车内饰用高抗冲阻燃聚丙烯复合材料，其中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，螺杆转速为200-300rpm/min，挤出机各段温度在180-210℃之间。
表1吹塑级无卤阻燃聚丙烯的配方表(单位：％)
表2吹塑级无卤阻燃聚丙烯的测试结果
从表2实施例1-4和对比例1-2的材料性能测试数据来看，未添加(对比例1、2)或少量添加(实施例1)有机硅熔体增强剂的无卤阻燃聚丙烯熔指均较高，吹塑效果较差，膨胀型阻燃剂作为一种填充物，添加到树脂中会降低基体材料的韧性，导致缺口冲击强度偏低。对比实施例1-4，随着有机硅熔体增强剂含量的增加，材料熔指不断降低，熔指强度提高，具有很好的吹塑效果。对比实施例1和对比例1，在添加同等膨胀型阻燃剂的情况下，有机硅熔体增强剂的加入有助于提升阻燃性能，经过85℃&85％湿度1000小时老化后，拉伸强度能够保持较高性能，而且实施例2-4的拉伸强度老化后呈现上升的趋势，可以看出，有机硅熔体增强剂的加入，在长周期湿热老化方面具有优异的拉伸强度保持率，满足新能源汽车动力电池领域的严苛要求。
Claims (9)
1.一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下重量份计的原料：
2.根据权利要求1所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为高熔体强度共聚聚丙烯，在230℃，5kg的测试条件下，熔融指数为0.1-5g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的无卤膨胀型阻燃剂是含有酸源、碳源、气源的三元磷氮复配型阻燃剂。
4.根据权利要求3所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述三元磷氮复配型阻燃剂为焦磷酸哌嗪和三聚氰胺聚磷酸盐的复配物。
5.根据权利要求1所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为EPDM、POE或EPR的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的熔体增强剂为一种或几种硅系化合物。
7.根据权利要求6所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的熔体增强剂为硅树脂、硅橡胶、有机硅氧烷中的一种或几种组成。
8.根据权利要求1所述的一种吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：还包括有抗氧剂。
9.根据权利要求1-8任意之一所述吹塑级无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述的重量百分比称取聚丙烯树脂、无卤膨胀型阻燃剂、熔体强度增强剂、增韧剂和其他添加剂在高速混料机中干混3-5min，使其混合均匀；
(2)将上述混合原料置于啮合同向双螺杆挤出机，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等一系列工序后，获得所述的客车内饰用高抗冲阻燃聚丙烯复合材料，其中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，螺杆转速为200-300rpm/min，挤出机各段温度在180-215℃之间。
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| 吕艳红;杨伟;冯建民;谢邦互;杨鸣波;: "含硅化合物与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯", 高分子材料科学与工程, no. 06, 15 June 2009 (2009-06-15), pages 53 - 55 * |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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