CN1445271A - 一种高效能聚烯烃阻燃色母复合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效能聚烯烃用阻燃色母复合物，所述复合物是其组成为：载体30～85重量％，阻燃剂10～50重量％，阻燃增效剂5～20重量％，色粉0～10重量％，加工助剂1～5重量％。采用本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物与聚烯烃树脂混合注塑的制品能满足UL94等标准对电器、电子产品不同的阻燃要求，同时还赋予聚烯烃树脂各种颜色等功能。采用本发明的复合物能显著提高阻燃剂在树脂中的分散性，提高阻燃效率并降低生产成本，同时能很好保持树脂原有的性能，甚至有所提高，非常适合于各种电子、电器等领域。

Description

一种高效能聚烯烃阻燃色母复合物

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别是一种高效能聚烯烃用阻燃色母复合物。

背景技术

聚烯烃是一种最常用的高分子材料，具有质轻价廉，流动性好、容易成型，品种齐全，综合机械性能优良等特点，被广泛用于电子电器、汽车、家电、薄膜包装、建材管道等领域。目前越来越多的使用场所要求塑料类制品能达到较高的阻燃级别，作为易燃性高分子材料，聚烯烃的阻燃一般通过添加一定量的有机或无机的阻燃剂获得，如多溴联苯醚，四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚，六溴环十二烷，三氧化锑等(UP6518344，UP4780496)。由于大多数阻燃剂与聚烯烃树脂不相容，阻燃剂在树脂中难以均匀分散，阻燃剂的阻燃效果不能充分发挥，也影响到阻燃改性后材料的加工和机械性能。同时阻燃剂通常为粉末状，无法在注塑机上直接使用，必须通过挤出机熔融挤出造粒后才能注塑加工。

中国国家专利(公开号1287134)提供了一种高抗冲聚苯乙烯增韧阻燃色母复合物。使用该复合物与HIPS树脂按一定的比例混合注塑的制品能达到UL94V-2或V-0的阻燃等级，同时还可以改善HIPS树脂的韧性、加工流动性和脱模性。但该复合物对于聚烯烃类树脂作用不大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服了现有材料的缺点、应用于聚烯烃树脂后，能达到较高的阻燃级别，并能显著提高阻燃剂在树脂中的分散性，提高阻燃效率、降低生产成本，同时能很好保持树脂原有的加工和机械性能的高效能聚烯烃阻燃色母复合物。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物，其组成为：载体30～85重量％，阻燃剂10～50重量％，阻燃增效剂5～20重量％，色粉0～10重量％，加工助剂1～5重量％。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物中的载体为各种聚烯烃、含烯烃单体的各种共聚物中的一种或多种的混合物。这些化合物包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯共聚物、用茂金属法合成的乙烯-辛烯共聚物(POE)、氯化聚乙烯(CPE)、氯化聚丙烯(CPP)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SBS)、乙烯-醋酸共聚物(EVA)等。这些化合物作为阻燃色母粒的载体能比较易于挤出加工，同时与聚烯烃树脂相容性好。载体最好是选用数均分子量在10,000～50,000之间，且熔融流动指数在10～14g/10min的半结晶的丙烯的均聚物，该种聚丙烯与一般的聚烯烃树脂都能很好相容。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物中的阻燃剂为阻燃效率高的有机溴化合物，如十溴联苯醚(DBDPO)、十溴二苯乙烷(DBDPE)、六溴环十二烷(HBCD)、四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚及其聚合物、双(3，5二溴-4(2，3-二溴丙氧基)苯基)硫、三(2，3-二溴丙基)-三聚异氰酸脂(TBC)、四溴环辛烷、三(2，4，6-溴苯酚)-三聚异氰酸和/或这些化合物的混合物。最好是选用同时带有脂肪溴和芳香溴基团的化合物或其混合物，如四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚及其聚合物、双(3，5二溴-4(2，3-二溴丙氧基)苯基)硫、三(2，3-二溴丙基)-三聚异氰酸脂。这些阻燃剂具有溴含量高(60～70重量％)、熔融温度低(80～120℃)、阻燃效率高的特点。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物中的阻燃增效剂是那些能使本发明所采用的阻燃剂的阻燃作用更显著的其它无机类阻燃增效剂，如锑的氧化物、锑酸盐、硼酸盐、硅阻燃剂一种或多种的混合物，具体包括三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、硼酸锌、SFR-100等。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物中的加工助剂包括润滑剂、偶联剂，这些加工助剂在加工和成型时能有效改善各组分分散性、减少有害磨擦。润滑剂包括脂肪酸盐、脂肪酸酰胺一种或多种的混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、白矿油、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)等。偶联剂包括钛酸酯、铝酸酯化合物一种或多种的混合物，如KH-550、KH-560、A-189、101等。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物还可依据要求，在加工时添加各种色料，配成各种颜色。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物的制备方法采用单螺杆或双螺杆挤出工艺，是将复合物中的载体、阻燃剂及其它组分分步骤经高速搅拌混合后，由精密计量的喂料器送入挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒和包装。如采用单螺杆挤出设备，其长径比至少为16，最好大于20；如采用双螺杆挤出设备，其长径比至少为32，最好大于36。最好是采用双螺杆挤出工艺制备，具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点。

本发明的高效能聚烯烃用阻燃色母复合物的应用是将按本发明制备的复合物与聚烯烃树脂按一定的比例混合均匀后在注塑机上直接注塑成型，例如表1。采用本发明的复合物与聚烯烃树脂混合注塑的制品能满足UL94等标准对电器、电子产品不同的阻燃要求，同时还赋予聚烯烃树脂各种颜色等功能。采用本发明的复合物能显著提高阻燃剂在树脂中的分散性，提高阻燃效率并降低生产成本，同时能很好保持树脂原有的性能，甚至有所提高，非常适合于各种电子、电器等领域。

                            表1本发明复合物与PP树脂的比例                阻燃级别

    1∶1～1∶5                        UL94V-0

    1∶5～1∶20                       UL94V-2

    1∶10～1∶30              水平燃烧速度≤40mm/Min(缓燃)

具体实施方式

以下实施例将有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明

实施例配方见表2。实施例1是对照例，直接用聚丙烯树脂(EXXONPP1304E1)测试性能，普通聚丙烯树脂是易燃性材料。实施例2是直接在树脂中添加阻燃剂造粒制成阻燃聚丙烯树脂；制备方法与复合物的制备方法完全相同。实施例3和实施例4是分别用本发明复合物与PP1304E1按1∶15和1∶3混合后注塑成标准样条测试其性能；其中制备本发明复合物所选用的载体为聚丙烯PP1304E1，阻燃剂为Dead Sea Groups公司生产的四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚(FR-720)。实施例5是用本发明阻燃色母复合物与PP1304E1按1∶15混合后注塑成标准样条测试其性能；其中制备本发明复合物所选用的载体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(台湾奇美公司生产的SBS575)，阻燃剂为FR-720和Dead Sea Groups公司生产的六溴环十二烷(HBCD-HT)的混合物，制备本发明复合物的加工助剂都选用EBS、硬脂酸锌及白矿油的混合物。制备本发明复合物的具体操作是将载体、阻燃剂、阻燃增效剂、加工助剂在混料器中高速搅拌下充分混合均匀，由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，经过双螺杆高速剪切、混炼、由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装。本发明的制备方法中螺筒各分区温度应保持在200℃之间。应用于本发明制备方法的双螺杆挤出机长径比为32，螺杆转速为400转/分钟。

各实施例制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，各实施例中的物理性能分别按我国国家标准和美国UL标准测试，如表3所示：

实施例3和实施例4显示，应用制备的本发明复合物与聚丙烯分别按1∶15和1∶3混合后，其阻燃性能分别可达到UL94V-2级和V-0级，材料的其它物理性能与实施例1中的原树脂相比没有明显改变。实施例2采用直接添加阻燃剂的方法制备，所含成份与实施例3完全相同，但阻燃性能达不到UL94V-2级，表明通过使用本发明的复合物在同样条件下能显著提高阻燃效率，降低生产成本。这是因为使用本发明的复合物能保证阻燃剂在树脂中均匀分散。实施例5不仅阻燃性能达到UL94V-2级，材料的冲击强度也明显提高，这是因为采用了SBS作载体来制备阻燃色母复合物。

                                        表2

组分		实施例  实施   实施  实施例   实施例1       例2    例3     4        5
			载体	PP1304E1SBS575	96       41.243.2
阻燃剂	FR-720HBCD-HT	2.4      38           1520
			增效剂	三氧化二锑	1.2      19           15
加工助剂	EBS硬脂酸锌白矿油	0.1      0.5          0.50.1      0.5          0.50.2      0.8          0.8
			树脂	PP1304E1	100

复合物与树脂比例                               0      0     1∶15   1∶3   1∶15物理性能熔融指数                                      12.3   13.8    13.5   14.8   10.6拉伸强度                                      30.6   30.1    30.5   29.6   28.5Izod缺口冲击强度                              3.6    3.8     3.8    3.4    4.5热变形温度                                    117    115     116    113    110弯曲模量                                      1160   1148    1154   1120   1070弯曲强度                                      32.3   32.2    32.3   30.7   29.5

                                                   达不燃烧性                                       易燃            V-2     V-0    V-2

                                                   到V-2

                              表3

  物理性能           单位        测试方法熔融指数                 g/10min     GB3682拉伸强度                 MPa         GB1040Izod缺口冲击强度         KJ/m²      GB1843热变形温度               ℃          GB1634弯曲模量                 MPa         GB9341弯曲强度                 MPa         GB9341燃烧性                   垂直燃烧    UL94

Claims (10)

1、一种高效能聚烯烃用阻燃色母复合物，其组成为：载体30～85重量％，阻燃剂10～50重量％，阻燃增效剂5～20重量％，色粉0～10重量％，加工助剂1～5重量％。

2、根据权利要求1所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于载体为聚烯烃、含烯烃单体的共聚物中的一种或多种的混合物。

3、根据权利要求2所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于载体为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯共聚物、用茂金属法合成的乙烯-辛烯共聚物(POE)、氯化聚乙烯(CPE)、氯化聚丙烯(CPP)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SBS)、乙烯-醋酸共聚物(EVA)中的一种或多种的混合物。

4、根据权利要求2所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于载体为数均分子量在10,000～50,000之间，且熔融流动指数在10～14g/10min的半结晶的丙烯的均聚物。

5、根据权利要求1所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于阻燃剂为有机溴化合物。

6、根据权利要求1所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于阻燃剂为同时带有脂肪溴和芳香溴基团的化合物。

7、根据权利要求5所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于阻燃剂为十溴联苯醚、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚及其聚合物、双(3，5二溴-4(2，3-二溴丙氧基)苯基)硫、三(2，3-二溴丙基)-三聚异氰酸脂、四溴环辛烷、三(2，4，6-溴苯酚)-三聚异氰酸中的一种或多种的混合物。

8、根据权利要求6所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于阻燃剂为四溴双酚A双(2，3-二溴丙基)醚及其聚合物、双(3，5二溴-4(2，3-二溴丙氧基)苯基)硫、三(2，3-二溴丙基)-三聚异氰酸脂中的一种或多种的混合物。。

9、根据权利要求1所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其其特征在于阻燃增效剂为锑的氧化物、锑酸盐、硼酸盐、偏硼酸盐、氧化钼、硅阻燃剂中的一种或多种的混合物。

10、根据权利要求1所述的高效能聚烯烃阻燃色母复合物，其特征在于加工助剂为偶联剂、润滑剂。