[发明专利]一种动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，特别是涉及一种动态硫化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)是一种通用树脂，质轻、无毒，具有优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能、成型加工方便、价格低廉等优点，被广泛应用于电器、化工、机械、纺织、建筑、家具、食品包装等行业。但聚丙烯属易燃材料，其氧指数(L0I)只有17.4～18.5，且燃烧时产生大量的熔滴，极易传播火焰，这就使PP在许多领域的应用受到限制。材料是现代科学和社会发展关系的支柱，高分子材料具有许多其他材料不可比拟的性能，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域中已成为不可缺少的材料。然而，大多数高分子化合物属易燃、可燃材料，一旦着火，燃烧速度快，不易熄灭，有些还会产生浓烟和有毒气体，污染环境，危及人民的生命感全，造成财产损失。近几十年来世界上发生的火灾，相当的一大部分与高分子材料的燃烧有关。因此，如何提高材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的话题。随着合成材料在国民经济建设中发挥着日益巨大的作用，刺激和推动了阻燃剂技术快速发展。阻燃剂是合成高分子材料加工的重要助剂之一，其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。科学进步与环保意识提高，人们不仅开发出性能更好的阻燃剂，对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题提出更为严格的要求，阻燃剂的无卤化、低毒化、复合化、抑烟化已经成为21世纪阻燃剂整体发展趋势。无机阻燃剂在合成材料中，除了有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而且赋予材料无毒性、无腐蚀性和价格低廉等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，将聚丙烯、三元乙丙橡胶、等助剂在混合机中混合后，进行动态硫化反应制备出本复合材料。使材料呈韧性断裂，使之阻燃性能和机械力学性能得到提高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料，该动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料的组分和重量份数为：聚丙烯40～60份，三元乙丙橡胶20～30份，无卤阻燃体系50～100份，相容剂10～30份，交联剂0.2～8份，助剂1～10份。

如上所述的一种动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料，所述无卤阻燃体系为复配型无卤阻燃剂；交联剂可为硫磺、过氧化二异丙苯、酚醛树脂；助剂包括抗氧剂、润滑剂及硫化促进剂；相容剂可为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐。

如上所述的一种动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料，所述聚丙烯可以是均聚的或是乙烯和丙烯共聚的。

一种动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，将上述组分在高速混合机中充分混合，经双螺杆挤出机熔融共混，进行动态硫化反应，双螺杆挤出机及口模温度控制在160～220℃，挤出造粒。即可得到动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料。

本发明的优点与效果是：

1.本发明的动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料的冲击强度随着填加量的增加而逐渐增大，对于无机阻燃剂添加量较大的材料体系能够克服其脆性提高其韧性。该复合材料具有良好的阻燃性能和机械力学性能。

2.本发明由于大分子相容剂增容作用，可改善填料在聚合物中的分散性，增加组份间的粘结力，使材料断裂呈韧性断裂，导致复合材料的力学性能有一定的提高。

具体实施方式

实施例

该动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料的组分和重量分数为：聚丙烯60份，三元乙丙橡胶30份，无卤阻燃体系90份，相容剂30份，交联剂4份，助剂10份。

将上述组分在高速混合机中充分混合，经双螺杆挤出机熔融共混，进行动态硫化反应，双螺杆挤出机及口模温度控制在160～220℃，挤出造粒。即可得到本发明的动态硫化无卤阻燃聚丙烯复合材料。

本发明材料的性能

抗拉强度(MPa)：     13.81

断裂伸长率(％)：    337.5

冲击强度(KJ/m2)：   50

垂直燃烧时间/s：≤10

阻燃等级：V-0

拉伸强度：按GB/T1040-1992进行测试；缺口冲击强度：参照GB1048-79标准；垂直燃烧等级测定GB/T2408-1996。

弹性体(包括橡胶)可以通过适当的交联来获得弹性和提高其模量。一般的弹性体增韧塑料体系中的弹性体并未交联，由于其强度、模量等机械性能均低于塑料，与塑料简单共混后虽能提高塑料的韧性，但往往会降低塑料的拉伸强度和模量等性能，如果通过适当的交联来提高增韧体系中弹性体相的弹性和模量，在塑料基体内均匀地布上一层网状弹性体，应有利于共混物韧性和模量的提高，同时交联使弹性体相的强度和模量增大，缩小了弹性体与塑料两相性能上的差别，有利于两相界面的结合。采用动态硫化技术进行塑料和弹性体的共混，共混体系中的弹性体在交联剂的作用下发生化学交联，由于交联是在共混过程中进行的，发生交联的弹性体并不能像静态交联那样形成整体的网络结构，而会因共混剪切作用遭到破坏，使交联程度较深的弹性体被打碎成非常小的粒子，但这些小粒子的内部仍是交联网络结构，在剪切力的作用下，最终以较均匀的颗粒均匀地分散于树脂连续相中，从而强化了其增韧效果。另外，在动态硫化过程中，还有少量的弹性体被接枝到树脂的大分子链上，从而增加了两相界面的粘合强度。与简单共混体系相比，动态硫化共混物主要有以下特点：一是模量较低的弹性体柔性链经化学交联后，弹性、模量均增加，强化了对塑料的增韧效果，且强度下降较少；二是交联的弹性体在共混剪切作用下易形成细化的颗粒，并能均匀地分布在塑料基体中，从而使材料各处性能更加趋于均一。