[发明专利]一种挤出片材专用阻燃聚丙烯纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子阻燃材料制备领域，具体涉及一种挤出片材专用阻燃聚丙烯纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)具有比重轻，易加工，耐化学药品等诸多优点，应用十分广泛，其氧指数为18％，可通过添加阻燃剂提高PP的耐燃性，但与与其他聚合物相比，要提高PP的耐燃性需要添加更大量的阻燃剂，可选择的阻燃剂种类较少，上世纪大部分通过添加阻燃效果好的八溴联苯醚。

2004年欧盟推出Rosh指令后，禁止使用八溴联苯醚与十溴联苯醚。近几年，业内推出多种无卤阻燃剂用于PP阻燃材料，如：无机类阻燃剂体系：Mg(OH)2、AL(OH)3。但是这类阻燃体系中阻燃剂的用量高达60％，所制备的阻燃PP比重大、脆性大；膨胀型无卤阻燃体系，虽然所制备的阻燃PP天然环保，比重轻，但存在表面析出问题。这些无卤阻燃PP仅可用于注塑成型，很难用于挤出成型，尤其不宜薄片的挤出成型，而且，无法制备高阻燃性PP复合材料。

因此，如何提高PP的阻燃效果，又能保持材料的力学性能，是业内一大课题。

发明内容

本发明提供一种挤出片材专用阻燃聚丙烯纳米复合材料及其制备方法，以解决上述现有技术挤出成型难、无法制备高阻燃性PP复合材料的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种挤出片材专用阻燃聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，该复合材料由如下重量份的组分组成：

PP:65-75份

阻燃剂：20-30份

阻燃协效剂：5-8份

成碳剂：0.5-5份

纳米无机材料：1-5份

抗氧化剂：0.5-1.0份

润滑剂：0.3-1.0份

抗滴落剂：0.1-0.5份

硅烷类偶联剂：0.1-0.5份。

优选地，所述PP为分子量为100000-150000的均聚PP和/或共聚PP。

优选地，所述阻燃剂为溴化聚苯稀、溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷的一种或多种。

优选地，所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌的一种或多种，细度为500～1500目。

优选地，所述成碳剂为嗪类化合物和/或含苯环聚合物。

优选地，所述纳米无机材料为纳米蒙脱土、纳米ZnO、纳米MgO、纳米硅灰石、纳米滑石粉、碳纳米管以及纳米海泡石的一种或多种。

优选地，所述抗氧化剂包括主抗氧化剂和辅抗氧化剂，所述主抗氧化剂为2.6—二溴丁醛-4-甲酚和/或季戊四醇酯，所述辅抗氧化剂为硫酸脂类化合物。

优选地，所述润滑剂为N’N-乙撑双碳酯酰胺(EBS)、硅酮粉、季戊四醇硬酸酯的一种或多种。

优选地，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯微粉，粒径为10—50um。

一种挤出片材专用阻燃聚丙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先将纳米无机材料与硅烷类偶联剂混合，在40～80℃下高速搅拌3～10min，使得其中的硅烷类偶联剂对纳米无机材料进行表面活化处理；

(2)将阻燃剂、阻燃协效剂、成碳剂、抗氧化剂、润滑剂、抗滴落剂以及经表面活化处理的纳米无机材料按比例混合得到阻燃助剂混合料备用；

(3)PP和阻燃助剂混合料分别计量进入双螺杆，熔融共混挤出造粒，即得到阻燃PP纳米复合材料。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用含溴阻燃剂、协效剂、成碳剂及纳米材料复合阻燃体系与PP熔融共混挤出工艺，制得高阻燃性、高延展性阻燃PP复合材料，其阻燃等级达到0.4mm,V-O级(UL94),伸长率达30％，材料加工性完全满足熔融挤出片材工艺技术。

(2)本发明采用高分子量的均聚PP或共聚PP，其熔融指数为0.5-3.0g╱10min，由于高分子量PP具有较的强度，尤其是高分子量共聚PP具有很高的断裂伸长率，所以即使添加较多的填充物时，仍可保持较高的伸长率。

(3)本发明采用溴系阻燃剂作主阻燃剂，其阻燃效率高，其中，选用高纯度十溴二苯乙烷、中高分子量溴化聚苯乙烯及溴化环氧树脂作阻燃剂，均可制备出达到UL94-V-O级阻燃PP，三种阻燃剂可以单独使用，十溴二苯乙烷与溴化苯乙烯，或溴化环氧树脂可以复合使用，均有较好的阻燃效果与力学性能，其用量为20-30份，最佳用量可在24-28份，阻燃剂用量太大时，严重降低材料的力学性能，尤其是伸长率大幅下降，加入量太小，则达不到阻燃效果。