专利快讯｜常州塑料研究所有限公司：一种复合高氧指数阻燃聚丙烯母料及其制备方法

CN111171446B 

一种复合高氧指数阻燃聚丙烯母料及其制备方法

申请人：常州塑料研究所有限公司

公开(公告)日,授权日：2022-12-20

 

专利摘要

本发明涉及一种复合高氧指数阻燃聚丙烯母料及其制备方法，该聚丙烯母料包括如下重量份的组分：聚丙烯PP 60~75份、聚磷酸铵15~20份、季戊四醇5~8份、次磷酸铝1~3份、抗氧剂0.3~0.7份、润滑剂0.3~1份和硅烷偶联剂0.1~0.3份；本申请对聚磷酸铵进行改性，以乙烯基硅油为基础，含氢硅油交联剂和铂系催化剂共同作用，掺加聚磷酸铵分散液和纳米氧化铝粉末，制备了接枝有液体硅胶的聚磷酸铵，具有优良的疏水性；液体硅胶为非极性分子，改性后分子中存在非极性链段，提高了与聚丙烯的相容性；并且，聚磷酸铵分子链上接枝有纳米氧化铝，纳米氧化铝与液体硅胶形成协同作用，显著提高了聚磷酸铵的分解温度，有效防止该母料在燃烧过程中产生大量白烟，具有优异的抑烟性。

 

背景技术

聚丙烯因其原料来源丰富，价格低廉，生产工艺简单，综合力学性能优良等特点，得到了广泛应用。然而聚丙烯极易燃烧，极限氧指数仅为17~18%，成炭率极低，燃烧速率快且释放热量大，同时伴随大量熔滴，这些缺点极大地限制了应用范围，聚丙烯中添加阻燃剂是近年来的研究热点。

聚磷酸铵是一种新型的无卤膨胀型阻燃剂，由于毒性低，阻燃性能优异，近年来被广泛应用于阻燃聚丙烯等聚合物的阻燃研究以及防火涂料和建筑外墙保温材料领域，也可用于生产干粉灭火剂以对煤田、森林等进行大面积灭火。

现有专利中申请公布号为CN103087414A的中国专利公开了一种复合膨胀型阻燃剂阻燃通用聚丙烯及其制备方法，其所需要的特征物质及其质量份数如下：通用聚丙烯100份、复合膨胀阻燃剂（聚磷酸铵 0~25份、季戊四醇 5~10份、三聚氰胺 1~5份、酸化4A分子筛 1~6份）、抗氧剂 1~2份、阻燃协效剂 0~6份；该专利采用复合阻燃剂，应用在聚丙烯中具有良好的阻燃效果。

但是，聚磷酸铵分子链为高聚合度的铵盐结构，具有分解温度较低、耐水性较差等缺点，另外，聚磷酸铵在与聚烯烃类材料混合时，由于聚磷酸铵的结构极性较强，而聚烯烃类材料大多为非极性聚合物，在应用于聚合物时存在相容性较差的问题。

 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种复合高氧指数阻燃聚丙烯母料，在复合膨胀阻燃剂中，对聚磷酸铵进行改性，明显改善了聚磷酸铵耐水性差、冒白烟以及与聚丙烯相容性不佳的缺陷。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种复合高氧指数阻燃聚丙烯母料，包括如下重量份的组分：聚丙烯PP 60~75份、聚磷酸铵 15~20份、季戊四醇 5~8份、次磷酸铝 1~3份、抗氧剂 0.3~0.7份、润滑剂 0.3~1份和硅烷偶联剂 0.1~0.3份；所述聚磷酸铵采用如下方法进行改性：（1）将聚磷酸铵分散在无水乙醇中，得聚磷酸铵分散液，聚磷酸铵与无水乙醇的重量比为1:（2~3）；（2）向乙烯基硅油中滴入乙酸乙酯，再倒入聚磷酸铵分散液在60~80℃温度下进行搅拌， 乙烯基硅油、乙酸乙酯与聚磷酸铵分散液的重量比为5:1:（3~4）；（3）在抽负压作用下，加入纳米氧化铝粉末继续搅拌；（4）在搅拌作用下，加入含氢硅油交联剂和铂系催化剂，反应3~5min；（5）升温至90~110℃，继续加入马来酸酐接枝相容剂，反应45~60min。

通过采用上述技术方案，本申请对聚磷酸铵进行改性，以乙烯基硅油为基础，含氢硅油交联剂和铂系催化剂共同作用，掺加聚磷酸铵分散液和纳米氧化铝粉末，制备了接枝有液体硅胶的聚磷酸铵，具有优良的疏水性；液体硅胶为非极性分子，聚磷酸铵改性后，分子中存在非极性链段，提高了与聚丙烯的相容性；并且，纳米氧化铝具有多孔性、高分散性、高活性、表面能低和耐高温性，聚磷酸铵分子链上接枝有纳米氧化铝，纳米氧化铝与液体硅胶形成协同作用，显著提高了聚磷酸铵的分解温度，有效防止该母料在燃烧过程中产生大量白烟，具有优异的抑烟性，本申请对聚磷酸铵进行改性后，可明显改善聚磷酸铵耐水性差、分解温度低以及与聚丙烯相容性不佳的缺陷。

本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.优良的耐水性：本申请对聚磷酸铵进行改性，改善了聚磷酸铵吸湿性大的缺陷，使制备的样品经热水蒸煮后具有优异的耐水性；

2.添加有改性聚磷酸铵的样品，拉伸强度与断裂伸长率均增大，力学性能增强，表明聚磷酸铵与聚丙烯的相容性得到改善；

3.将聚磷酸铵进行改性后，还可提高母料的阻燃性、抑烟性；采用双硫酸铜抗氧剂与抗氧剂1010复配后，起到抗氧作用的同时还可提高母料的抑烟性；采用硅酮粉与硬脂酸锌复配后，在提高润滑性的同时还可提高母料的阻燃性。

（数据来源：智慧芽）