专利快讯｜金旸：一种超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法

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一种超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法

申请人：金旸(厦门)新材料科技有限公司

首次公开日：2023-02-24

 

专利摘要

本发明涉及聚丙烯材料领域，特别涉及一种超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法。该制备方法将原料组分喂入双螺杆挤出机中经共混熔融、挤出后制得聚丙烯材料；双螺杆挤出机的混炼段的螺纹块沿物料输送方向依次包括正向输送型螺纹块、多头捏合螺纹块、正向输送型螺纹块、多头捏合螺纹块、正向输送型螺纹块、正向剪切螺纹块以及正向输送型螺纹块；本发明解决了超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯在加工过程中下料口易积粉、下料口粉体易飘散的问题；其解决了聚丙烯材料粒子空心、粒子发泡、阻燃不合格的问题，提高了制程产品质量的稳定性；通过该制备方法制得的聚丙烯材料具有优异的阻燃性能，且保持良好的力学性能。

 

背景技术

聚丙烯(Polypropylene，简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，广泛应用在家电、汽车等领域。为了使其拥有阻燃安全性，通过添加阻燃剂，经过双螺杆挤出机共混改善阻燃效果。

溴系阻燃剂因其阻燃效率高，在阻燃PP材料中被广泛应用，但是，发生火灾时，添加溴系阻燃剂改性的材料燃烧则会产生有毒气体，造成二次伤害；目前，很多领域推行无卤阻燃剂(例如氮磷阻燃剂)，与含卤型阻燃剂不同，PP专用环保无卤阻燃剂在燃烧过程中通过产生致密的膨胀碳层达到隔热隔绝空气阻燃的目的，而且不会有刺激性卤化氢气体以及黑烟，是一种环保型阻燃剂。但是添加无卤阻燃剂制备超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料时，无卤阻燃剂为粉料，由于无卤阻燃剂填充份数高，加工过程下料口易积粉，且粉体多，下料口及排气口粉体容易飘散，影响现场的环境。另外，聚丙烯材料在挤出过程中粒子易发泡，易发泡特性则导致粒子多孔易吸水，不仅造成粒子外观不良，还导致其阻燃不合格。

因此，如何避免上述问题：超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料的加工过程中出现下料口易积粉、下料口粉体容易飘散的问题，以及制得的聚丙烯材料在挤出过程中粒子易发泡，粒子多孔易吸水，不仅造成粒子外观不良，还导致阻燃不合格的问题，正是本技术领域迫切需要解决的。

 

发明内容

为解决上述背景技术提到的现有方案的不足和缺陷，本发明提供一种超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法。

该超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法的技术方案为：

其将原料组分喂入双螺杆挤出机中经共混熔融、挤出后制得聚丙烯材料；按重量份计，所述原料组分包括聚丙烯树脂61～66份、无卤阻燃剂32～37份以及其他助剂1.6～2.2份；所述双螺杆挤出机沿物料输送方向依次包括加料段、熔融塑化段、混炼段、排气段以及计量段；混炼段的螺纹块沿物料输送方向依次包括正向输送型螺纹块、多头捏合螺纹块、正向输送型螺纹块、多头捏合螺纹块、正向输送型螺纹块、正向剪切螺纹块以及正向输送型螺纹块；所述加料段上设有主喂料口，所述混炼段上设有侧喂料口，所述聚丙烯树脂、其他助剂和第一部分无卤阻燃剂从主喂料口喂入，第二部分无卤阻燃剂从侧喂料口喂入；第一部分无卤阻燃剂与第二部分无卤阻燃剂的重量之和为无卤阻燃剂的总量。

本发明针对上述高填充无卤阻燃剂的聚丙烯材料的配方，根据无卤阻燃剂的高添加量特性，将无卤阻燃剂分成两部分，一部分从主喂料口喂入双螺杆挤出机中，一部分从侧喂料口喂入双螺杆挤出机，采用该优化投料方式与螺杆组合方式配合，可以解决加工过程中的下料口积粉和漂粉问题，其中，本发明将混炼段的螺纹块排布优化，设置混炼段的螺纹块沿物料输送方向依次包括正向输送型螺纹块、多头捏合螺纹块、正向输送型螺纹块、多头捏合螺纹块、正向输送型螺纹块、正向剪切螺纹块以及正向输送型螺纹块；其中，常规设置的剪切元件(即剪切螺纹块)用于对物料进行剪切、混合、熔融，常规设置的输送元件(即输送型螺纹块)用于输送物料，通过螺距和螺槽的变化建立压力，而本发明特定地在混炼段引入多头捏合螺纹块(FKB元件)，加强混炼段的分散分布，该多头捏合螺纹元件为中间多头且两端双头的螺纹元件，混炼段使用多头捏合螺纹元件,多头捏合螺纹元件中间多头，两端双头，剪切均匀，克服了双头螺纹元件的剪切不均匀的弊端，具有剪切均匀，实现更好的熔融，提高分散分布的能力的优点。

综上，本发明通过不同物料在主喂料口和侧喂料口的投料方式优化，同步优化螺杆组合排布，在混炼段中加引入FKB元件与输送型螺纹块和正向剪切螺纹块配合，从而可以使本发明中超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料的加工过程中，料口不积粉、下料口粉体不飘散，且制得的聚丙烯材料粒子没有孔，具有优异的阻燃性能且保持良好的力学性能。

本发明提供的超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯材料的制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明通过工艺条件的优化，解决了超低融指高填充无卤阻燃聚丙烯在加工过程中下料口易积粉、下料口粉体易飘散的问题，避免了漂粉对现场环境造成影响；其通过螺杆组合优化，加强聚丙烯树脂与阻燃剂的分散分布均匀性，解决了聚丙烯材料粒子空心、粒子发泡、阻燃不合格的问题，提高了制程产品质量的稳定性；通过该制备方法制得的聚丙烯材料具有优异的阻燃性能，且保持良好的力学性能。

 （数据来源：智慧芽）