专利名称：无卤素阻燃聚丙烯及制备方法
技术领域：
本发明涉及聚丙烯材料的阻燃技术领域，具体地讲是一种无卤素阻燃聚丙烯及制备方法。
背景技术：
聚丙烯在家电、纺织、电信/电缆、建筑等行业均有普遍的应用。但是聚丙烯具有致命的缺点，它的氧指数很低，只有17.4，容易燃烧，且燃烧发热量大，产生大量熔滴，火焰传播速度快，不易熄灭。现在通常使用的阻燃聚丙烯剂，大多是添加含溴或氯等卤素阻燃剂，再辅以三氧化二锑助阻燃剂复合而成，虽然阻燃效果良好，但是此类材料在燃烧过程中，释放出大量包含有毒气体的黑烟，无论对火灾中的救护工作还是灾后的恢复工作都会造成很大困难。随着环保呼声的日益增高，无卤阻燃剂以其低发烟量和无毒性的优点，运用日趋广泛，有取代卤系阻燃剂的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种无卤素阻燃聚丙烯，旨在克服现有技术的不足，不仅能够满足材料所需的阻燃性能，而且具有低发烟量和无毒性的优点，对人体和环境的危害及污染程度低。
本发明的另一个目的是提供一种上述聚丙烯的制备方法。
本发明的无卤素阻燃聚丙烯，按重量配比由以下组份组成均聚聚丙烯粉粒料50-80、纳米氢氧化铝5-25、纳米氢氧化镁5-25、微胶囊聚磷酸铵5-20、偶联剂的用量占纳米粒子重量的2％-5％。
实现本发明目的的一种较好的实施方式是，由下列组分按重量份组成均聚聚丙烯粉粒料60-70、纳米氢氧化铝10-20、纳米氢氧化镁10-20、微胶囊聚磷酸铵10-20、偶联剂的用量占纳米粒子重量的3％-4％。
本发明所述的纳米粒子粒径为40-60nm，偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂。
本发明所述的无卤素阻燃聚丙烯，是采用单螺杆挤出共混的方法将聚丙烯粉料与纳米氢氧化铝、氢氧化镁和微胶囊聚磷酸铵，按照一定的配比，在高混机中预混合处理好，在常规加料速度、温度和螺杆转速的条件下，加入单螺杆挤出机，经过挤出、冷却、切粒，制得本发明的无卤素阻燃聚丙烯。
本发明的无卤素阻燃聚丙烯与现有技术相比，具有明显的进步。本发明所使用的纳米氢氧化铝和氢氧化镁在燃烧时不产生二次污染，其热稳定性好、无毒、不挥发；并且由于所使用的粒子为纳米级粒子，本发明选用合适的偶联剂对粒子表面进行处理，使粒子均匀地分散在聚丙烯基体中，因此大量无机粒子的加入不会使聚丙烯的机械性能降低过多。本发明所使用的另一种阻燃剂聚磷酸铵，由三聚氰胺-甲醛树脂进行包覆，包覆后的聚磷酸铵具有如下特性①含磷率高(30％～50％)，阻燃性能优良；②燃烧时生成的泡沫碳化物形成隔热层，发挥阻燃效果；③大幅度提高APP的耐水性，可用于要求有耐水性的用途；④毒性低，本身不产生有害的卤素气体；⑤燃烧时发烟量低，能抑制燃烧时CO和CO2的产生。同时氢氧化铝、氢氧化镁和聚磷酸铵之间具有协同效应，三者相互促进，更好地发挥各自的阻燃机制，产生更好的阻燃效果。
具体实施例方式
实现本发明目的的一种最佳实施方式是，无卤素阻燃聚丙烯由下列组分按重量份组成均聚聚丙烯粉粒料60、纳米氢氧化铝10、纳米氢氧化镁10、微胶囊聚磷酸铵20、偶联剂的用量占纳米粒子重量的3％。
本发明无卤素阻燃聚丙烯的制备方法如下(1)按比例将氢氧化镁/氢氧化铝与偶联剂及适当溶剂混合搅拌，制得经过表面处理的纳米粒子；(2)将一定比例的三聚氰胺和甲醛混合搅拌制得预聚体，并将预聚体与聚磷酸铵在60～100℃混合搅拌制得微胶囊聚磷酸铵；(3)按比例将聚丙烯和纳米氢氧化镁、氢氧化铝与微胶囊聚磷酸铵高速混合并挤出造粒。
为了更好地理解与实施，下面结合实施例详细说明本发明无卤素阻燃聚丙烯的制备过程。
实施例1称取聚丙烯粉粒料50g、纳米氢氧化铝20g、纳米氢氧化镁20g、微胶囊聚磷酸铵10g，偶联剂为纳米粒子重量的5％，将上述粒子在高速混合机中混合处理好，在常规的加料速度、温度和螺杆转速的条件下，加入单螺杆挤出机，经挤出、冷却、切粒，制得本发明的新型无卤阻燃聚丙烯剂。
实施例2称取聚丙烯粉粒料60g、纳米氢氧化铝20g、纳米氢氧化镁10g、微胶囊聚磷酸铵10g，偶联剂为纳米粒子重量的3％，将上述粒子在高速混合机中混合处理好，在常规的加料速度、温度和螺杆转速的条件下，加入单螺杆挤出机，经挤出、冷却、切粒，制得本发明的新型无卤阻燃聚丙烯剂。
实施例3称取聚丙烯粉粒料60g、纳米氢氧化铝5g、纳米氢氧化镁15g、微胶囊聚磷酸铵20g，偶联剂为纳米粒子重量的3％，将上述粒子在高速混合机中混合处理好，在常规的加料速度、温度和螺杆转速的条件下，加入单螺杆挤出机，经挤出、冷却、切粒，制得本发明的新型无卤阻燃聚丙烯剂。
权利要求
1.一种无卤素阻燃聚丙烯，其特征在于，由下列组分按重量份组成均聚聚丙烯粒料50-80、纳米氢氧化铝5-25、纳米氢氧化镁5-25、微胶囊聚磷酸铵5-20、偶联剂的用量占纳米粒子重量的2％-5％。
2.根据权利要求1所述的无卤素阻燃聚丙烯，其特征在于，由下列组分按重量份组成均聚聚丙烯粒料60-70、纳米氢氧化铝10-20、纳米氢氧化镁10-20、微胶囊聚磷酸铵10-20、偶联剂的用量占纳米粒子重量的3％-4％。
3.根据权利要求1或2所述的无卤素阻燃聚丙烯，其特征在于，由下列组分按重量份组成均聚聚丙烯粉粒料60、纳米氢氧化铝10、纳米氢氧化镁10、微胶囊聚磷酸铵20、偶联剂的用量占纳米粒子重量的3％。
4.根据权利要求1或2所述的无卤素阻燃聚丙烯，其特征在于，所述的纳米粒子粒径为40-60nm，偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂。
5.根据权利要求3所述的无卤素阻燃聚丙烯，其特征在于，所述的纳米粒子粒径为40-60nm，偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂。
6.一种无卤素阻燃聚丙烯的制备方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成(1)按上述比例将氢氧化镁/氢氧化铝与偶联剂及适当溶剂混合搅拌，制得经过表面处理的纳米粒子；(2)将一定比例的三聚氰胺和甲醛混合搅拌制得预聚体，并将预聚体与聚磷酸铵在60～100℃混合搅拌制得微胶囊聚磷酸铵；(3)按比例将聚丙烯和纳米氢氧化镁、氢氧化铝与微胶囊聚磷酸铵高速混合并挤出造粒。
全文摘要
一种无卤素阻燃聚丙烯及制备方法，该聚丙烯包括均聚聚丙烯粒子和阻燃剂。所用的阻燃剂为纳米氢氧化铝、氢氧化镁和聚磷酸铵。其中纳米氢氧化铝、氢氧化镁经过偶联剂处理，聚磷酸铵由三聚氰胺－甲醛树脂包覆。经过偶联剂处理的纳米粒子均匀的分散在聚丙烯基体中；聚磷酸铵经过三聚氰胺－甲醛树脂的包覆，以提高其热稳定性和耐水性。该聚丙烯是采用单螺杆挤出共混的方法将聚丙烯粉料与纳米氢氧化铝、氢氧化镁和微胶囊聚磷酸铵，按照一定的配比，在高混机中预混合处理好，在常规加料速度、温度和螺杆转速的条件下，加入单螺杆挤出机，经过挤出、冷却、切粒，制得。该聚丙烯具有良好的阻燃性能，低发烟量、无毒性，对人体和环境的危害及污染程度低。
文档编号C08L23/12GK1712444SQ20051004098
公开日2005年12月28日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者陶杰, 耿妍, 崔益华, 苏新清 申请人:南京航空航天大学