一种高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域和加工技术领域，具体涉及一种高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种热塑性塑料，其密度低、成品表面硬度大、弹性高、耐热性、化学稳定性、绝缘性良好，被广泛应用于生产、生活的诸多领域，但是聚丙烯阻燃性能差，限制了其在电子电器行业的应用。电子电器行业对聚合物的灼热丝性能要求越来越高，市场上对于灼热丝可燃性指数超过950℃的聚丙烯材料需求越来越大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料及其制备方法，本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料，由以下组分按重量份组成：

进一步方案，所述聚丙烯混合物为两种不同型号的聚丙烯的混合物；其中一种聚丙烯为高流动性聚丙烯，在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为40～100g/10min；另外一种聚丙烯为高抗冲聚丙烯，在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为10～40g/10min，缺口冲击强度≥40KJ/m

进一步方案，所述增韧剂为POE弹性体。

进一步方案，所述氢氧化镁的粒径为5～15微米。

进一步方案，所述滑石粉的粒径为2～15微米。

进一步方案，所述抗滴落助剂为聚四氟乙烯。

进一步方案，所述耐热助剂为抗氧剂，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076的混合物。进一步优选的，所述为抗氧剂1076和抗氧剂168按1:1组成的混合物。

进一步方案，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

进一步方案，所述的润滑剂为硬脂酸盐，优选硬脂酸钙。

本发明的另一个目的是提供上述所述的高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比称取聚丙烯、增韧剂、氢氧化镁、滑石粉、抗滴落剂、耐热助剂、偶联剂和润滑剂，放入高速混合机中混合3～5分钟得到混合物；

(2)将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机的长径比为48:1，所述双螺杆挤出机的各段温度设置在180-220℃范围内；

(3)双螺杆挤出机挤出物料经过冷却、干燥、造粒得到产品，即高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

(1)氢氧化镁具有良好的抑烟阻燃性能，在灼热丝测试加热过程中受热分解产生氧化镁降低热传导，释放出水，产生的水汽可以带着热量，提高材料的灼热丝可燃指数。

(2)滑石粉是难燃材料，通过氢氧化镁与滑石粉的复配使用，降低了氢氧化镁的用量，可以使聚丙烯材料的灼热丝可燃性指数达到960℃。

(3)氢氧化镁和滑石粉在生产使用和废弃过程中都不产生有害物质，是一种绿色环保阻燃剂，且材料成本低廉；

(4)抗滴落剂的加入，通过与氢氧化镁、滑石粉等组分协同作用，使本产品在较低的填充含量时灼热丝可燃性指数(GWFI)可以达到960℃。

(5)高流动性与高抗冲聚丙烯的复配使用，使本发明的材料在保证良好流动性的前提下还具备优异的冲击性能，具有很高的实际应用性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下列实施例与对比例中所用试剂的型号以及供应商只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。

下列实施例与对比例中所用PP牌号BM3900，生产厂家为韩国SK集团，熔体流动速率为60g/10min；PP牌号YPJ1215C，生产厂家为中国石化扬子石油化工有限公司，熔体流动速率为15g/10min；增韧剂牌号POE8200，生产厂家为美国陶氏化学公司；氢氧化镁的牌号MH-3，生产厂家为潍坊远东橡塑科技有限公司；滑石粉的牌号AH51210，生产厂家为辽宁艾海；抗滴落剂牌号SN3300，生产厂家为广州熵能；耐热助剂为巴斯夫股份公司生产的1076和168，添加比例为1:1(质量比)；偶联剂牌号为硅烷偶联剂KH550，生产厂家为天长市绿色化工助剂厂；润滑剂牌号为硬脂酸钙，生产厂家为连云港华明泰。

材料的综合性能通过熔指、密度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度和灼热丝可燃指数的数值进行评判。各实施例和对比例制备得到的粒子注塑成标准样条后，进行性能测试。熔指按照ISO 1133执行，测试条件为230℃，2.16Kg；密度按照ISO1183执行；拉伸强度按照ISO 527执行，测试速度为50mm/min，样条为哑铃形，样条尺寸为170mm*10mm*4mm；弯曲强度和弯曲模量按照ISO 178执行，测试速度为2mm/min，样条为矩形，样条尺寸为80mm*10mm*4mm；悬臂梁缺口冲击强度按照ISO 180执行，测试常温(23℃)悬臂梁缺口冲击强度，样条为矩形(V型模塑缺口)，样条尺寸为80mm*10mm*4mm；灼热丝可燃指数按照IEC 60965-2-12执行，样条为圆形，样条尺寸为90mm*90mm*2mm。

实施例1

按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合3分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

实施例1所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表2。

表1实施例1～6的原料添加份数

实施例2

按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合4分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区215℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

实施例2所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表2。

实施例3

按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合4分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区185℃、二区200℃、三区205℃、四区210℃、五区215℃、六区220℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

实施例3所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表2。

实施例4

按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区195℃、五区200℃、六区205℃、机头210℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

实施例4所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表2。

实施例5

按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头210℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

实施例5所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表2。

实施例6

按照表1的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

实施例6所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表2。

表2实施例1～6制得的产品的性能测试结果

对比例1

按照表3的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

对比例1所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表4。

表3对比例1～3的原料添加份数

对比例2

按照表3的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

对比例2所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表4。

对比例3

按照表3的配比，将各组分放入高速混合机中混合5分钟，再将上述混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的长径比为48:1，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区190℃、三区195℃、四区200℃、五区205℃、六区210℃、机头220℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述高灼热丝可燃性指数聚丙烯材料。

对比例3所获得的产品按照相应标准测试其性能，测试结果见表4。

表4对比例1～3制得的产品的性能测试结果

从实施例1～6和对比例1～3可以看出，本发明所制备材料成本低廉，通过氢氧化镁、滑石粉和抗滴落助剂的复配使用，灼热丝可燃性指数可以达到960℃。本发明制备的聚丙烯还具有优异的冲击性能，具有很高的实际应用性。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。