專利名稱：無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料的制作方法
技術領域：
本發明屬于阻燃聚烯烴復合材料的技術領域，具體涉及一種高效無卣膨脹型阻燃 聚烯烴復合材料，包括無鹵膨脹型阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料。
背景技術：
聚烯烴是一類性能優異的熱塑性合成樹脂，其不僅加工方便、力學性能和電絕緣 性好，而且還具有耐化學腐蝕、無毒、密度小等特點，在工業建設、汽車工業、家用 電器、電子電器、包裝及建材等方面獲得了廣泛的應用。而玻璃纖維增強熱塑性塑料
(簡稱熱塑性玻璃鋼，GRTP)，據資料報道，在過去幾年里，其市場平均年增長率為 5~6%，尤其是其中長玻璃纖維增強熱塑性塑料(LFRT)發展更快，在過去的10年中 以30%的年增長率在上升。LFRT的基體塑料主要是聚丙烯。
20世紀90年代中期，隨著汽車工業的快速發展，以及人們的環保節能意識的增 強，汽車輕量化開始成為新型汽車的發展趨勢。汽車工業的這一發展趨勢使得人們再 次將注意力轉向LFRT的研究和開發上來， 一些世界級的公司紛紛開發出了一系列長 纖維增強熱塑性塑料材料以及相應的制備工藝和設備，分別擁有自己的核心知識產權。 目前，長玻璃纖維增強熱塑性粒料在汽車領域中的應用非常廣泛，其中長玻璃纖維增 強聚丙烯被用于轎車的發動機罩、儀表板骨架、蓄電池托架、座椅骨架、轎車前端模 塊、保險杠、行李架、備胎盤、擋泥板、風扇葉片、發動機底盤、車頂棚襯架等。EATC
(歐洲熱塑性復合材料聯盟)認為，LFRT材料優異的性價比及其所具有的環保、密 度低等方面的優點使其在汽車應用中發揮了越來越重要的作用。到2010年，汽車用 LFRT預計每年將有10%的增長。
但是，很遺憾的是，不管是聚烯烴，還是長玻璃纖維增強聚丙烯材料的極限氧指 數(Limited Oxygen Index, LOI)都很低，不僅非常容易燃燒、燃燒發熱量大，而且 燃燒過程產生的大量不飽和氣體，還要反過來進一步促進燃燒。加之燃燒過程材料產 生的熔滴極易傳播火焰，這就使得其不能應用于對材料阻燃性能要求較高的場合，需 要對其進行阻燃改性。
聚烯烴的阻燃改性的方式有很多種，主要是在聚烯烴中通過加入添加型阻燃劑來進行。目前用于聚烯烴阻燃改性的添加型阻燃劑主要有鹵素化合物和氫氧化鎂或氫氧 化鋁等無機添加劑。含鹵素的添加型阻燃劑，特別是含氯、溴的阻燃劑，雖然應用廣 泛且阻燃效果好，但是在燃燒時會釋放大量有毒、帶腐蝕性的鹵化氫氣體，可導致單 純由火所不能引起的電路系統開關和其它金屬物件的腐蝕，以及對人體呼吸道和其它 器官造成危害甚至因窒息而威脅生命安全；加之因聚合物的揮發物得不到完全燃燒， 會使分解產物形成大量的炭粒，產生大量煙霧，對火災現場人員的撤離、救援和恢復 工作極為不利，成為火災中十分危險的因素。目前已被摒棄。因此，開發新的無鹵阻 燃劑成為阻燃領域的一大課題。
無鹵膨脹型阻燃劑就是這樣應運而生的，它是以磷、氮為主要成分，集炭源、酸 源和氣源于一體的阻燃體系。用它阻燃的聚合物受熱時，表面會生成一層可起到隔熱、 隔氧、抑煙，并能防止產生一定厚度的均勻炭質泡沫層，該炭質泡沫層具有良好的阻 燃性能。因此，無鹵膨脹型阻燃劑被譽為阻燃技術的一次革命。但是與含鹵素的阻燃 劑相比膨脹型阻燃劑的阻燃效率不高，需要較高的添加量才能達到所需要的阻燃要求， 這樣不僅會影響材料的機械性能，同時也提高了阻燃材料的成本價格。如中國專利 CN03138746.2公開的一種新型無鹵阻燃聚丙烯材料的制備，該材料是采用添加量比較 大(30%以上)的傳統的膨脹型阻燃劑聚磷酸銨、密胺磷酸鹽和季戊四醇阻燃聚丙烯。 中國專利CN1556136A公開的一種以縮水甘油胺類環氧樹脂包覆聚磷酸銨、無機物和三 嗪化合物或其衍生物構成的無鹵膨脹型阻燃劑阻燃聚烯烴，也需要添加28%或更多的阻 燃劑時，垂直燃燒才能夠達到V-0。中國專利CN101280086A公開的一種環保阻燃聚丙 烯專用料，該材料需添加35%由聚磷酸銨和季戊四醇組成的阻燃劑、10%沸石、10%尼龍 6時所制得阻燃聚丙烯的垂直燃燒才達到V-0級。中國專利CN101293984A公開的一種 膨脹成炭阻燃聚丙烯組合物，該組合物添加了25%的由聚磷酸銨、季戊四醇、蒙脫土和 氧化鋅，其L0I可以達到35.0，垂直燃燒為V-0級。由于以上專利文獻所公開復合材 料都存在著膨脹型阻燃劑添加量大的問題，因而不僅對阻燃復合材料的力學性能影響 較大，且還會帶來成本的提高。

發明內容
本發明的目的是針對現有無鹵膨脹型阻燃劑阻燃聚烯烴時阻燃效率較低、添加量 大，對材料的物理機械性能影響較大的問題，提供一種添加量少、阻燃效率高的無鹵 膨脹阻燃聚烯烴復合材料。
本發明提供的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料是由以下配方，經熔
5融共混而成
聚烯烴
無鹵膨脹型阻燃劑
阻燃協效劑
偶聯劑
抗氧劑
70 84% 15~25% 0~5% 0 2% 0 10/0,
各物料的百分數為重量百分數，所述聚烯烴為聚丙烯、長玻璃纖維增強聚丙烯、聚乙 烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的任一種。
該復合材料中所述的無鹵膨脹型阻燃劑由質量比為1~5 : l的聚磷酸銨與三嗪類
齊聚物組成，其中三嗪類齊聚物是本課題組新合成的一種化合物，其的結構通式為
<formula>formula see original document page 6</formula>
式中 R產-NH2 或 -NHCH2CH2OH ， -NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH- 或 NHCH2CH2NH-中的任意一種，n=2-50。
該復合材料的聚烯烴當為長玻璃纖維增強聚丙烯，其所添加的無鹵膨脹型阻燃劑 也是由質量比為1 5 : 1的聚磷酸銨與三嗪類齊聚物組成，但其中三嗪類齊聚物還可 使用結構通式為
<formula>formula see original document page 6</formula>
中的任一種，式中m產0或1; m2=l或2; R= (CH2) m或C6H4, nl=l~6; X--NHR!NH-<formula>formula see original document page 7</formula>
該復合材料中所述的阻燃協效劑為蒙脫土、有機改性蒙脫土、分子篩、膨潤土、 累托石、海泡石、硅藻土、金屬氧化物、金屬鹽或雙羥基氧化物中的任一種。雙羥基 氧化物為由二價金屬離子(M2+)和三價金屬離子(M3+)構成的一類帶有羥基的具有 層板結構的化合物。其層板結構中二價金屬離子為Zn2+， Mg2+， Ni2+ ， Cu2+ ， Co2+， Sn2+， Ca2+, Mn2+， F^+等具有可溶性鹽的金屬離子中的至少一種；其層板結構中三價 金屬離子為Ap+， Fe3+， Mn3+， (:03+等具有可溶性鹽的金屬離子中的至少一種。其結構 中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為0.5 4: 1。目前雙羥基氧化物既有市售的 產品，也可按照已有的共沉淀、高飽和度、成核/晶化隔離、非平衡晶化等方法制備獲 得。
該復合材料中所述的偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑中的任一種。 該復合材料中所述的抗氧劑為由質量比1 4 : 1的抗氧劑1010和抗氧劑168組成 的復合抗氧劑。
本發明提供的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料是采用常規的熔融共混方法制備
的，該方法的具體工藝如下(以下物料的配比均為質量百分數)
1、 復配混合先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料15 25%的聚磷酸銨與三嗪類齊
聚物放入高速混合機混合均勻，聚磷酸銨與三嗪類齊聚物質量比為1 5 : 1，再加入占 無鹵阻燃聚烯烴復合材料0 2%的偶聯劑混合均勻，得到阻燃混合物；
2、 真空干燥將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70 10(TC下，真空干燥6-10 小時；
3、 熔融共混將干燥后的阻燃混合物、0 5%的阻燃協效劑、0~1%的抗氧劑復 合物(抗氧劑1010和抗氧劑168的質量比為1 4 : 1)和70 84%的聚烯烴預混后， 放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；
4、 冷卻切粒熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
制備本發明提供的上述無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料還可以采用
7如下的工藝(以下物料的配比均為質量百分數)-
1、 先按以上方法制備由偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑組成的各 種添加物總含量為30 90%的阻燃聚丙烯母料；
2、 將制備的阻燃聚丙烯母料和長玻璃纖維增強聚丙烯材料在高速攪拌機中混合均 勻，并使其中的偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物和阻燃協效劑的含量為15 30%。
本發明具有以下優點-
1、 由于本發明提供的無鹵膨脹阻燃聚烯烴復合材料中不含鹵素成分，因而該復合 材料在使用過程中無含鹵素氣體釋放，特別是在燃燒過程中避免了有害氣體釋放對環 境造成的污染和對人體造成的傷害。
2、 由于本發明提供的無鹵膨脹阻燃聚烯烴復合材料及無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增 強聚丙烯復合材料中無鹵膨脹型阻燃劑的添加量低，當添加量為18°/。時，其材料的阻 燃指標氧指數不僅可高達30.9，其UL-94也可達到V-0級，阻燃效率高。
3、 由于本發明提供的無鹵膨脹阻燃聚烯烴復合材料及無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增 強聚丙烯復合材料中無鹵膨脹型阻燃劑的添加量低，因而對復合材料的力學性能影響 小。
4、 由于本發明提供的無鹵膨脹阻燃聚烯烴復合材料及無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增 強聚丙烯復合材料中復配有阻燃協效劑，因而不僅可使阻燃劑與聚烯烴相容性好，添 加量減小，而且還能提高材料阻燃性和材料固有的各種性能。
5、 本發明提供的無鹵膨脹阻燃聚烯烴復合材料及無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增強聚 丙烯復合材料在燃燒過程中，由于其中的主體阻燃劑能在阻燃協效劑的催化作用下能 有效地促進聚烯烴及長玻璃纖維增強聚丙烯成炭，而致密的炭層可以起到很好的隔熱、 隔氧的效果，從而可阻礙或延緩內部材料的燃燒，使材料呈現良好的阻燃性。
6、 由于本發明提供的無鹵膨脹阻燃聚烯烴復合材料及無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增 強聚丙烯復合材料含有新合成的三嗪類齊聚物組成的膨脹型阻燃劑，該阻燃劑與阻燃 協效劑配合，大大降低了阻燃聚烯烴材料的最大熱釋放速率(見圖l)。


附圖為添加有阻燃協效劑的阻燃復合材料、未添加阻燃協效劑的阻燃復合材料和 純聚丙烯的熱釋放速率(HRR)-時間的曲線圖。圖中PP為聚丙烯，IFR為膨脹型阻燃 劑。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于 對本發明進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員 根據上述本發明內容對本發明做出一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明保護范圍。
另外，需要說明的是以下各實施例所用物料的百分數均為質量百分數；所得復合
材料的氧指數LOI是按ASTM D2863-97標準測得，垂直燃燒是按ASTM D3801標準測得。
實施例1
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料24. 5%的聚磷酸銨與以下結構三嗪類齊聚物 (質量比為1:1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于高速混合 機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為90'C下，真空干燥8小時；將干 燥后的阻燃混合物、74. 45%的聚丙烯和0.55%的復合抗氧劑(抗氧劑1010和168的質 量比為1 : 1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔融共混物擠出后自 然冷卻切粒。
* ~[^NYNHCH2CH2NHCH2CH2NH- * M丫N
NHCH2CH2OH
— _Jn
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為28. 9，垂直燃燒為V-0級。
實施例2
將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料25%的聚磷酸銨與以上結構三嗪類齊聚物(質量 比為1.5 : 1)放入高速混合機混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為100°C 下，真空干燥10小時；將干燥后的無鹵膨脹型阻燃劑和75%的聚丙烯混合均勻后，放 入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為35. 2，垂直燃燒為V-0級。
實施例3
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料24%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入1%的Y-氨丙基三乙氧 基硅烷偶聯劑于高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下， 真空干燥6小時；將干燥后的阻燃混合物、74%的聚丙烯和1%的復合抗氧劑(抗氧劑 1010和168的質量比4 : 1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為33. 0，垂直燃燒為V-0級。 實施例4
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料23%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為4 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入2%的苯胺甲基三甲氧基 硅烷偶聯劑于高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為8(TC下， 真空干燥7小時；將干燥后的阻燃混合物、74.7%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗 氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔 融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為32. 4,垂直燃燒為V-0級。
實施例5
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料24%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為5 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入1%的鋁酸酯偶聯劑于高 速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為80'C下，真空干燥8小時； 將干燥后的阻燃混合物、74. 7%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗氧劑1010和168的 質量比3:1)混合均勾后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔融共混物擠出后自 然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為29. 6，垂直燃燒為V-0級。 實施例6
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料24%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0.5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、0. 5%的有機改性蒙脫土、 74.7%的聚丙烯和0.3%的復合 抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共 混擠出；瑢融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為37. 2，垂直燃燒為V-0級。
實施例7
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料23. 5%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三 嗪類齊聚物(質量比為3 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0.5%的苯胺甲基三乙 氧基硅垸偶聯劑于高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70°C2009 下，真空干燥6小時；將干燥后的阻燃混合物、1%的有機改性蒙脫土、 74.5%的聚丙烯 和0.5%的復合抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿 擠出機中熔融共混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為35. 5，垂直燃燒為V-0級。
實施例8
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料23%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0.5%的脲丙基三甲氧基 硅垸偶聯劑于高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下， 真空干燥6小時；將干燥后的阻燃混合物、2%的蒙脫土、 74%的聚丙烯和0.5%的復合 抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共 混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為35. 2，垂直燃燒為V-0級。
實施例9
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料23%的聚磷酸銨與實施例1所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為1.5 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入1%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、3%的蒙脫土、 72.5%的聚丙烯和0.5%的復合抗氧劑(抗 氧劑1010和168的質量比1 : 1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔 融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為35. 9，垂直燃燒為V-0級。
實施例10
本實施例中所用三嗪類齊聚物的結構為
'N、 -NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH-
M丫M NH2
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料23%的聚磷酸銨與以上所示結構的三嗪類齊 聚物(質量比為5:1)放入高速混合機混合均勻，再加入1%的鋁酸酯偶聯劑于高速混 合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為7(TC下，真空干燥6小時；將 干燥后的阻燃混合物、5%的有機化改性蒙脫土、 70,5%的聚丙烯和0.5%的復合抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比3 : l)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；
熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為30. 3,垂直燃燒為V-0級。 實施例11
本實施例中所用三嗪類齊聚物的結構為-
f N t NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH--M丫M
NHCH2CH2OH
其它與實施例6相同，略。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為37. 8，垂直燃燒為V-0級-實施例12
本實施例中所用三嗪類齊聚物的結構為
*j~^NtNHCH2CH2NHCH2CH2NH-N丫N
NH2
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料21%的聚磷酸銨與以上所示結構的三嗪類齊 聚物(質量比為2:1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于高速 混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小時； 將干燥后的阻燃混合物、0.5%的有機改性蒙脫土、 77.7%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧 劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠 出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為35，垂直燃燒為V-0級。
實施例13
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料19%的聚磷酸銨與實施例12所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、0. 5%的有機改性蒙脫土、 79.7%的聚丙烯和0.3%的復合 抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共
12混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為32. 6，垂直燃燒為V-0級。 實施例14
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料17%的聚磷酸銨與實施例12所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為7(TC下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、0. 5%的有機改性蒙脫土、 81.7%的聚丙烯和0.3%的復合 抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共 混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為30. 9，垂直燃燒為V-0級。
實施例15
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料15%的聚磷酸銨與實施例IO所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、0. 5%的有機改性蒙脫土、 83.7%的聚丙烯和0.3%的復合 抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共 混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為28. 6，垂直燃燒為V-0級
實施例16
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料19%的聚磷酸銨與實施例10所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0.5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70"C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、1%的分子篩、79.2%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗 氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔 融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為32.1，垂直燃燒為V-0級。
實施例17
先將占總無鹵阻燃聚烯烴復合材料質量分數為19%的聚磷酸銨與實施例11所示結 構的三嗪類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0.5%的鋁酸酯 偶聯劑于高速混合機中混合均勾；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小時；將干燥后的阻燃混合物、1%的海泡石、79.2%的聚丙烯和0.3%的復合抗 氧劑(抗氧劑1010和抗氧劑168的質量比2:1)混合均勾后，放入雙螺桿擠出機中熔 融共混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為31. 5，垂直燃燒為V-0級。
實施例18
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料19%的聚磷酸銨與實施例11所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、1%的累托石、79.2%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗 氧劑1010和168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔 融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為31. 4，垂直燃燒為V-0級。
實施例19
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料19%的聚磷酸銨與實施例11所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、1%的硼酸鋅、79.2%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗 氧劑1010和抗氧劑168的質量比2:1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠 出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為31. 3，垂直燃燒為V-0級。
實施例20
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料19%的聚磷酸銨與實施例11所示結構的三嗪 類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0. 5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為70'C下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、1%的Fe-Ni雙羥基氧化物(Fe與Ni的摩爾比為3: 1)、 79. 2%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗氧劑1010和168的質量比2 : l)混合均勻后， 放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為31. 6，垂直燃燒為V-0級。
實施例21
先將總共占無鹵阻燃聚烯烴復合材料19%的聚磷酸銨與實施例10所示結構的三嗪類齊聚物(質量比為2 : 1)放入高速混合機混合均勻，再加入0.5%的鋁酸酯偶聯劑于 高速混合機中混合均勻；將混合均勻后的阻燃混合物在溫度為7(TC下，真空干燥6小 時；將干燥后的阻燃混合物、1%的氧化鋅、79.2%的聚丙烯和0.3%的復合抗氧劑(抗 氧劑1010和168的質量比2 : 1)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出；熔 融共混物擠出后自然冷卻切粒。
所得無鹵膨脹阻燃聚丙烯復合材料的LOI為31. 0，垂直燃燒為V-0級。
實施例22
本實施例中除所用的聚烯烴為低密度聚乙烯，其它與實施例6相同。 所得無鹵膨脹阻燃低密度聚乙烯復合材料的LOI為28. 6，垂直燃燒為V-0級。 實施例23
本實施例中除所用的聚烯烴為高密度聚乙烯，其它與實施例6相同。 所得無鹵膨脹阻燃高密度聚乙烯復合材料的LOI為28. 7,垂直燃燒為V-0級。 實施例24
本實施例中除所用的聚烯烴為茂金屬催化聚乙烯，其它與實施例6相同。 所得無鹵膨脹阻燃茂金屬催化聚乙烯復合材料的LOI為29. 0，垂直燃燒為V-0級。 實施例25
本實施例中除所用的聚烯烴為醋酸乙烯酯的含量為5%的醋酸乙烯酯(EVA5)，其它 與實施例6相同。
所得無鹵膨脹阻燃EVA5復合材料的L0I為29. 3，垂直燃燒為V-0級 實施例26
本實施例中除所用的聚烯烴為醋酸乙烯酯的含量為18%的醋酸乙烯酯(EVA18)，其 它與實施例6相同。
所得無鹵膨脹阻燃EVA18復合材料的LOI為31.1，垂直燃燒為V-0級。 實施例27
本實施例中除所用的聚烯烴為醋酸乙烯酯的含量為28%的醋酸乙烯酯(EVA28)，其 它與實施例6相同。
所得無鹵膨脹阻燃EVA28復合材料的LOI為33.1,垂直燃燒為V-0級。 實施例28
本實施例中除所用的聚烯烴為醋酸乙烯酯的含量為45%的醋酸乙烯酯(EVA45)，其 它與實施例6相同；
15所得無鹵膨脹阻燃EVA45復合材料的LOI為35.1,垂直燃燒為V-0級。 實施例29
本實施例中除所用的聚烯烴為長玻璃纖維增強聚丙烯(長玻璃纖維的含量為40%)， 其它與實施例6相同。
所得無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯材料的LOI為37. 9，垂直燃燒為V-0級。 實施例30
本實施例中除所用的聚烯烴為長玻璃纖維增強聚丙烯(長玻璃纖維的含量為15%)， 其它與實施例6相同。
所得無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯材料的LOI為37. 0，垂直燃燒為V-0級。 實施例31
本實施例中除所用的聚烯烴為長玻璃纖維增強聚丙烯(長玻璃纖維的含量為40%)， 其它與實施例13相同；
所得無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯材料的LOI為30. 7，垂直燃燒為V-0級。 實施例32
本實施例中除所用的聚烯烴為長玻璃纖維增強聚丙烯(長玻璃纖維的含量為15%), 其它與實施例13相同；
所得無鹵膨脹阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯材料的LOI為30. 2，垂直燃燒為V-0級。 實施例33
將30%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與 實施例6相同)、69%聚丙烯和1.0%的抗氧劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，連續熔 融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料。
取25%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維含量為20%)和66. 7%阻燃聚丙 烯母料，8.3%的聚丙烯經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯 復合材料。
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量 為5%，膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為20%; 所得無 鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為32. 0，垂直燃燒為V-0級。
實施例34
將50%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與 實施例6相同)、49%聚丙烯樹脂和1.0%的抗氧劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，連續熔融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料；
取25%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維,量為20%)和50%阻燃聚丙烯母料，25%的聚丙烯經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量為5%，膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為25%。所得無畝阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為36. 2，垂直燃燒為V-0級。
實施例35
將60%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與實施例6相同)、39%聚丙烯樹脂和1.0%的抗氧劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，連續熔融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料；
取25%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維含量為20%)和30%阻燃聚丙烯母料，45%的聚丙烯經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量為5%，膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為18%。所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為30.1，垂直燃燒為V-0級。
實施例36
將80%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與實施例6相同)、19%聚丙烯樹脂和1.0%的抗氧劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，連續熔融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料；
取25%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維含量為40%)和25%阻燃聚丙烯母料，50%的聚丙烯經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量為10%,膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為20%。所得無鹵阻燃長玻璃纖維在聚丙烯復合材料的LOI為32. 3，垂直燃燒為V-0級。
實施例37
將90%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與實施例6相同)、9%聚丙烯樹脂和1.0%的抗氧劑混合均勾，加入雙螺桿擠出機中，連續熔融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料；
取50%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維含量為40W和22.2%阻燃聚丙烯母料，27.8%的聚丙烯經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量為20%,膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為20%。所得無卣阻燃長玻璃纖維在聚丙烯復合材料的LOI為32. 6，垂直燃燒為V-0級。
實施例38
將80%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與實施例6相同)、9%聚丙烯樹脂和1.0%的抗氧劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，連續熔融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料；
取75%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維含量為40%)和25%阻燃聚丙烯母料，經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量為30%，膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為20%。所得無鹵阻燃長玻璃纖維在聚丙烯復合材料的LOI為32. 8，垂直燃燒為V-0級。
實施例39
80%偶聯劑、聚磷酸銨、三嗪類齊聚物、阻燃協效劑蒙脫土 (它們之間的配比與實施例6相同)、9%聚丙烯樹脂和1.0%的抗氧劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，連續熔融剪切混煉后擠出造粒，制備無鹵膨脹阻燃聚丙烯母料；
取67%的長玻璃纖維增強聚丙烯母料(長玻璃纖維含量為60%)和25%阻燃聚丙烯母料，8%的聚丙烯經高速攪拌混合均勻，配制成無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料
本實施例制備的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中的長玻璃纖維的含量為40%,膨脹型阻燃劑、偶聯劑、阻燃協效劑和抗氧劑的含量為20%。所得無鹵阻燃長玻璃纖維在聚丙烯復合材料的LOI為33. 3,垂直燃燒為V-0級。
實施例40
本實施例中所用的三嗪類齊聚物的結構為
18<formula>formula see original document page 19</formula>ml=0， m2=l， R= (CH2) 2， n=2 50，其它與實施例33相同。
所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為31.3，垂直燃燒為V-0級。實施例41
本實施例與實施例40不同的是所配制的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中長玻璃纖維的含量為40%,其它與實施例40相同。
所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為32. 5，垂直燃燒為V-0級。實施例42
本實施例所用的三嗪類齊聚物的結構為<formula>formula see original document page 19</formula>
ml=0， m2=l， R= (CH2) 2， n=2 50，其它與實施例33相同。
所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為31.7，垂直燃燒為V-0級。實施例43
本實施例與實施例42不同的是所配制的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中長玻璃纖維的含量為40%，其它與實施例42相同。
所得無囟阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為32. 8，垂直燃燒為V-0級。實施例44
本實施例所用的三嗪類齊聚物的結構為
N<formula>formula see original document page 19</formula>
，Y為哌嗪，n=2 50,其它與
實施例33相同。所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為32.1，垂直燃燒為V-0級。實施例45
本實施例與實施例44不同的是所配制的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中長玻璃纖維的含量為40%，其它與實施例44相同。
所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為33. 1，垂直燃燒為V-0級。實施例46
本實施例與實施例44不同的是m=15，其它與實施例44相同。所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為32. 1,垂直燃燒為V-0級。實施例47
本實施例與實施例46不同的是所配制的無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中長玻璃纖維的含量為40%，其它與實施例46相同。
所得無鹵阻燃長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的LOI為33. 2,垂直燃燒為V-0級。
權利要求
1、一種無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料是由以下配方，經熔融共混而成聚烯烴 70～84％無鹵膨脹型阻燃劑 15～25％阻燃協效劑 0～5％偶聯劑 0～2％抗氧劑 0～1％，各物料的百分數為重量百分數，所述聚烯烴為聚丙烯、長玻璃纖維增強聚丙烯、聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的任一種。
2、根據權利要求1所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料中所述的無鹵膨脹型阻燃劑由質量比為1 5: i的聚磷酸銨與三嗪類齊聚物組成，其中三嗪類齊聚物的結構通式為-<formula>formula see original document page 2</formula>R2=-NHCH2CH2NHCH2CH2NH-、-NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2式中 R產-NH2 或 -NHCH2CH2OH ，-NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH- 或NHCH2CH2NH —中的任意一種，n=2-50。
3、根據權利要求1所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料的聚烯烴為長玻璃纖維增強聚丙烯，其所添加的無鹵膨脹型阻燃劑是由質量比為1 5 : 1的聚磷酸銨與三嗪類齊聚物組成，其中三嗪類齊聚物的結構通式為<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>中的任一種，式中m產0或1; m2=l或2; R= (CH2) nl或C6H4， nl=l~6; X=-NHR1NH-<formula>formula see original document page 3</formula>，其中R尸(CH2) w或苯環，n2=2~6; Y表示<formula>formula see original document page 3</formula>。
4、 根據權利要求1或2或3所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料 中所述的阻燃協效劑為蒙脫土、有機改性蒙脫土、分子篩、膨潤土、累托石、海泡石、 硅藻土、金屬氧化物、金屬鹽或雙羥基氧化物中的任一種。
5、 根據權利要求1或2或3所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料 中所述的偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、硅垸偶聯劑中的任一種。
6、 根據權利要求4所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料中所述的偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、硅垸偶聯劑中的任一種。
7、 根據權利要求1或2或3所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料中所述的抗氧劑為由質量比1 4 : 1的抗氧劑1010和抗氧劑168組成的復合抗氧劑。
8、 根據權利要求4所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料中所述的抗氧劑為由質量比1 4 : 1的抗氧劑1010和抗氧劑168組成的復合抗氧劑。
9、 根據權利要求6所述的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料中所述的 抗氧劑為由質量比1~4 : 1的抗氧劑1010和抗氧劑168組成的復合抗氧劑。
全文摘要
本發明公開的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料，該復合材料是由70～84％的聚烯烴，15～25％的無鹵膨脹型阻燃劑，0～5％的阻燃協效劑，0～2％的偶聯劑，0～1％的抗氧劑經熔融共混而成。本發明制備的無鹵膨脹型阻燃聚烯烴復合材料中無鹵膨脹型阻燃劑的添加量低，且復配的阻燃協效劑，不僅可使阻燃劑與聚烯烴相容性好，不影響材料的固有的各種性能，而且還能提高材料的阻燃性，降低材料的成本。其中所含的主體阻燃劑能在阻燃協效劑的催化作用下有效地促進聚烯烴成炭，而致密的炭層可以起到很好的隔熱、隔氧的效果，從而可阻礙或延緩內部材料的燃燒，使材料呈現良好的阻燃性。
文檔編號C08K5/00GK101508809SQ20091005862
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者云 劉, 爽 夏, 宋艷朋, 王俊勝, 王德義, 王玉忠, 婧 趙, 鄧承梁 申請人:四川大學;江蘇安格特新材料科技有限公司