聚烯烃阻燃母粒的制造及应用试验

周健,等:聚始烃阻燃母粒的制造及应用试验15聚烯烃阻燃母粒的制造及应用试验周健李(常州技术师范学院应用化学系,常州213001)Q32 A摘要采用复合阻燃剂与 聚烯烃通过挤出造粒法制得聚烯烃(聚丙烯、聚乙烯)阻燃母粒,考察了聚烯烃阻燃母粒用量对阻燃聚丙烯、阻燃聚乙烯力学性能、流动性、阻燃性的影响。实验结果表明,聚烯烃阻燃母粒在生产阻燃聚烯烃制品中具有使用便利、阻燃效果和经济效益好等特点。关键词阻燃母粒力学性能流动性阻燃性随着国家经济建设的不断发展,阻燃聚烯烃塑55% ~65%的复合阻燃剂十溴联苯醚- Sb2O3和料的用途日益广泛。如阻燃聚丙烯( PP)、阻燃聚乙5% ~ 10%的分散剂聚乙烯蜡按- 定次序倒入高速烯( PE)常被用来生产要求阻燃性能的各种管道、板捏合机中进行高速混合约20min,通过高速捏合机材、通讯电缆、电器零件装饰材料等。聚烯烃阻燃产生的摩擦热使LDPE发粘、分散剂融化.使复合阻母粒具有使用方便、对阻燃塑料制品的力学性能影燃剂均匀地粘附在载体上,在约100C下出料。然响小、经济实惠等特性。因此笔者研制了聚烯烃阻后将物料与PP(或PE)装人065挤出造粒机组,在燃母粒并对其进行了应用研究。表1的工艺条件下挤出造粒，挤出料条经水槽冷却、1实验部分空气冷却，引人切粒机切粒、包装.分别制得PP阻1.1 基本原料燃母粒和PE阻燃母粒。PP:5014,市售;表|阻燃母粒挤出造粒工艺条件高密度聚乙烯( HDPE) :5000S,扬子石化公司;项目数据低密度聚乙烯( LDPE):1F7B,北京燕山石化公机简温度/C 1区60-80螺杆转速/r● min-' 500 -750I区125 -135主机电流/A25-30司;皿区135 ~ 145|切粒机转速/r●min-'I 100 ~1400十溴联苯醚;江阴利港化工厂;机头温度/C 130Sb2O,:市售;(2)试样制备引发剂:市售;将PP阻燃母粒与PP按表2中阻燃PP各配方聚乙烯蜡:市售;的比例混合,用注塑机在加料段80~100C、压缩段光亮剂:TS -2A,吴县国光化学助剂有限公司。160~ 180C、均化段180 ~ 200C、喷嘴180C、注塑1.2 主要设备压力6~7 MPa下注塑成不同配比的PP标准试样。065挤出造粒机组:上海挤出机厂;阻燃HDPE试样也按表2中阻燃HDPE各配方高速捏合机:10 L,阜新塑料机械厂;制备,T艺过程与阻燃PP试样相同。注塑机:XS -ZY - 125型,杭州塑料机械厂;t2 阻燃PP与阻燃HDPE试样配方简支梁冲击试验机:UJ-40型,承德市试验机PP阻燃母粒试样PE阻燃母粒/PP质量比厂:纯PP0纯HIDPE电子式万能试验机:WD-1型,吉林长春第二1:91:8材料试验机厂;:71:熔体流动速率(MFR)测定仪:XR -400型,吉.:6林大学科教仪器厂;1:5氧指数测定仪:HC -2型,江宁县分析仪器厂。1.4 性能测试1.3阻燃聚烯烃母 粒及试样的制备缺口冲击强度按GB/T 1043 - 1993测定;(1)阻燃聚烯烃母粒的制造按配方将20%~30%的LDPE(作载体)与收稿日期:2002-07-3016I程塑料应用2002年,第30卷.第10期弯曲强度按CB 1042 -79测定;基"。拉伸强度按GB/T 1040 - 1992测定;(2)力学性能分析氧指数按CB/T 2406 - 1993测定。由表3可知,在PP中加人PP阻燃母粒后,随;2结果与讨论着PP阻燃母粒用量的增加,阻燃PP的冲击强度明2.1阻燃母粒载体和分散 剂的选择显提高,这是由于阻燃母粒中的载体LDPE对阻燃聚烯烃阻燃母粒采用1F7B LDPE作载体,这是.PP有一定增韧作用。众所周知,LDPE分子链的柔因为其软化温度低,在高速混合过程中易软化发粘顺性比PP分子链的柔顺性好,其溶解度参数[15.8而使粉状颜料均匀地分散在其表面,加之其MFR约~17.1(J/cm)"2]与PP的溶解度参数[16.8 ~为7g/10min,具有良好的流动性,有利于阻燃母粒18.8(J/cm' )"2]相近2,因此LDPE在微观上与PP的制造。同时,在阻燃母粒中还加入了一定量的聚具有良好的相容性，能弥补因加入复合阻燃剂而降乙烯蜡作分散剂,它与其它原料一起被高速混合时，低PP冲击强度的影响,当PP与LDPE的共混材料因受剪切作用产生的剪切热而被完全熔化使复合受到外来冲击时在PP与LDPE的共混区域形成局阻燃剂均匀分散在载体中，有助于阻燃母粒的制造部形变核心，产生大量银纹或剪切带而吸收冲击加T。能[”]。但阻燃PP的弯曲强度和拉伸强度有所下2.2阻燃PP的性能降。由表4可知,在HDPE中加入PE阻燃母粒后,表3列出阻燃PP的力学性能与阻燃性能。随PE阻燃母粒用量的增大，阻燃HDPE的冲击强褒3阻繼PP的力学性能与阻燃性能度有所降低,弯曲强度提高,拉伸强度变化不大。项目I 0" 122345总之，与普通阻燃聚烯烃相比,使用聚烯烃阻燃缺口冲击强度/J.m-2 4.35.0 I 5.1 5.2 5.2 5.2母粒的阻燃聚烯烃可以提高综合力学性能。这是因弯曲强度/MPa55.253.952.952.151.4 50.拉伸强度/MPa34.831.4|31.830.629.929.8为普通阻燃聚烯烃在造粒过程中其基体树脂(PP或氧指数/%19| 27272828 29PE)会因经受一次高温加热而发生- -定程度的热降解,从而对其制品的力学性能有- -定不良影响。2.3阻燃 HDPE的性能表4列出阻燃HDPE的力学性能与阻燃性能。(3)工艺性分析聚烯烃阻燃母粒的适用性较广,用它制备阻燃表4阻燉HDPE的力学性能与阻燃性能聚烯烃制品时,可采用注射、挤出等成型方法加工。目T0*1.2'T3'4"TS'2.5阻燃母粒的经 济性缺口冲击强度/小.m-17.212.911.8 10.69.49.634.6 35.636.6 ! 34.637.2 42.5聚烯烃阻燃母粒的生产和使用,具有较高的经19.4 18.6 18.7|18.818.1 17.9济价值和实用价值。现以PP阻燃母粒为例,它的氧指數/%18 2223 2427 28制造成本约17.5元/kg,市场销售价为24-25元2.4阻燃母粒的应用kg;PP原料的市场价约为5.9元/kg。如按PP阻燃(1)阻燃效果分析母粒:PP =1:8的配比使用, PP阻燃母粒成本按24由表3、表4可知,PP阻燃母粒和PE阻燃母粒元/kg计算,混合后的阻燃PP的成本为7. 9元/kg,分别与PP、HDPE混合后,随着PP阻燃母粒和PE而目前市场阻燃PP粒料的价格约为9.2元/kg,所阻燃母粒用量的增加,阻燃PP材料和阻燃HDPE以使用PP阻燃母粒后每吨成本下降约1300元,原材料的氧指数随之增大，这是由于复合阻燃剂含量料成本”下降14% ,可为生产阻燃PP制品的生产企的增加及其协同作用所致,使阻燃效果明显增大。业带来良好的经济效益。其阻燃机理主要是在聚合物的燃烧过程中由于受热2.6阻燃母粒的 流动性而使卤元素形成卤化氢,捕捉了聚合物热分解时产由于在聚烯烃阻燃母粒的配方中加入了一定量生的.0H自由基,从而起到阻燃作用。同时由于卤的分散剂，因而聚烯烃阻燃母粒的流动性较好。分化锑的沸点较高(如SbBr,的沸点288C),密度大,散剂在阻燃体系中具有润滑作用,能降低体系的熔可以长时间地在火焰区域起阻隔空气的作用,并且体粘度,使整个阻燃母粒熔体流动性能提高,加工性它在凝聚相能促使聚合物-阻燃剂体系脱卤化氢，能也相应提高。其中PP阻燃母粒的MFR约为18使聚合物的表面碳化,而在气相又能捕捉●. 0H自由g/10 min;PE阻燃母粒的MFR约为7 g/10 min,有周健，等:聚烯烃阻燃母粒的制造及应用试验17利于聚烯烃阻燃母粒在PP和HDPE中均匀分散.燃效果。提高阻燃效果。(3)聚烯烃阻燃母粒使用方便.加工应用性广.3结论有明显的经济效益。(1)PP阻燃母粒可使阻燃PP的冲击强度明显参考文献提高,而弯曲强度和拉伸强度略有下降;PE阻燃母王元宏， 阻燃剂化学及其应用上海:上海科学技术文献出版社，1988.29粒可使阻燃HDPE的冲击强度有所降低,弯曲强度2张开高分子物理北京:化学工业出版社,1986.43提高,拉伸强度影响不大。3周健.EVA改性填允PP性能的研究.现代塑料加工应用，1997(2)聚烯烃阻燃母粒对PP、HDPE有明显的阻(2):20MANUFACTURE AND APPLIED TEST OF THE FLAME-RETARDANTMASTER OF POLYOLEFINZhou Jian, Li Feng(Depanment of Applied Chemistry . Changzhou Teachers College of Technology, Changzhou 213001. China)ABSTRACT The flame -retardant master of the polyolefin ( PP, PE) wus manufactured with the composite flame retardant andcarier( polyolefin) by means of extruding process. The influence of the flame-retardant master concentration on the mechanical proper-ty, fluidity , flame retardance of the flame retardant PP and the flame-retardant HDPE was observed. The test results showed that thefame-retardant master had the characteristics as using conveniently, good elfectiveness of flame retardance and good economic benefitin the production of polyolefin products.广告素引北京福田建材有限责任公司(封面)承德精密试验机有限责任公司(封二)深圳市新 三思计量技术有限公司(插1>南京航空航天大学信立塑料机械厂(插2》多米诺喷码技术有限公司(插3) 江苏联冠科技发展有限公司(插4) 宁波方 力机械有限公司(插5)万通塑胶原料有限公司(插6插7)张家港 市欣荣机械有限公司(插8)深圳市瑞格尔仪 器有限公司(插9)南京橡塑机械厂 (插10)海天机械有限公司(播11)联塑机械制造有限公司(插 12、插13)江苏白熊机械有限公司(插14) 兰州 兰泰塑料机械有限公司(插15)玉环真空泵厂(插16) 张家港市德华机械制造有限公司(插17) 深圳市空微特种材料有限公司(插18) 南京安顺自动化装备有限公司(插19) 南京中观机械电子有限公司(插20)江苏南大紫金智 能科技有限公司(插21)北京 丰阳塑化工程技术有限责任公司(插22) -博商分 子合金(宁波)有限公司(播23)山东风光电子 有限公司(插24)孝感市 五岳传感器有限公司(插25)成都乐天塑料有限公司( 插26)江苏智联机械装备有限公司(插27)南京智城橡塑机械有限公司(插28) 2003 上海橡塑工业展览会(插29)南 京杰恩特机电有限公司(插30)南京宁利实业有限公司(插31)顺德市秦川恒利塑机有 限公司(插32) 2003 青岛国际橡塑工业展览会(插33)青 岛顺利达塑料机械有限公司(插34)成都金石东方工业有限公司(插35) 张家港华明机械有限公司(插 36插37)南京鼎大机械制造有限责任公司(捕38)上海新星双螺杆机械有限公司(插39)上海金纬 机械制造有限公司(插40)广 州顺富经贸发展有限公司(30)宝理塑料( 中国)有限公司(插41-插44)广 州八达公司(50)北京普利宏斌化工材料有限责任公司(50) T&T 科技有限公司(60)泉州三威化工有限公司( 插45)上海日之升新技术发展有限公司(插46)杭州华洋化工有限公司(插 47)岳 阳经济技术开发区巨力工程塑料有限公司(插48)苏州南方工程材料五金厂(插49、插50)中庆化 工有限公司(插51)徐州超精细粉体厂(插52) 大连塑料机械厂 (插53)无锡华 亚机械制透有限公司(播S4)余姚市高科改性塑化工贸有限公司(插S5) 北京奥 可发塑料有限责任公司(插56)郑州富 龙新材料科技有限公司(插57)四川隆昌化工机械厂(插58)江苏华都科技有限公司(插59) 广东省惠州博罗观音阁万华塑料厂(插60)辽宁 铁法兴源超细增强材料有限公司(插60)天水红山试验机厂(插61) 岳阳市维远实 业有限公司(插62)常州市柏鹤涂料有限公司( 插62)余姚市中发 工程塑料有限公司(插63)济南秦星糖细化 工有限公司(插63)南京沪江复合材料有限公司(插 64)郑州兆明换网器研究所(插64) 江苏靖江市化纤塑料助剂厂(插65)舟山市 金岛机械有限公司(插65)鞍山市 龙马塑料有限公司(插66)洪胡市恒基化工有限公司(插6)上海艺孟橡塑有限公司(插67)北京加成助剂研究所(插67) 翻北省洪湖双马树脂厂(播 68)广州市鹿山化T材料有限公司(插68)江西铜业公司银山建设总公司绢云母厂(插69)富 力机器制造有限公司(插69)浙大 -仙居高分子材料应用研究所(循70)湖南 省三润纳米材料产业有限公司(插70)北 京化工大学塑料机械及塑料工程研究所(插71)长春市智能试验机研究所(插72)上海 逊达橡塑机憾制造有限公司(插73)张家港市珠江机械 (插74)张家港市 亚太轻工机械制造有限公司(插75)海尔科化工程塑料国家 工程研究中心股份有限公司(插76)甲 顶山市华伦塑料有限公司(插77)苏州兴泰国光化学 助剂有限公司(插78)江苏省 建湖县兴隆尼龙有限公司(插79)慈溪市华通塑化有限公司(循80)中纺投资发 展股份有限公司(插81)舟山市 金海机械有限公司(封三)南京科亚公 司(封底)