聚烯烴阻燃母粒的制造及應用試驗

周健,等:聚始烴阻燃母粒的制造及應用試驗15聚烯烴阻燃母粒的制造及應用試驗周健李(常州技術(shù)師范學(xué)院應用化學(xué)系,常州213001)Q32 A摘要采用復合阻燃劑與 聚烯烴通過(guò)擠出造粒法制得聚烯烴(聚丙烯、聚乙烯)阻燃母粒,考察了聚烯烴阻燃母粒用量對阻燃聚丙烯、阻燃聚乙烯力學(xué)性能、流動(dòng)性、阻燃性的影響。實(shí)驗結果表明,聚烯烴阻燃母粒在生產(chǎn)阻燃聚烯烴制品中具有使用便利、阻燃效果和經(jīng)濟效益好等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞阻燃母粒力學(xué)性能流動(dòng)性阻燃性隨著(zhù)國家經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展,阻燃聚烯烴塑55% ~65%的復合阻燃劑十溴聯(lián)苯醚- Sb2O3和料的用途日益廣泛。如阻燃聚丙烯( PP)、阻燃聚乙5% ~ 10%的分散劑聚乙烯蠟按- 定次序倒入高速烯( PE)常被用來(lái)生產(chǎn)要求阻燃性能的各種管道、板捏合機中進(jìn)行高速混合約20min,通過(guò)高速捏合機材、通訊電纜、電器零件裝飾材料等。聚烯烴阻燃產(chǎn)生的摩擦熱使LDPE發(fā)粘、分散劑融化.使復合阻母粒具有使用方便、對阻燃塑料制品的力學(xué)性能影燃劑均勻地粘附在載體上,在約100C下出料。然響小、經(jīng)濟實(shí)惠等特性。因此筆者研制了聚烯烴阻后將物料與PP(或PE)裝人065擠出造粒機組,在燃母粒并對其進(jìn)行了應用研究。表1的工藝條件下擠出造粒，擠出料條經(jīng)水槽冷卻、1實(shí)驗部分空氣冷卻，引人切粒機切粒、包裝.分別制得PP阻1.1 基本原料燃母粒和PE阻燃母粒。PP:5014,市售;表|阻燃母粒擠出造粒工藝條件高密度聚乙烯( HDPE) :5000S,揚子石化公司;項目數據低密度聚乙烯( LDPE):1F7B,北京燕山石化公機簡(jiǎn)溫度/C 1區60-80螺桿轉速/r● min-' 500 -750I區125 -135主機電流/A25-30司;皿區135 ~ 145|切粒機轉速/r●min-'I 100 ~1400十溴聯(lián)苯醚;江陰利港化工廠(chǎng);機頭溫度/C 130Sb2O,:市售;(2)試樣制備引發(fā)劑:市售;將PP阻燃母粒與PP按表2中阻燃PP各配方聚乙烯蠟:市售;的比例混合,用注塑機在加料段80~100C、壓縮段光亮劑:TS -2A,吳縣國光化學(xué)助劑有限公司。160~ 180C、均化段180 ~ 200C、噴嘴180C、注塑1.2 主要設備壓力6~7 MPa下注塑成不同配比的PP標準試樣。065擠出造粒機組:上海擠出機廠(chǎng);阻燃HDPE試樣也按表2中阻燃HDPE各配方高速捏合機:10 L,阜新塑料機械廠(chǎng);制備,T藝過(guò)程與阻燃PP試樣相同。注塑機:XS -ZY - 125型,杭州塑料機械廠(chǎng);t2 阻燃PP與阻燃HDPE試樣配方簡(jiǎn)支梁沖擊試驗機:UJ-40型,承德市試驗機PP阻燃母粒試樣PE阻燃母粒/PP質(zhì)量比廠(chǎng):純PP0純HIDPE電子式萬(wàn)能試驗機:WD-1型,吉林長(cháng)春第二1:91:8材料試驗機廠(chǎng);:71:熔體流動(dòng)速率(MFR)測定儀:XR -400型,吉.:6林大學(xué)科教儀器廠(chǎng);1:5氧指數測定儀:HC -2型,江寧縣分析儀器廠(chǎng)。1.4 性能測試1.3阻燃聚烯烴母 粒及試樣的制備缺口沖擊強度按GB/T 1043 - 1993測定;(1)阻燃聚烯烴母粒的制造按配方將20%~30%的LDPE(作載體)與收稿日期:2002-07-3016I程塑料應用2002年,第30卷.第10期彎曲強度按CB 1042 -79測定;基"。拉伸強度按GB/T 1040 - 1992測定;(2)力學(xué)性能分析氧指數按CB/T 2406 - 1993測定。由表3可知,在PP中加人PP阻燃母粒后,隨;2結果與討論著(zhù)PP阻燃母粒用量的增加,阻燃PP的沖擊強度明2.1阻燃母粒載體和分散 劑的選擇顯提高,這是由于阻燃母粒中的載體LDPE對阻燃聚烯烴阻燃母粒采用1F7B LDPE作載體,這是.PP有一定增韌作用。眾所周知,LDPE分子鏈的柔因為其軟化溫度低,在高速混合過(guò)程中易軟化發(fā)粘順性比PP分子鏈的柔順性好,其溶解度參數[15.8而使粉狀顏料均勻地分散在其表面,加之其MFR約~17.1(J/cm)"2]與PP的溶解度參數[16.8 ~為7g/10min,具有良好的流動(dòng)性,有利于阻燃母粒18.8(J/cm' )"2]相近2,因此LDPE在微觀(guān)上與PP的制造。同時(shí),在阻燃母粒中還加入了一定量的聚具有良好的相容性，能彌補因加入復合阻燃劑而降乙烯蠟作分散劑,它與其它原料一起被高速混合時(shí)，低PP沖擊強度的影響,當PP與LDPE的共混材料因受剪切作用產(chǎn)生的剪切熱而被完全熔化使復合受到外來(lái)沖擊時(shí)在PP與LDPE的共混區域形成局阻燃劑均勻分散在載體中，有助于阻燃母粒的制造部形變核心，產(chǎn)生大量銀紋或剪切帶而吸收沖擊加T。能[”]。但阻燃PP的彎曲強度和拉伸強度有所下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的力學(xué)性能與阻燃性能。隨PE阻燃母粒用量的增大，阻燃HDPE的沖擊強褒3阻繼PP的力學(xué)性能與阻燃性能度有所降低,彎曲強度提高,拉伸強度變化不大。項目I 0" 122345總之，與普通阻燃聚烯烴相比,使用聚烯烴阻燃缺口沖擊強度/J.m-2 4.35.0 I 5.1 5.2 5.2 5.2母粒的阻燃聚烯烴可以提高綜合力學(xué)性能。這是因彎曲強度/MPa55.253.952.952.151.4 50.拉伸強度/MPa34.831.4|31.830.629.929.8為普通阻燃聚烯烴在造粒過(guò)程中其基體樹(shù)脂(PP或氧指數/%19| 27272828 29PE)會(huì )因經(jīng)受一次高溫加熱而發(fā)生- -定程度的熱降解,從而對其制品的力學(xué)性能有- -定不良影響。2.3阻燃 HDPE的性能表4列出阻燃HDPE的力學(xué)性能與阻燃性能。(3)工藝性分析聚烯烴阻燃母粒的適用性較廣,用它制備阻燃表4阻燉HDPE的力學(xué)性能與阻燃性能聚烯烴制品時(shí),可采用注射、擠出等成型方法加工。目T0*1.2'T3'4"TS'2.5阻燃母粒的經(jīng) 濟性缺口沖擊強度/小.m-17.212.911.8 10.69.49.634.6 35.636.6 ! 34.637.2 42.5聚烯烴阻燃母粒的生產(chǎn)和使用,具有較高的經(jīng)19.4 18.6 18.7|18.818.1 17.9濟價(jià)值和實(shí)用價(jià)值?，F以PP阻燃母粒為例,它的氧指數/%18 2223 2427 28制造成本約17.5元/kg,市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)為24-25元2.4阻燃母粒的應用kg;PP原料的市場(chǎng)價(jià)約為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計算,混合后的阻燃PP的成本為7. 9元/kg,分別與PP、HDPE混合后,隨著(zhù)PP阻燃母粒和PE而目前市場(chǎng)阻燃PP粒料的價(jià)格約為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阻燃母粒后每噸成本下降約1300元,原材料的氧指數隨之增大，這是由于復合阻燃劑含量料成本”下降14% ,可為生產(chǎn)阻燃PP制品的生產(chǎn)企的增加及其協(xié)同作用所致,使阻燃效果明顯增大。業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟效益。其阻燃機理主要是在聚合物的燃燒過(guò)程中由于受熱2.6阻燃母粒的 流動(dòng)性而使鹵元素形成鹵化氫,捕捉了聚合物熱分解時(shí)產(chǎn)由于在聚烯烴阻燃母粒的配方中加入了一定量生的.0H自由基,從而起到阻燃作用。同時(shí)由于鹵的分散劑，因而聚烯烴阻燃母粒的流動(dòng)性較好。分化銻的沸點(diǎn)較高(如SbBr,的沸點(diǎn)288C),密度大,散劑在阻燃體系中具有潤滑作用,能降低體系的熔可以長(cháng)時(shí)間地在火焰區域起阻隔空氣的作用,并且體粘度,使整個(gè)阻燃母粒熔體流動(dòng)性能提高,加工性它在凝聚相能促使聚合物-阻燃劑體系脫鹵化氫，能也相應提高。其中PP阻燃母粒的MFR約為18使聚合物的表面碳化,而在氣相又能捕捉●. 0H自由g/10 min;PE阻燃母粒的MFR約為7 g/10 min,有周健，等:聚烯烴阻燃母粒的制造及應用試驗17利于聚烯烴阻燃母粒在PP和HDPE中均勻分散.燃效果。提高阻燃效果。(3)聚烯烴阻燃母粒使用方便.加工應用性廣.3結論有明顯的經(jīng)濟效益。(1)PP阻燃母?？墒棺枞糚P的沖擊強度明顯參考文獻提高,而彎曲強度和拉伸強度略有下降;PE阻燃母王元宏， 阻燃劑化學(xué)及其應用上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，1988.29?？墒棺枞糎DPE的沖擊強度有所降低,彎曲強度2張開(kāi)高分子物理北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1986.43提高,拉伸強度影響不大。3周健.EVA改性填允PP性能的研究.現代塑料加工應用，1997(2)聚烯烴阻燃母粒對PP、HDPE有明顯的阻(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.廣告素引北京福田建材有限責任公司(封面)承德精密試驗機有限責任公司(封二)深圳市新 三思計量技術(shù)有限公司(插1>南京航空航天大學(xué)信立塑料機械廠(chǎng)(插2》多米諾噴碼技術(shù)有限公司(插3) 江蘇聯(lián)冠科技發(fā)展有限公司(插4) 寧波方 力機械有限公司(插5)萬(wàn)通塑膠原料有限公司(插6插7)張家港 市欣榮機械有限公司(插8)深圳市瑞格爾儀 器有限公司(插9)南京橡塑機械廠(chǎng) (插10)海天機械有限公司(播11)聯(lián)塑機械制造有限公司(插 12、插13)江蘇白熊機械有限公司(插14) 蘭州 蘭泰塑料機械有限公司(插15)玉環(huán)真空泵廠(chǎng)(插16) 張家港市德華機械制造有限公司(插17) 深圳市空微特種材料有限公司(插18) 南京安順自動(dòng)化裝備有限公司(插19) 南京中觀(guān)機械電子有限公司(插20)江蘇南大紫金智 能科技有限公司(插21)北京 豐陽(yáng)塑化工程技術(shù)有限責任公司(插22) -博商分 子合金(寧波)有限公司(播23)山東風(fēng)光電子 有限公司(插24)孝感市 五岳傳感器有限公司(插25)成都樂(lè )天塑料有限公司( 插26)江蘇智聯(lián)機械裝備有限公司(插27)南京智城橡塑機械有限公司(插28) 2003 上海橡塑工業(yè)展覽會(huì )(插29)南 京杰恩特機電有限公司(插30)南京寧利實(shí)業(yè)有限公司(插31)順德市秦川恒利塑機有 限公司(插32) 2003 青島國際橡塑工業(yè)展覽會(huì )(插33)青 島順利達塑料機械有限公司(插34)成都金石東方工業(yè)有限公司(插35) 張家港華明機械有限公司(插 36插37)南京鼎大機械制造有限責任公司(捕38)上海新星雙螺桿機械有限公司(插39)上海金緯 機械制造有限公司(插40)廣 州順富經(jīng)貿發(fā)展有限公司(30)寶理塑料( 中國)有限公司(插41-插44)廣 州八達公司(50)北京普利宏斌化工材料有限責任公司(50) T&T 科技有限公司(60)泉州三威化工有限公司( 插45)上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司(插46)杭州華洋化工有限公司(插 47)岳 陽(yáng)經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區巨力工程塑料有限公司(插48)蘇州南方工程材料五金廠(chǎng)(插49、插50)中慶化 工有限公司(插51)徐州超精細粉體廠(chǎng)(插52) 大連塑料機械廠(chǎng) (插53)無(wú)錫華 亞機械制透有限公司(播S4)余姚市高科改性塑化工貿有限公司(插S5) 北京奧 可發(fā)塑料有限責任公司(插56)鄭州富 龍新材料科技有限公司(插57)四川隆昌化工機械廠(chǎng)(插58)江蘇華都科技有限公司(插59) 廣東省惠州博羅觀(guān)音閣萬(wàn)華塑料廠(chǎng)(插60)遼寧 鐵法興源超細增強材料有限公司(插60)天水紅山試驗機廠(chǎng)(插61) 岳陽(yáng)市維遠實(shí) 業(yè)有限公司(插62)常州市柏鶴涂料有限公司( 插62)余姚市中發(fā) 工程塑料有限公司(插63)濟南秦星糖細化 工有限公司(插63)南京滬江復合材料有限公司(插 64)鄭州兆明換網(wǎng)器研究所(插64) 江蘇靖江市化纖塑料助劑廠(chǎng)(插65)舟山市 金島機械有限公司(插65)鞍山市 龍馬塑料有限公司(插66)洪胡市恒基化工有限公司(插6)上海藝孟橡塑有限公司(插67)北京加成助劑研究所(插67) 翻北省洪湖雙馬樹(shù)脂廠(chǎng)(播 68)廣州市鹿山化T材料有限公司(插68)江西銅業(yè)公司銀山建設總公司絹云母廠(chǎng)(插69)富 力機器制造有限公司(插69)浙大 -仙居高分子材料應用研究所(循70)湖南 省三潤納米材料產(chǎn)業(yè)有限公司(插70)北 京化工大學(xué)塑料機械及塑料工程研究所(插71)長(cháng)春市智能試驗機研究所(插72)上海 遜達橡塑機憾制造有限公司(插73)張家港市珠江機械 (插74)張家港市 亞太輕工機械制造有限公司(插75)海爾科化工程塑料國家 工程研究中心股份有限公司(插76)甲 頂山市華倫塑料有限公司(插77)蘇州興泰國光化學(xué) 助劑有限公司(插78)江蘇省 建湖縣興隆尼龍有限公司(插79)慈溪市華通塑化有限公司(循80)中紡投資發(fā) 展股份有限公司(插81)舟山市 金海機械有限公司(封三)南京科亞公 司(封底)