一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材及其制备方法.pdf

本发明公开了一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，由上至下包括防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层，其中，所述聚丙烯纯料层为挤出级聚丙烯纯料。本发明的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的阻燃层通过添加磷氮系阻燃剂实现阻燃性能；防静电层通过涂覆导电高分子溶液实现防静电性能，因此本发明的防静电无卤阻燃聚丙烯片材阻燃性高、防静电性能好，可以广泛用于电子行业。

权利要求书
1.  一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，由上至下包括防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层，其中，所述聚丙烯纯料层为挤出级聚丙烯纯料。

2.  根据权利要求1所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，所述防静电层由导电高分子溶液涂覆干燥后制备得到；
优选地，所述防静电无卤阻燃聚丙烯片材的厚度为0.2-4mm；
优选地，所述聚丙烯纯料层的厚度为0.1-1.5mm；
优选地，所述防静电层的厚度为1-10μm。

3.  根据权利要求1所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，所述阻燃层按质量份计包括如下组分：


4.  根据权利要求3所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，所述阻燃层按质量份计包括如下组分：



5.  根据权利要求3所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂，优选地，所述抗滴落剂为包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂和非包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂中的一种；
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂163中的一种；
优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种。

6.  根据权利要求1所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，所述导电高分子溶液中的导电高分子为聚噻吩、聚吡咯和离子液体中的一种或至少两种，溶剂为水、小分子醇类中的至少一种；
优选地，所述小分子醇类为乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或至少两种。

7.  如权利要求1所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)挤出造粒制备无卤阻燃聚丙烯粒料；
(2)将挤出级聚丙烯纯粒料放于中间作为聚丙烯纯料层，将步骤(1)制备的无卤阻燃聚丙烯粒料放于挤出级聚丙烯纯粒料的两侧作为阻燃层，由三层共挤片材设备压延挤出制备得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；
(3)在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的两侧涂覆导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。

8.  根据权利要求7所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的挤出造粒条件为由双螺杆挤出机在180-200℃挤出造粒。

9.  根据权利要求7所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：将挤出级聚丙烯纯粒料放于中间作为聚丙烯纯料层，将步骤(1)制备的无卤阻燃聚丙烯粒料放于挤出级聚丙烯纯粒料的两侧作为阻燃层，由两台单螺杆挤出机于180-200℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到所述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯。

10.  根据权利要求7所述的一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)通过涂布工艺实现。

说明书一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材及其制备方法
技术领域
本发明属于复合塑料片材领域，具体涉及一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材及其制备方法。
背景技术
含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能，曾作为阻燃材料被广泛应用。但是，火灾发生时，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害。无卤阻燃材料是在材料中加入无卤阻燃剂，这种材料燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体。无卤阻燃剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主，另外还有硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等，这些阻燃剂被称为无公害阻燃剂，近来得到广泛应用。
聚丙烯片材由于综合力学性能好、无毒、质轻、耐腐蚀电性能好等优点，因此在电子行业被广泛用作垫片材料。但是聚丙烯片材属于易燃材料，燃烧时产生大量滴落的熔滴，极易传播火焰；而且聚丙烯片材也极易产生静电，在应用于电子产品时，会产生静电击穿，危害电子产品的品质。因此做防静电无卤阻燃聚丙烯片材非常重要，且有广泛的用途。
中国专利CN200810218610.3公开了一种无卤阻燃聚丙烯复合绝缘片，采用三层复合结构，上下层采用三嗪类阻燃剂，但其阻燃等级只能达到UL94V-2(UL94标准中阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增；其中V-2等级的测试标准为：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭；可以有燃烧物掉下。V-1的测试标准为：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭；不能有燃烧物掉下。V-0的测试标准为：对样品进行两次10秒的 燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭；不能有燃烧物掉下。)，中间层采用含磷阻燃剂，使整体阻燃等级可以达到UL94V-1/V-0。但是，此专利阻燃性能有所提高，并没有提到防静电性能的改善；而且其结构在三层中都添加了阻燃剂这种无机粉末类物质，会导致片材整体物理性能下降。
现有技术一般通过添加无机导电粒子如炭黑、石墨烯等实现抗静电、防静电性能，因此一般只能做成黑色，给其用途造成了很大的局限。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，该片材阻燃性高、防静电性能好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，其特征在于，由上至下包括防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层，其中，所述聚丙烯纯料层为挤出级聚丙烯纯料，所述防静电层由导电高分子溶液涂覆干燥后制备得到。阻燃层通过添加磷氮系阻燃剂实现阻燃性能；防静电层通过涂布导电高分子溶液实现防静电性能。防静电无卤阻燃聚丙烯片材的厚度为0.2-4mm，例如0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.4mm、2.8mm、3.0mm、3.3mm、3.5mm、3.8mm、4.0mm。
聚丙烯纯料层选择挤出级聚丙烯纯料，可以保证五层片材整体的强度。聚丙烯纯料层不能够太薄，太薄的话，不能起到支撑作用，进而保证片材整体强度；太厚的话，阻燃性能不能保证，因此聚丙烯纯料层的厚度为0.1～1.5mm，例如0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.1mm、1.3mm、1.5mm。
如果最外侧的防静电层涂层太薄，不能使导电高分子材料完全均匀覆盖到片材表面，影响防静电性能；如果涂层太厚，由于涂层中并没有添加阻燃剂成份，会影响整体的阻燃性能和滴落性能，因此最外侧的防静电层的涂层厚度控制在1～10μm，例如1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm。
阻燃层按质量份计包括如下组分：
挤出级聚丙烯为55-75份，例如55份、60份、65份、70份、75份；
注塑级聚丙烯为5-10份，例如5份、6份、7份、8份、9份、10份；
磷氮复合阻燃剂为15-40份，例如15份、20份、25份、30份、35份、40份；
抗滴落剂为0.5-3份，例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份；
抗氧剂为0.1-0.5份，例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份；
润滑剂为0.1-0.5份，例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份。
阻燃层通过添加磷氮系复合阻燃剂实现无卤阻燃性能，通过添加抗滴落剂解决燃烧过程产生的滴落问题。由于添加了磷氮系阻燃剂，因此材料的在挤出流动性方面会有问题，本发明通过添加注塑级聚丙烯来解决。
抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂，优选地，所述抗滴落剂为包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂和非包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂中的一种。
抗氧剂为市售常用抗氧剂，例如抗氧剂1010、抗氧剂163。
润滑剂为市售常用润滑剂，例如硬脂酸锌、硬脂酸钡。
最外侧的防静电层通过涂布导电高分子溶液实现本征防静电目的，导电高分子溶液中的导电高分子为聚噻吩、聚吡咯和离子液体中的一种或至少两种， 溶剂为水、小分子醇类中的至少一种；优选地，小分子醇类为乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或至少两种。
本发明的目的之二在于提供一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材的制备方法，包括如下步骤：
(1)挤出造粒制备无卤阻燃聚丙烯粒料；
(2)将挤出级聚丙烯纯粒料放于中间作为聚丙烯纯料层，将步骤(1)制备的无卤阻燃聚丙烯粒料放于挤出级聚丙烯纯粒料的两侧作为阻燃层，由三层共挤片材设备压延挤出制备得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；
(3)在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的两侧涂覆导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。
其中步骤(1)的挤出造粒条件为由双螺杆挤出机在180-200℃挤出造粒；步骤(2)具体为：将挤出级聚丙烯纯粒料放于中间作为聚丙烯纯料层，将步骤(1)制备的无卤阻燃聚丙烯粒料放于挤出级聚丙烯纯粒料的两侧作为阻燃层，由两台单螺杆挤出机于180-200℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到所述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；步骤(3)通过涂布工艺实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：一种防静电无卤阻燃聚丙烯片材，由上至下包括防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层，其中，所述聚丙烯纯料层为挤出级聚丙烯纯料。本发明的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的阻燃层通过添加磷氮系阻燃剂实现阻燃性能；防静电层通过涂覆导电高分子溶液实现防静电性能，因此本发明的防静电无卤阻燃聚丙烯片材阻燃性高、防 静电性能好，可以广泛用于电子行业。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
称取60kg挤出级聚丙烯、7kg注塑级聚丙烯、23kg磷氮复合阻燃剂、1.5kg聚四氟乙烯滴落剂、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg硬脂酸锌润滑剂，由双螺杆挤出机在195℃挤出造粒得到无卤阻燃聚丙烯粒料；将聚丙烯纯粒料放到三层共挤片材设备的主螺杆料斗，无卤阻燃聚丙烯粒料放入辅螺杆料斗，于195℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；以聚噻吩为导电高分子，以异丙醇为溶剂制备导电高分子溶液，在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的外侧涂布导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。
测试制备得到的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的表面电阻、静电耗散时间、阻燃性能、拉伸强度、断裂伸长率，测试结果见表1。
实施例2
称取65kg挤出级聚丙烯、8kg注塑级聚丙烯、25kg磷氮复合阻燃剂、2kg聚四氟乙烯滴落剂、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg硬脂酸锌润滑剂，由双螺杆挤出机在190℃挤出造粒得到无卤阻燃聚丙烯粒料；将聚丙烯纯粒料放到三层共挤片材设备的主螺杆料斗，无卤阻燃聚丙烯粒料放入辅螺杆料斗，于190℃分别熔融 塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；以聚吡咯为导电高分子，以乙醇/水(1:1质量比)为溶剂制备导电高分子溶液，在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的外侧涂布导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。测试制备得到的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的表面电阻、静电耗散时间、阻燃性能、拉伸强度、断裂伸长率，测试结果见表1。
实施例3
称取70kg挤出级聚丙烯、5kg注塑级聚丙烯、25kg磷氮复合阻燃剂、1kg聚四氟乙烯滴落剂、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg硬脂酸锌润滑剂，由双螺杆挤出机在190℃挤出造粒得到无卤阻燃聚丙烯粒料；将聚丙烯纯粒料放到三层共挤片材设备的主螺杆料斗，无卤阻燃聚丙烯粒料放入辅螺杆料斗，于190℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；以聚吡咯为导电高分子，以乙醇/水(1:1质量比)为溶剂制备导电高分子溶液，在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的外侧涂布导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。测试制备得到的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的表面电阻、静电耗散时间、阻燃性能、拉伸强度、断裂伸长率，测试结果见表1。
实施例4
称取75kg挤出级聚丙烯、5kg注塑级聚丙烯、20kg磷氮复合阻燃剂、2kg聚四氟乙烯滴落剂、0.1kg抗氧剂1010、0.1kg硬脂酸锌润滑剂，由双螺杆挤出机在200℃挤出造粒得到无卤阻燃聚丙烯粒料；将聚丙烯纯粒料放到三层共挤片 材设备的主螺杆料斗，无卤阻燃聚丙烯粒料放入辅螺杆料斗，于200℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；以噻吩为导电高分子，以乙醇/异丙醇/水(1:1:1质量比)为溶剂制备导电高分子溶液，在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的外侧涂布导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。测试制备得到的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的表面电阻、静电耗散时间、阻燃性能、拉伸强度、断裂伸长率，测试结果见表1。
实施例5
称取60kg挤出级聚丙烯、10kg注塑级聚丙烯、30kg磷氮复合阻燃剂、2kg聚四氟乙烯滴落剂、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg硬脂酸锌润滑剂，由双螺杆挤出机在200℃挤出造粒得到无卤阻燃聚丙烯粒料；将聚丙烯纯粒料放到三层共挤片材设备的主螺杆料斗，无卤阻燃聚丙烯粒料放入辅螺杆料斗，于200℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；以聚噻吩为导电高分子，以乙醇/水(1:1质量比)为溶剂制备导电高分子溶液，在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的外侧涂布导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。测试制备得到的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的表面电阻、静电耗散时间、阻燃性能、拉伸强度、断裂伸长率，测试结果见表1。
实施例6
称取55kg挤出级聚丙烯、5kg注塑级聚丙烯、40kg磷氮复合阻燃剂、2kg聚四氟乙烯滴落剂、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg硬脂酸锌润滑剂，由双螺杆挤出 机在200℃挤出造粒得到无卤阻燃聚丙烯粒料；将聚丙烯纯粒料放到三层共挤片材设备的主螺杆料斗，无卤阻燃聚丙烯粒料放入辅螺杆料斗，于200℃分别熔融塑化，经三层共挤片材设备压延挤出，成型后冷却切边得到阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯；以聚吡咯为导电高分子，以乙醇为溶剂制备导电高分子溶液，在上述阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层无卤阻燃聚丙烯的外侧涂布导电高分子溶液，干燥后得到防静电层、阻燃层、聚丙烯纯料层、阻燃层、防静电层的防静电无卤阻燃聚丙烯片材。测试制备得到的防静电无卤阻燃聚丙烯片材的表面电阻、静电耗散时间、阻燃性能、拉伸强度、断裂伸长率，测试结果见表1。
表1

本发明的防静电无卤阻燃聚丙烯片材阻燃性能和抗静电性能良好。
以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。