V-2級阻燃聚丙烯樹脂：讓阻燃聚丙烯“一鍵直出”

　　作為五大通用塑料之一，聚丙烯在交通運輸、建筑、電工器材、航空航天等領域有著極為廣泛的應用。然而，隨著下游應用的發展，很多場景對聚丙烯提出了阻燃的需求。長期以來，聚丙烯的阻燃改性一直是業界關注的重點。

　　此前，聚丙烯要實現阻燃，通常只能由下游改性廠進行二次加工改性。由中石化(北京)化工研究院有限公司(以下簡稱北化院)自主開發的V-2級阻燃聚丙烯樹脂實現了突破：從樹脂粉體造粒階段加入高效阻燃劑，一次加工生成V-2級阻燃聚丙烯。該產品因此獲評中國石油和化學工業聯合會2023年度化工新材料創新產品。

　　近日，《中國化工報》記者采訪了V-2級阻燃聚丙烯樹脂項目團隊的4位成員。

　　實現在線阻燃改性——填補石化裝置生產阻燃聚丙烯空白

　　聚丙烯樹脂的極限氧指數為17%至18%，一經點燃迅速燃燒至完全，并產生大量帶焰熔滴，導致火焰的二次傳播，具有較高的火災風險，對生命財產造成威脅。因此，近年來阻燃聚丙烯市場持續擴大。

　　“我國阻燃聚丙烯市場規模已超過150萬噸/年，現有生成方式是下游改性廠對聚丙烯樹脂二次加工改性，原料的生產與阻燃劑的添加相互獨立。該方式存在阻燃劑在聚丙烯基體中分散效果不佳、阻燃效率降低、產品綜合性能易衰減等問題?！北被核芰霞庸ぱ芯克罱芙淌诟嬖V記者，項目組采用在線改性，將阻燃改性引入石化生產線，在樹脂粉體造粒階段加入阻燃劑，在石化廠直接生成V-2級阻燃聚丙烯產品，具有阻燃效率高、減少樹脂性能損失、節約成本等優勢。

　　“我們通過中試和工業實驗，在傳統配方基礎上不斷優化，克服阻燃效率低、裝備適配性差等難點，得到了適用于石化生產裝置的V-2級阻燃聚丙烯用復合阻燃助劑包，填補了石化裝置生產阻燃聚丙烯的空白?！表椖拷M王宇韜博士介紹說。

　　據了解，聚丙烯阻燃改性后，按照UL94標準測試樣品的垂直燃燒性能，阻燃等級分為HB、V-2、V-1、V-0，阻燃效果依次遞增。通用聚丙烯樹脂達到的阻燃等級一般為HB級或更低，達到V-2級則意味著阻燃性能有了明顯提升。實驗結果顯示，與HB級材料相比，V-2級材料在火焰移開后能在更短時間內自行熄滅，減少了火災蔓延的風險。這不僅提高了材料的安全性，也擴大了聚丙烯樹脂在對阻燃性能有更高要求領域的應用范圍，如電子電氣、建筑材料、汽車工業等領域。

　　優化阻燃體系——平衡阻燃性能和力學性能

　　“加入阻燃劑后，如果分散性不好、與聚丙烯基材的相容性不好，會讓基材本身的性能發生衰減。也就是說，加入阻燃劑提高聚丙烯阻燃性能的同時，可能會影響材料的力學性能和耐候性能。如何調和這一矛盾成為關鍵?！蓖跤铐w表示，篩選合適的阻燃體系并確定其最佳配比，是V-2級阻燃聚丙烯樹脂研發的難點所在。此外，研發中還需確保阻燃劑均勻分散在聚丙烯中，讓兩者相輔相成、和諧相容，避免因團聚而降低阻燃效果。

　　為此，項目團隊通過原位附載和表面改性形成高效阻燃分散體系，提升阻燃劑在樹脂基體中的分散性。

　　“傳統二次改性過程中，如果阻燃劑在聚丙烯基材里分散得不好，做出的制品會出現表面瑕疵，如膜材料上的白點、馬桶蓋上的熔接痕?！表椖拷M成員王興國博士介紹說，“我們采用了高效的分散體系，生產出的阻燃聚丙烯后續再做片材、膜等材料時，產品的外觀性能較后改性產品有了提升，制品的合格率也相應提高?！?/p>

　　“二次改性加工會帶來性能上的衰減與下降。此外，下游改性廠二次改性添加的阻燃劑較多。而我們在阻燃劑的選擇和配方設計上進行優化，通過添加較少的阻燃劑，就能實現同樣的阻燃功能。這樣免去了二次改性的加工成本，又減少了阻燃劑添加量，阻燃聚丙烯產品的成本就降低了，使用起來也更加便捷?！崩罱鼙硎?。

　　此外，隨著環保法規日益嚴格，開發無毒、低煙、無鹵的環保型阻燃劑成為必然趨勢。王興國介紹說，他們的產品在具備阻燃效果的同時，還滿足環保要求，減少了對環境和人體健康的影響。

　　不同領域定制化——通過功能化提高聚丙烯附加值

　　利用該技術， 2023年廣州石化生產了牌號為PPH-M12-HR的阻燃均聚聚丙烯產品65噸，已嘗試應用于衛浴產品。

　　據了解，目前V-2級阻燃聚丙烯樹脂的注塑級產品可用于開關、衛浴等方面；片材擠出級產品可用于土工格柵，以及電子電氣的封裝膜等領域?！安煌掠晤I域對原料樹脂的性能要求不一樣，為此，我們針對不同的應用領域選用不同的基礎樹脂，然后確定阻燃配方，再解決工業化連續生產的問題，實現了不同領域的產品定制化?！表椖拷M李書亮博士說。

　　李杰認為，當前聚丙烯通用料供需失衡，開發功能性聚烯烴樹脂成為產業發展的重要方向。

　　“V-2級在整個阻燃級別里不算高，我們在綜合考慮后才決定以V-2為切入點來做這個產品。未來我們將不斷優化，從縱向維度把阻燃做深，把產品的阻燃效率做高?！蓖跤铐w表示，他們還計劃在廣度上增加其他功能，比如抗菌、抗靜電、高抗沖等。