本發(fā)明屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是涉及一種阻燃型扁平玻纖增強的聚酮樹脂組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚酮（簡稱POK），是指由含有一氧化碳產(chǎn)生的單元和由一種或多種烯烴產(chǎn)生的單元合成的新型綠色聚合物材料，作為一種工程塑料，擁有許多優(yōu)異的性能，如優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐水解穩(wěn)定性、摩擦性能、阻燃性、耐燃油性，并且具有高熱變形溫度、高沖擊強度、高氣體阻隔性等，可應(yīng)用于工業(yè)齒輪、座椅配件、汽車燃油系統(tǒng)、引擎蓋、汽車外部組件、阻隔管、電氣部件等。像汽車燃油系統(tǒng)等需要高剛性部件，目前主要使用價格昂貴的玻纖增強耐高溫尼龍和玻纖增強聚苯硫醚材料，考慮到聚酮具有優(yōu)異的耐磨性，但剛性偏低，需要改進。有鑒于此，實有必要開發(fā)一種高物性玻纖增強聚酮樹脂組合物，以解決聚酮剛性偏低的問題，從而擴展聚酮材料的應(yīng)用范圍。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種阻燃型扁平玻纖增強的聚酮樹脂組合物，使其得到在彎曲模量、沖擊強度和耐磨性方面俱佳的產(chǎn)品。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種阻燃型扁平玻纖增強的聚酮樹脂組合物，包括以下重量份數(shù)的組分：100份聚酮、60-150份扁平玻璃纖維、5-30份磷系阻燃劑、1-5份抗氧劑、1-5份潤滑劑。本發(fā)明中所述的聚酮是指由含有一氧化碳產(chǎn)生的單元和由一種或多種烯烴產(chǎn)生的單元合成的聚合物材料，平均分子量范圍可選1000-200000，特別是在10000-100000，既包括通過自由基聚合產(chǎn)生的無規(guī)聚酮，也包括線性交替聚酮。合適的烯烴單元是由C2至C12α-烯烴或其取代衍生物，或苯乙烯、或烷基取代的苯乙烯衍生物產(chǎn)生的，推薦的烯烴是從C2到C6的正構(gòu)α-烯烴，特別推薦的是由乙烯和一種或多種C3至C6的正構(gòu)α-烯烴；其中乙烯單元和C3至C6正構(gòu)α-烯烴單元的摩爾比高于或等于1，特別是在2到30之間。最優(yōu)選的是在環(huán)境溫度為240℃，負荷為2.16Kg時，所述聚酮的熔融指數(shù)為30-90g/10min,在該范圍內(nèi)聚酮具有較佳的加工流動性。本發(fā)明中所述的扁平玻璃纖維選自E-玻璃纖維、A-玻璃纖維、C-玻璃纖維、D-玻璃纖維、M-玻璃纖維S-玻璃纖維或R-玻璃纖維或其混合物，這些纖維的表面可以是經(jīng)過處理的也可以是非處理的，其中表面處理可以是環(huán)氧硅烷或氨基硅烷包覆，也可以是鈦酸酯處理。所述扁平玻璃纖維可以是具有2-50mm長度的短玻璃的形式，能使產(chǎn)品表面更優(yōu)，而且制備過程中與其它組分更容易分散均勻。所述扁平玻璃纖維具有8-30μm的主橫截面軸直徑和4-15μm的次橫截面直徑；其扁平率為2-10，扁平率在這里指玻璃纖維主橫截面軸直徑與次橫截面軸直徑的尺寸比率；如果玻璃纖維的扁平率小于2，導(dǎo)致了材料出現(xiàn)明顯的各向異性，注塑制品時容易出現(xiàn)翹曲變形；如果扁平率大于10，則玻璃纖維的短徑尺寸也會隨之降低，在擠出造粒過程中，玻璃纖維容易被剪斷，造成力學(xué)性能下降明顯；其扁平率優(yōu)選3-8，除了能大幅改善材料的各向異性，還能同時提高組合物的流動性、強度及剛性。所述扁平玻璃纖維優(yōu)選為GF3PA-830，其能使成品兼具有較佳的表觀性狀和剛性。可選地，所述磷系阻燃劑為無機磷系阻燃劑、有機磷系阻燃劑或復(fù)合型磷系阻燃劑中的一種或多種；其中無機磷系阻燃劑包括選自磷酸銨、磷酸氫二銨或磷酸二氫銨的磷酸鹽，選自次磷酸鋁或次磷酸鈣的次磷酸鹽等；有機類磷系阻燃劑包括可選為鹵代磷酸酯、無鹵磷酸酯、次磷酸酯、膦酸酯或有機磷鹽等；復(fù)合型磷系阻燃劑包括選自雙磷酸季戊四醇酯蜜胺鹽的膨脹型阻燃劑等?？蛇x地，所述磷系阻燃劑的添加量為5-30重量份；所述磷系阻燃劑添加量低于5重量份時，無法起到阻燃效果；高于30重量份時，則組合物的物性下降嚴(yán)重；磷系阻燃劑的添加量更佳的為10-20重量份，能使制得的材料成品顯示出極佳的耐熱穩(wěn)定性、抗黃變性能，對器件腐蝕性小。可選地，所述磷系阻燃劑中磷重量含量在7-40%，能達到更優(yōu)的阻燃效果；所述的磷系阻燃劑優(yōu)選為阻燃劑OP1230，其無需預(yù)處理、阻燃效率高、熱穩(wěn)定性出色尤其在高熔融加工溫度下顯示出極佳的耐熱穩(wěn)定性、抗黃變性能?？蛇x地，所述抗氧劑的添加量為1-5份，優(yōu)選兩種或兩種以上的抗氧劑聯(lián)合添加；抗氧劑優(yōu)選能與其它組分混合均勻的有機類抗氧劑，包括受阻酚類抗氧劑，如抗氧劑1076，化學(xué)名為β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯或包括亞磷酸酯類輔助型抗氧劑，如抗氧劑626，化學(xué)名為雙(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亞磷酸酯；前者對光穩(wěn)定，不易變色、相容性好；后者具有明顯的抗黃變、高透明性、對聚合物的色澤有良好的保護作用，能提高聚合物加工過程的熱穩(wěn)定性?？蛇x地，所述的潤滑劑的添加量為1-5份，用于材料加工過程中改進流動性和脫模型，防止在機內(nèi)或模具內(nèi)粘著而產(chǎn)生魚眼等缺陷，使材料成品具有很高的外觀質(zhì)量；潤滑劑加入少于1份時，材料制備過程中流動性不好，而且外觀有粗糙感；加入多于5份時，由于削弱了分子間的相互作用，從而使拉伸和彎曲強度有所下降?？蛇x地，所述阻燃型扁平玻纖增強的聚酮樹脂組合物中還包括靜電防止劑、紫外線吸收劑、脫模劑及著色劑中的至少一種。本發(fā)明提供了一種阻燃型扁平玻纖增強的聚酮樹脂組合物的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：分別稱取相應(yīng)重量的各組分，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80-90℃烘箱中干燥2-4小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為800-1500r/min，所述擠出機溫度為200-280℃。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的阻燃型扁平玻纖增強的聚酮樹脂組合物，通過在聚酮中添加一定量的扁平玻璃纖維及磷系阻燃劑，相對于玻纖增強耐高溫尼龍，具有更優(yōu)異的性能，表現(xiàn)在高流動性易于產(chǎn)品成型、減少浮纖、成型溫度更低、生產(chǎn)效率更高、更加優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐水解穩(wěn)定性、耐燃油性、摩擦性，更高的拉伸強度、沖擊強度，并且價格遠低于玻纖增強耐高溫尼龍材料；工藝科學(xué)，制作方便，使用壽命長，適用性廣，有利于大批量工業(yè)化生產(chǎn)；可以應(yīng)用在發(fā)動機蓋罩、燃油罐、燃油管等對材料剛性要求高的產(chǎn)品上。具體實施方式下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明。本發(fā)明所用的原材料均從以下公司購得：聚酮：東莞市陽光企業(yè)有限公司生產(chǎn)（在環(huán)境溫度為240℃，負荷為2.16Kg時，聚酮的熔融指數(shù)為60g/10min）；阻燃劑OP1230：磷含量23-24%，廣州喜嘉化工有限公司生產(chǎn)；扁平玻璃纖維GF3PA-830：Nittobo公司生產(chǎn)；圓形玻璃纖維GF510：Jushi公司生產(chǎn)；抗氧劑1076：山東君瑞醫(yī)藥科技有限公司生產(chǎn)；抗氧劑626：蘇州市集信商貿(mào)有限公司生產(chǎn)；潤滑劑P12：佛山市維盛行貿(mào)易有限公司生產(chǎn)；耐高溫增強尼龍：Zytel?HTN53G50HSLR，杜邦公司生產(chǎn)為對本發(fā)明的目的、技術(shù)手段及技術(shù)功效有進一步的了解，現(xiàn)結(jié)合具體實施例說明如下。實施例1分別稱取100份聚酮、80份扁平玻璃纖維GF3PA-830、10份阻燃劑OP1230、1份抗氧劑1076、1份抗氧劑626和3份潤滑劑P12，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80℃烘箱中干燥2.5小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為1000r/min，所述擠出機溫度為200-280℃，注塑機溫度設(shè)置為280℃，注塑壓力為70-120bar。實施例2分別稱取100份聚酮、80份扁平玻璃纖維GF3PA-830、30份阻燃劑OP1230、1份抗氧劑1076、1份抗氧劑626和3份潤滑劑P12，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80℃烘箱中干燥2.5小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為1000r/min，所述擠出機溫度為200-280℃，注塑機溫度設(shè)置為280℃，注塑壓力為70-120bar。實施例3分別稱取100份聚酮、150份扁平玻璃纖維GF3PA-830、30份阻燃劑OP1230、1份抗氧劑1076、1份抗氧劑626和3份潤滑劑P12，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80℃烘箱中干燥2.5小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為1000r/min，所述擠出機溫度為200-280℃，注塑機溫度設(shè)置為280℃，注塑壓力為70-120bar。實施例4分別稱取100份聚酮、60份扁平玻璃纖維GF3PA-830、5份阻燃劑OP1230、1份抗氧劑1076、1份抗氧劑626和3份潤滑劑P12，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80℃烘箱中干燥2.5小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為1000r/min，所述擠出機溫度為200-280℃，注塑機溫度設(shè)置為280℃，注塑壓力為70-120bar。對比例1分別稱取100份聚酮、80份圓形玻璃纖維GF510、10份阻燃劑OP1230、1份抗氧劑1076、1份抗氧劑626和3份潤滑劑P12，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80℃烘箱中干燥2.5小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為1000r/min，所述擠出機溫度為200-280℃，注塑機溫度設(shè)置為280℃，注塑壓力為70-120bar。對比例2分別稱取100份耐高溫增強尼龍、60份扁平玻璃纖維GF3PA-830、5份阻燃劑OP1230、1份抗氧劑1076、1份抗氧劑626和3份潤滑劑P12，利用單軸攪拌桶高速攪拌混合均勻，將上述混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，再經(jīng)造粒機切粒，生成的粒料在80℃烘箱中干燥2.5小時，然后通過注塑成型得到；所述單軸攪拌桶的轉(zhuǎn)速為1000r/min，所述擠出機溫度為200-280℃，注塑機溫度設(shè)置為280℃，注塑壓力為70-120bar。以上各實施例及對比例熔融擠出造粒后，然后在注塑機上注塑成型，按照GB標(biāo)準(zhǔn)測試所得材料的機械性能，根據(jù)ISO527測試材料的拉伸強度，根據(jù)ISO178測試材料的彎曲性能，根據(jù)ISO179測試材料的沖擊性能，根據(jù)GB/T1410-2006采用三電極法測定材料表面電阻值，并換算成對應(yīng)的表面電阻率；采用UL94燃燒儀對材料（1.2mm或0.4mm）的阻燃性質(zhì)進行測定，具體結(jié)果見下表1所示。表1：實施例及對比例的測試結(jié)果測試項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例1對比例2比重（g/cm3）1.511.511.681.481.511.64拉伸強度(MPa)180175240173150155斷裂伸長率(%)2.12.11.72.12.52.5彎曲強度(MPa)250245340242200205彎曲模量(MPa)1100010800170001070080008500沖擊強度(KJ/m2)171718161113阻燃等級1.2mmV-00.4mmV-00.4mmV-01.2mmV-01.2mmV-00.4mmV-0熱變形溫度(℃)255255270250240260從表中測試結(jié)果表明：從實施例1和對比例1可以看出，采用扁平式玻纖相對圓形玻璃纖維得到的阻燃型增強聚酮材料，材料性能都有較大程度的提高，拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量至少提高10%以上，特別是沖擊強度提高了54.5%，而且熱變形溫度也升高。從實施例1和實施例2可以看出，隨著阻燃劑含量的增加，阻燃等級大幅度提高，在較低的材料厚度就能實現(xiàn)V-0阻燃等級，其他物性影響不大。從實施例2和實施例3可以看出，隨著扁平玻璃纖維含量的增加，材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量和熱變形溫度都有明顯提高。從實施例4和對比例2可以看出，扁平玻纖含量相同時，增強聚酮材料的物性優(yōu)于增強尼龍材料，并且原料價格遠遠低于增強尼龍。上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護范圍，即在此范圍內(nèi)的等同替換改進，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3