本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種阻燃復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過物理或化學(xué)的方法,在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。專利申請?zhí)枮?01410756376.5公開了一種阻燃復(fù)合材料,通過在PBT材料中添加阻燃劑制得綠色、環(huán)保阻燃復(fù)合材料。聚丙烯(PP)是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料,其具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕及耐熱性能,且相比于PBT塑料,PP的價(jià)格相對較低,PP是用量最為廣泛的通用塑料之一,被廣泛應(yīng)用家電、汽車、紡織、OA辦公、家具衛(wèi)浴、食品包裝等行業(yè)。但PP化學(xué)結(jié)構(gòu)決定其極易燃燒,氧指數(shù)為17.4~18.5,屬易燃材料,極易傳播火焰,使PP在許多領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人民越來越關(guān)注生命財(cái)產(chǎn)的保護(hù),阻燃復(fù)合材料的應(yīng)用前景廣闊?;谏鲜鲫愂?,本發(fā)明提出了一種阻燃復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的聚丙烯易燃、低溫抗沖擊性差等缺點(diǎn),而提出的一種阻燃復(fù)合材料及其制備方法。
一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂30~50份、聚乙烯樹脂25~40份、納米氧化鋅0.3~0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.3~0.8份、成核劑0.5~1.5份、環(huán)保阻燃劑2~4份、增強(qiáng)填料10~20份。
優(yōu)選的,所述的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂35~45份、聚乙烯樹脂28~36份、納米氧化鋅0.4~0.6份、硫代二丙酸二月桂酯0.4~0.6份、成核劑0.8~1.2份、環(huán)保阻燃劑2.5~3.5份、增強(qiáng)填料12~18份。
優(yōu)選的,所述的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂40份、聚乙烯樹脂30份、納米氧化鋅0.5份、硫代二丙酸二月桂酯0.5份、成核劑1份、環(huán)保阻燃劑3份、增強(qiáng)填料15份。
優(yōu)選的,所述成核劑為草酸鈦和水楊酸鉍任意比例的混合物。
優(yōu)選的,所述環(huán)保阻燃劑為溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑或無機(jī)阻燃劑中的至少一種。
優(yōu)選的,所述增強(qiáng)填料包括高嶺土、玻璃纖維、滑石粉、碳纖維和云母粉中的至少兩種組合物。
本發(fā)明還提出了一種阻燃復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1、將所述比重的增強(qiáng)填料加入到研磨機(jī),進(jìn)行充分研磨,得粒徑為0.1~100μm填料粉末A備用;
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中,高溫150~170℃加熱2~4h,邊加熱邊以120~180r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌,攪拌均勻后降溫至70~90℃,加入所述比重的成核劑,繼續(xù)攪拌5~10min,得混合樹脂B;
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和環(huán)保阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中,以400~800r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌8~15min至混合均勻,得混合料C;
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺桿擠出機(jī)中,在高溫160~200℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后,經(jīng)切粒機(jī)切粒即得。
本發(fā)明提出的一種阻燃復(fù)合材料,其具有顯著的阻燃性能,力學(xué)性能好,耐寒、耐低溫沖擊性好、耐腐蝕、抗老化性能好,本發(fā)明還提出了一種阻燃復(fù)合材料的制備方法,采用自身性能優(yōu)良,相容性好的聚丙烯和聚乙烯進(jìn)行初步共混后,加入其他改性材料混合均勻后熔融擠出造粒即得,環(huán)保阻燃劑的加入顯著的提高了復(fù)合材料的阻燃性能,減少了材料燃燒時(shí)產(chǎn)生的污染,有效的保護(hù)了環(huán)境,成核劑的加入促進(jìn)了聚丙烯分子和聚乙烯分子的結(jié)晶過程、加快了結(jié)晶速度,提高了材料的抗沖擊強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度,縮短了生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)率,其制備方法簡單,制備條件溫和,成本低,值得推廣。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。
實(shí)施例一
本發(fā)明提出的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂48份、聚乙烯樹脂40份、納米氧化鋅0.6份、硫代二丙酸二月桂酯0.7份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物1份、溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑3份、高嶺土、玻璃纖維、和滑石粉的組合物18份。
其制備方法,包括以下步驟:
S1、將所述比重的高嶺土、玻璃纖維、和滑石粉的組合物加入到研磨機(jī),進(jìn)行充分研磨,得粒徑為15μm填料粉末A備用;
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中,高溫160℃加熱3h,邊加熱邊以140r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌,攪拌均勻后降溫至80℃,加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物,繼續(xù)攪拌8min,得混合樹脂B;
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中,以600r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌12min至混合均勻,得混合料C;
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺桿擠出機(jī)中,在高溫180℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后,經(jīng)切粒機(jī)切粒即得。
實(shí)施例二
本發(fā)明提出的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂42份、聚乙烯樹脂28份、納米氧化鋅0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.4份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物1.2份、氮系阻燃劑和無機(jī)阻燃劑的組合物2.5份、滑石粉、碳纖維和云母粉的組合物15份。
其制備方法,包括以下步驟:
S1、將所述比重的滑石粉、碳纖維和云母粉的組合物加入到研磨機(jī),進(jìn)行充分研磨,得粒徑為1μm填料粉末A備用;
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中,高溫165℃加熱2.5h,邊加熱邊以130r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌,攪拌均勻后降溫至70℃,加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物,繼續(xù)攪拌6min,得混合樹脂B;
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和氮系阻燃劑和無機(jī)阻燃劑的組合物加入到步驟S2中的混合樹脂B中,以400r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌10min至混合均勻,得混合料C;
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺桿擠出機(jī)中,在高溫200℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后,經(jīng)切粒機(jī)切粒即得。
實(shí)施例三
本發(fā)明提出的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂50份、聚乙烯樹脂25份、納米氧化鋅0.5份、硫代二丙酸二月桂酯0.8份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物0.5份、磷系阻燃劑4份、高嶺土、滑石粉和碳纖維的組合物20份。
其制備方法,包括以下步驟:
S1、將所述比重的高嶺土、滑石粉和碳纖維的組合物加入到研磨機(jī),進(jìn)行充分研磨,得粒徑為20μm填料粉末A備用;
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中,高溫150℃加熱4h,邊加熱邊以160r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌,攪拌均勻后降溫至75℃,加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物,繼續(xù)攪拌10min,得混合樹脂B;
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和磷系阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中,以500r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌8min至混合均勻,得混合料C;
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺桿擠出機(jī)中,在高溫160℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后,經(jīng)切粒機(jī)切粒即得。
實(shí)施例四
本發(fā)明提出的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂40份、聚乙烯樹脂30份、納米氧化鋅0.3份、硫代二丙酸二月桂酯0.5份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物0.8份、無機(jī)阻燃劑2份、玻璃纖維、滑石粉和云母粉的組合物12份。
其制備方法,包括以下步驟:
S1、將所述比重的玻璃纖維、滑石粉和云母粉的組合物加入到研磨機(jī),進(jìn)行充分研磨,得粒徑為10μm填料粉末A備用;
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中,高溫170℃加熱2h,邊加熱邊以150r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌,攪拌均勻后降溫至90℃,加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物,繼續(xù)攪拌5min,得混合樹脂B;
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和無機(jī)阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中,以800r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌15min至混合均勻,得混合料C;
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺桿擠出機(jī)中,在高溫190℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后,經(jīng)切粒機(jī)切粒即得。
實(shí)施例五
本發(fā)明提出的一種阻燃復(fù)合材料,包括以下重量份的原料:聚丙烯樹脂45份、聚乙烯樹脂35份、納米氧化鋅0.7份、硫代二丙酸二月桂酯0.3份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物1.5份、氮系阻燃劑3.5份、高嶺土、玻璃纖維、滑石粉和云母粉的組合物10份。
其制備方法,包括以下步驟:
S1、將所述比重的高嶺土、玻璃纖維、滑石粉和云母粉的組合物加入到研磨機(jī),進(jìn)行充分研磨,得粒徑為8μm填料粉末A備用;
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中,高溫155℃加熱3.5h,邊加熱邊以180r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌,攪拌均勻后降溫至85℃,加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物,繼續(xù)攪拌9min,得混合樹脂B;
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和氮系阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中,以700r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌14min至混合均勻,得混合料C;
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺桿擠出機(jī)中,在高溫170℃下擠出后經(jīng)分段冷水槽冷卻至室溫后,經(jīng)切粒機(jī)切粒即得。
將上述實(shí)施例一~五中制備出的阻燃復(fù)合材料的阻燃性能進(jìn)行分析比較,得出如下結(jié)果:
備注:阻燃性按UL-94標(biāo)準(zhǔn)判斷。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。