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      一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法

      文檔序號:9484347閱讀:380來源:國知局
      一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料因其優(yōu)異的強(qiáng)度和模量,應(yīng)用極為廣泛。玻纖改性可以 提高填充即塑料的熱變形溫度、增加制品尺寸穩(wěn)定性、降低成型收縮率、提高剛性,尤其是 無堿短玻纖的加入在一定填充范圍內(nèi)作為聚丙烯的補(bǔ)強(qiáng)填充劑,不但能夠顯著的提高聚丙 烯制品的強(qiáng)度、模量、表面硬度、耐蠕變性、電絕緣性,還可以提高聚丙烯的沖擊強(qiáng)度,改善 耐沖擊能力;而且隨著社會的發(fā)展和人們對材料特性要求的不斷增加,要求玻纖增強(qiáng)聚丙 烯材料具有阻燃性,以擴(kuò)大復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。
      [0003]目前,國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)多種玻纖增強(qiáng)阻燃聚丙烯復(fù)合材料,這些材料多采用鹵系 阻燃劑以滿足復(fù)合材料的阻燃性能,其具有阻燃效率高、與聚合物親和性好、對聚合物的物 理性能和加工流動性影響較小等優(yōu)點(diǎn)。但阻燃劑的加入量對復(fù)合材料力學(xué)性能和加工性能 影響很大,在保證復(fù)合材料阻燃性能的同時(shí)盡可能減少阻燃劑用量、保證復(fù)合材料的加工 性能是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足,提供一種玻纖增 強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法,以少量阻燃劑和阻燃協(xié)效劑復(fù)配,減少添加劑使用量,所 得玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料阻燃性能和加工性能良好。
      [0005] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
      [0006] 提供一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料,其包含以下重量百分含量的組份:
      [0007] 聚丙烯 部~m%
      [0008] 玻纖 20~30% 相容劑 6~10% 阻燃劑 15~18% 抗氧劑 0, 3~0, 6% 潤滑劑 0, 5~1% 阻燃協(xié)效劑5~6%;
      [0009]所述阻燃劑為乙基-雙(四溴鄰苯二甲酰亞胺)(BT-93W);
      [0010] 所述阻燃協(xié)效劑為硼酸鋅(ZB)和三氧化二銻(Sb203)的混合物。
      [0011] 按上述方案,所述聚丙烯為共聚聚丙烯,熔融指數(shù)為18g/10min。
      [0012] 按上述方案,所述玻纖為中性無堿玻纖。
      [0013] 按上述方案,所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯,接枝率為1. 0%。
      [0014] 按上述方案,所述抗氧劑為抗氧劑100和抗氧劑168按質(zhì)量比1:2復(fù)配得到。
      [0015] 按上述方案,所述潤滑劑為乙烯基雙硬質(zhì)酰胺(EBS)。
      [0016] 優(yōu)選的是,所述阻燃協(xié)效劑為硼酸鋅和三氧化二銻按質(zhì)量比1:1得到的混合物。
      [0017] 本發(fā)明垃玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法步驟如下:將原料按比例稱重,然 后將除玻纖以外的原料放入高混機(jī)中混合3~5分鐘,出料,然后將混合均勻的原料放入雙 螺桿擠出機(jī)中,玻纖從側(cè)喂料口加入,擠出機(jī)溫度為185~200°C,轉(zhuǎn)速為75~125r/min, 擠出造粒即得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
      [0018] 在高溫下阻燃協(xié)效劑中三氧化二銻與溴系阻燃劑乙基-雙(四溴鄰苯二甲酰亞 胺)高溫分解產(chǎn)生的溴化氫反應(yīng)生成溴化銻或溴氧化梯,而溴氧化銻又可進(jìn)一步分解為三 溴化梯,三溴化梯是一種高效的火焰抑制劑,它能捕捉火焰中的Η、H0等燃燒自由基,與此 同時(shí)一部分溴化梯在凝聚相中可以催化成炭,從而達(dá)到固相阻燃效果。
      [0019] 阻燃協(xié)效劑中硼酸鋅在燃燒時(shí)分解成氧化鋅和氧化硼的混合物,這些金屬氧化物 在材料表面可以促進(jìn)表面炭化,形成一個(gè)玻璃化的覆蓋層,此覆蓋層將高溫和氧氣隔絕在 外,與內(nèi)部可燃物質(zhì)分離,從根本上阻斷凝聚相的燃燒進(jìn)程;硼酸鋅還與溴化物反應(yīng)生成 氣態(tài)三溴化硼,三溴化硼在火焰中生成溴化氫,從而阻止高活性自由基間的鏈鎖反應(yīng),抑制 氣相燃燒反應(yīng)。另外溴化氫和硼酸鋅發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的溴化硼、氣態(tài)溴化鋅稀釋了可燃?xì)怏w 的濃度,很大程度上降低燃燒速率,實(shí)現(xiàn)高效阻燃作用,從而用小添加量實(shí)現(xiàn)高阻燃性能。 本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn):硼酸鋅和三氧化二銻按質(zhì)量比1:1復(fù)配效果顯著。
      [0020] 本發(fā)明的有益效果在于:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的阻燃劑和阻燃協(xié)效劑復(fù) 配效果良好,用于玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料可減少用量,最多可減少30 %阻燃劑的用量,對 釋煙量大、加工流動性低等缺陷改善明顯,使復(fù)合材料保持良好的強(qiáng)度、模量和沖擊性能, 其阻燃性能可達(dá)到1. 6mmUL94V-0,缺口沖擊強(qiáng)度可達(dá)到9. 5KJ/m2,力學(xué)性能及加工性能優(yōu) 于市售普通玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料。
      【具體實(shí)施方式】
      [0021] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作 進(jìn)一步詳細(xì)描述。
      [0022] 本發(fā)明實(shí)施例所用阻燃劑為乙基-雙(四溴鄰苯二甲酰亞胺);所用阻燃協(xié)效 劑為硼酸鋅和三氧化二銻按質(zhì)量比1:1的混合物;所用聚丙烯為共聚聚丙烯,熔融指數(shù) 為18g/10min;所用玻纖為中性無堿玻纖;所用相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯,接枝率為 1. 〇% ;所用抗氧劑為抗氧劑100和抗氧劑168按質(zhì)量比1:2復(fù)配所得抗氧劑;所用潤滑劑 為乙烯基雙硬質(zhì)酰胺。
      [0023] 實(shí)施例1
      [0024] 玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料原材料組分及質(zhì)量比:聚丙烯53%,玻纖20%,相容劑 6 %,阻燃劑15 %,抗氧劑0. 5 %,潤滑劑0. 5 %,阻燃協(xié)效劑5 %。
      [0025] 將原料按上述配比稱重后,將除玻纖以外的原料放入高混機(jī)中混合4分鐘,出料, 然后將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中,玻纖從側(cè)喂料口加入,擠出機(jī)溫度為185~ 200°C(各段溫度分別為 185°C,190°C,195°C,200°C,195°C,190°C),轉(zhuǎn)速為 75r/min,擠出 造粒即得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
      [0026] 實(shí)施例2
      [0027] 玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料原材料組分及質(zhì)量比:聚丙烯37%,玻纖30%,相容劑 8 %,阻燃劑18 %,抗氧劑0. 5 %,潤滑劑0. 5 %,阻燃協(xié)效劑6 %。
      [0028] 將原料按上述配比稱重后,將除玻纖以外的原料放入高混機(jī)中混合5分鐘,出料, 然后將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中,玻纖從側(cè)喂料口加入,擠出機(jī)溫度為185~ 200°C(各段溫度分別為 185°C,190°C,195°C,200°C,195°C,190°C),轉(zhuǎn)速為 125r/min,擠出 造粒即得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
      [0029] 實(shí)施例3
      [0030] 玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料原材料組分及質(zhì)量比:聚丙烯36%,玻纖30%,相容劑 10 %,阻燃劑18 %,抗氧劑0. 5 %,潤滑劑0. 5 %,阻燃協(xié)效劑5 %。
      [0031] 將原料按上述配比稱重后,將除玻纖以外的原料放入高混機(jī)中混合5分鐘,出料, 然后將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中,玻纖從側(cè)喂料口加入,擠出機(jī)溫度為185~ 200°C(各段溫度分別為 185°C,190°C,195°C,200°C,195°C,190°C),轉(zhuǎn)速為 100r/min,擠出 造粒即得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
      [0032] 對比例1
      [0033] 玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料原材料組分及質(zhì)量比:聚丙烯61%,玻纖30%,相容劑 8 %,阻燃劑0 %,抗氧劑0. 5 %,潤滑劑0. 5 %,阻燃協(xié)效劑0 %。
      [0034] 將原料按上述配比稱重后,將除玻纖以外的原料放入高混機(jī)中混合5分鐘,出料, 然后將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中,玻纖從側(cè)喂料口加入,擠出機(jī)溫度為185~ 200°C(各段溫度分別為 185°C,190°C,195°C,200°C,195°C,190°C),轉(zhuǎn)速為 100/min,擠出 造粒即得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
      [0035] 對比例2
      [0036] 市售玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料,含溴系阻燃劑十溴二苯乙烷24wt%,阻燃協(xié)效劑 三氧化二鋪8wt%。
      [0037] 實(shí)施例4
      [0038] 對實(shí)施例1-3及對比例1-2所得玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能和阻燃性 能測試,結(jié)果如表1所示:
      [0039]表1
      [0040]
      [0041]由表1可知,本發(fā)明實(shí)施例制備的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料與不加阻燃劑及阻燃 協(xié)效劑的體系(對比例1)相比,不僅阻燃性能良好,而且具有良好的強(qiáng)度、模量和沖擊性 能,其缺口沖擊強(qiáng)度可達(dá)到9. 5KJ/m2,彎曲模量可達(dá)6740MPa。與市售玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合 材料(對比文件2)相比,在達(dá)到相同的阻燃效果的基礎(chǔ)上,本發(fā)明能夠減少阻燃劑及阻燃 協(xié)效劑用量達(dá)30%,釋煙量大、加工流動性低等缺陷也得到改明顯善。
      [0042]由以上實(shí)施例可知本發(fā)明提供的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度高(達(dá)7. 6~ 9. 5KJ/m2)、彎曲模量高(達(dá)4460~6740MPa)、煙密度?。?6~96)阻燃性能良好,在電 子家電、建材等領(lǐng)域具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 一種玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于,包含W下重量百分含量的組份: 聚丙稀 :36~61% 玻纖 20~30% 相容劑 目~10% 阻燃劑 15~18% 抗氧劑 0.3^).6% 滴滑劑 阻燃稱效劑5~6%; 所述阻燃劑為乙基-雙(四漠鄰苯二甲酯亞胺); 所述阻燃協(xié)效劑為棚酸鋒和Ξ氧化二錬的混合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于所述聚丙締為共聚聚 丙締,烙融指數(shù)為18g/10min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于所述玻纖為中性無堿 玻纖。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于所述相容劑為馬來酸 酢接枝聚丙締,接枝率為1.0%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于所述抗氧劑為抗氧劑 100和抗氧劑168按質(zhì)量比1:2復(fù)配得到。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于所述潤滑劑為乙締基 雙硬質(zhì)酷胺。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料,其特征在于所述阻燃協(xié)效劑為棚 酸鋒和Ξ氧化二錬按質(zhì)量比1:1得到的混合物。8. -種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料的制備方法,其特征在 于步驟如下:將原料按比例稱重,然后將除玻纖W外的原料放入高混機(jī)中混合3~5分鐘, 出料,然后將混合均勻的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中,玻纖從側(cè)喂料口加入,擠出機(jī)溫度為 185~200°C,轉(zhuǎn)速為75~125r/min,擠出造粒即得到玻纖增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料。
      【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法,它包含以下重量百分含量的組份:聚丙烯36~61%,玻纖20~30%,相容劑6~10%,阻燃劑15~18%,抗氧劑0.3~0.6%,潤滑劑0.5~1%,阻燃協(xié)效劑5~6%。本發(fā)明提供的阻燃劑和阻燃協(xié)效劑復(fù)配效果良好,用于玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料可減少用量,對釋煙量大、阻燃劑析出、加工流動性低等缺陷改善明顯,使復(fù)合材料保持良好的強(qiáng)度、模量和沖擊性能。
      【IPC分類】C08L51/06, C08K3/22, B29C47/92, C08K5/526, C08K13/04, C08K5/3417, C08K7/14, C08K3/38, C08L23/14
      【公開號】CN105237887
      【申請?zhí)枴緾N201510760999
      【發(fā)明人】高山俊, 代巍, 沈春暉, 嚴(yán)文, 柳揚(yáng)
      【申請人】武漢理工大學(xué)
      【公開日】2016年1月13日
      【申請日】2015年11月10日
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