無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖pp復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體一種無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)粒料指的是纖維單向排布的粒料，其纖維長(zhǎng)度與粒料長(zhǎng)度相等， 一般大于5mm。在國(guó)內(nèi)，長(zhǎng)玻纖的研究仍處于起步階段，長(zhǎng)玻纖一般用于改善高分子材料的 力學(xué)性能。聚丙烯樹(shù)脂（PP)是一種用途廣泛的通用塑料，由丙烯單體聚合制得，聚丙烯樹(shù) 脂的優(yōu)點(diǎn)在于密度低、價(jià)格便宜，并具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、較好的機(jī)械性能、突出的耐 折疊性和良好的成型加工性能。作為典型的結(jié)晶型材料，其熔點(diǎn)在165Γ附近。
[0003] 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP材料是具有高強(qiáng)度，高抗沖擊性能，尺寸穩(wěn)定好，是一種"強(qiáng)而韌" 的材料，PP在添加玻璃纖維增強(qiáng)后，大大提高其機(jī)械性能、耐熱型和尺寸穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng) 用中可以以塑代鋼和取代增強(qiáng)工程塑料，滿足輕武器包裝箱、汽車領(lǐng)域、家電等領(lǐng)域使用要 求。現(xiàn)有的PP聚合物通常阻燃性能較差，安全性低，限制了其在許多領(lǐng)域的應(yīng)用；例如在 照明設(shè)備/汽車構(gòu)造中的應(yīng)用，PP聚合物必須滿足非?？量痰姆阑饦?biāo)準(zhǔn)，為此只能通過(guò)加 入阻燃劑來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品的阻燃性能。同時(shí)，用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP時(shí)，由于長(zhǎng)玻纖的"燈芯效應(yīng)"，更 是促進(jìn)了PP樹(shù)脂的燃燒?，F(xiàn)有的PP、長(zhǎng)玻纖產(chǎn)品為了達(dá)到較好的阻燃效果，均在其原料中 添加溴、氯等鹵素阻燃劑，雖然阻燃效果優(yōu)秀，但是燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙霧大、毒性強(qiáng)的鹵化氫 和其它含鹵有機(jī)物，且燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二噁英，對(duì)人體危害極大。眾所周知，鹵系阻燃劑阻燃 的材料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒、有腐蝕性的煙霧，對(duì)環(huán)境、模具有污染、腐蝕作用，在許多 發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)遭到禁用；大多數(shù)無(wú)鹵阻燃劑雖然效果不錯(cuò)，但由于成本太高，使其很難在 國(guó)內(nèi)推廣使用。此外，這些阻燃劑對(duì)長(zhǎng)玻纖的"燈芯效應(yīng)"并無(wú)實(shí)質(zhì)的緩解效果，且對(duì)高溫 不耐受，在高溫下容易分解而失效，無(wú)法從根本上解決長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料防火性能差的問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明公開(kāi)一種無(wú)鹵素、阻燃性能優(yōu)良的長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括： 無(wú)堿長(zhǎng)玻纖 10-20份； PP 50-70 份； 相容劑 2-6份； 抗氧劑 0. 3-0. 8份； 阻燃劑 0.11-1. 15份 所述無(wú)堿連續(xù)玻纖長(zhǎng)度為6-12mm，直徑為11-20μm;所述阻燃劑其原料按重量計(jì)包括 鄰羥基苯甲醛1-6份、己二醇2-4份、三氧化二鐵0. 01-0. 07份。
[0006] 所述PP可選用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。所述相容劑、抗氧劑均可選用任一種適合PP樹(shù)脂 的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明特別設(shè)計(jì)一種阻燃劑，其包含適量的鄰羥基苯甲醛、己二醇、三氧 化二鐵。鄰羥基苯甲醛，別名水楊醛，常用于有機(jī)合成的原料。己二醇由丙酮縮合得到雙丙 酮醇，再經(jīng)液相加氫而得，是常用的有機(jī)溶劑。三氧化二鐵為市售產(chǎn)品。發(fā)明人在研究中發(fā) 現(xiàn)，向長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料中添加三氧化二鐵、鄰羥基苯甲醛、己二醇時(shí)可以有效提高產(chǎn)品 的阻燃性能，在高溫下復(fù)合材料仍不發(fā)生燃燒。尤其是，上述阻燃劑可以有效抑制復(fù)合材料 在燃燒時(shí)滴落。所述無(wú)堿連續(xù)玻纖優(yōu)選長(zhǎng)度為6-12mm，直徑為11-20μπι。本發(fā)明的阻燃劑 對(duì)上述規(guī)格的長(zhǎng)玻纖效果最為明顯。
[0007] 進(jìn)一步的，所述相容劑為ABS相容劑、所述抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0008] 上述相容劑和抗氧劑均為市售產(chǎn)品。
[0009] 優(yōu)選的，所述無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖ΡΡ復(fù)合材料還包括按重量計(jì)0. 2-0. 3份的熱塑穩(wěn)定 劑；所述熱塑穩(wěn)定劑包括按重量計(jì)1-3份的硫酸鈉、0. 1-0. 4份氯化鈣以及2-3份3wt%濃 度的鹽酸。
[0010] 長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料在注塑時(shí)，由于模具的低溫、PP和長(zhǎng)玻纖的流動(dòng)性、密度差異， 長(zhǎng)玻纖容易與PP分離，導(dǎo)致成型的產(chǎn)品表面浮纖長(zhǎng)玻纖，影響產(chǎn)品外觀的同時(shí)，由于產(chǎn)品 表面的長(zhǎng)玻纖聚集而硬脆、易碎，而產(chǎn)品內(nèi)部長(zhǎng)玻纖濃度低而容易受力變形。因此本發(fā)明 特別添加熱塑穩(wěn)定劑，在本發(fā)明長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料注塑時(shí)維持長(zhǎng)玻纖、PP混合體系的穩(wěn)定 性，防止熔融狀態(tài)下長(zhǎng)玻纖與PP分層，確保注塑產(chǎn)品的外觀光滑和具備良好的力學(xué)性能。 以上效果有硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸協(xié)效產(chǎn)生。
[0011] 本發(fā)明同時(shí)提供一種制備所述無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料的方法，包括如下步 驟： a. 制備阻燃劑：將鄰羥基苯甲醛、己二醇、三氧化二鐵采用水浴加熱至80攝氏度，保溫 120min； b. 熱塑穩(wěn)定劑的制備：將所述硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸混合，加熱至50°C并保持20min; c. 按設(shè)定重量份將PP、阻燃劑、相容劑、抗氧劑、熱塑穩(wěn)定劑加入高速混合器混合均勻 后加熱至100~ll〇°C后冷卻至35~40°C，然后加入設(shè)定重量份的無(wú)堿長(zhǎng)玻纖，經(jīng)混 煉、成型處理制得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP復(fù)合材料。
[0012] 以上阻燃劑、熱塑穩(wěn)定劑的制備方法，有利于提高相容劑、熱塑穩(wěn)定劑效用的發(fā) 揮。本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明的技術(shù)特征，均可選用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0013] 本發(fā)明特別設(shè)計(jì)一種阻燃劑添加至長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料中，其包含適量的鄰羥基 苯甲醛、己二醇、三氧化二鐵，可以有效提高產(chǎn)品的阻燃性能，在高溫下復(fù)合材料仍不發(fā)生 燃燒、滴落，有效消除長(zhǎng)玻纖的"燈芯效應(yīng)"。本發(fā)明同時(shí)提供一種可進(jìn)一步提高長(zhǎng)玻纖PP 復(fù)合材料阻燃性能的制備方法。由于具備優(yōu)秀的力學(xué)性能和阻燃性能，本發(fā)明提供的長(zhǎng)玻 纖PP復(fù)合材料尤其適用于制備汽車零部件、電子產(chǎn)品原件等。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述： 實(shí)施例1 本實(shí)施例提供一種無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括： 無(wú)堿長(zhǎng)玻纖 17份； PP 65 份； 相容劑 4份； 抗氧劑 〇. 5份； 阻燃劑 0. 90份； 所述無(wú)堿連續(xù)玻纖長(zhǎng)度為l〇mm，直徑為15μm;所述阻燃劑其原料按重量計(jì)包括鄰羥 基苯甲醛5份、己二醇3份、三氧化二鐵0. 05份。
[0015] 進(jìn)一步的，所述相容劑為ABS相容劑、所述抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0016] 更進(jìn)一步的，所述無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料還包括按重量計(jì)0.2份的熱塑穩(wěn)定 劑；所述熱塑穩(wěn)定劑包括按重量計(jì)2份的硫酸鈉、0. 3份氯化鈣以及3份3wt%濃度的鹽酸。
[0017] 本實(shí)施例同時(shí)提供一種制備如上述無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料的方法，包括如 下步驟： a. 制備阻燃劑：將鄰羥基苯甲醛、己二醇、三氧化二鐵采用水浴加熱至80攝氏度，保溫 120min； b. 熱塑穩(wěn)定劑的制備：將所述硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸混合，加熱至50°C并保持20min; c. 按設(shè)定重量份將PP、阻燃劑、相容劑、抗氧劑、熱塑穩(wěn)定劑加入高速混合器混合均勻 后加熱至ll〇°C后冷卻至35°C，然后加入設(shè)定重量份的無(wú)堿長(zhǎng)玻纖，經(jīng)混煉、成型處理制 得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP復(fù)合材料。
[0018] 實(shí)施例2 本實(shí)施例提供一種無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖PP復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括： 無(wú)堿長(zhǎng)玻纖 20份； PP 50 份； 相容劑 6份； 抗氧劑 〇. 3份； 阻燃劑 1. 15份； 所述無(wú)堿連續(xù)玻纖長(zhǎng)度為6mm，直徑為20μm;所述阻燃劑其原料按重量計(jì)包括鄰羥基 苯甲醛1份、己二醇4份、三氧化二鐵0. 01份。
[0019] 進(jìn)一步的，所述相容劑為ABS相