一種阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯是一種通用型熱塑性樹(shù)脂，無(wú)毒、質(zhì)輕、力學(xué)性能優(yōu)異、電絕緣性良好、耐化 學(xué)腐蝕性和加工性能好，廣泛應(yīng)用于電子電器、通訊器材、家用電器、汽車(chē)和建筑材料領(lǐng)域。 然而聚丙烯是碳?xì)漕?lèi)材料，燃燒熱大，不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生煙霧和有毒氣體，使其應(yīng)用受到限 制，因此改善聚丙烯的阻燃性能顯得尤為重要。
[0003] 我國(guó)素有"竹子王國(guó)"的美稱(chēng)，利用豐富、廉價(jià)、可再生、可降解的竹纖維作為增強(qiáng) 相來(lái)制備聚合物復(fù)合材料，使之具有成本低、性能優(yōu)、與環(huán)境友好等特點(diǎn)，機(jī)械強(qiáng)度高于木 塑復(fù)合材料，是繼木塑復(fù)合材料之后的又一種新型循環(huán)再生利用的材料資源，可廣泛推廣 使用。利用竹纖維與塑料樹(shù)脂進(jìn)行共混并加工制備復(fù)合材料，有利于充分利用植物資源。將 塑料與竹纖維共混復(fù)合，是利用了兩種材料的特點(diǎn)實(shí)行材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，也有利于材料表 面的裝飾。
[0004] 然而聚合物與竹纖維復(fù)合的研究表明，由于竹纖維的長(zhǎng)徑比過(guò)大，在制備復(fù)合材 料時(shí)物料流動(dòng)性差，成型加工方法受限，一般情況下只能采用模壓法來(lái)進(jìn)行加工，而不能進(jìn) 行應(yīng)用廣泛的擠出加工，同時(shí)采用模壓法制備的復(fù)合材料表觀(guān)性能差，限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材 料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思如下：以聚丙烯樹(shù)脂為基體，以自然資源豐富的竹粉為填充料，以 鹵銻復(fù)合體系為阻燃劑，制備一種阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料，制備過(guò)程中，將聚丙烯與改性 竹粉進(jìn)行復(fù)合，同時(shí)通過(guò)添加復(fù)合阻燃劑，進(jìn)行熱塑性的擠出及模壓成型加工，可以制備一 種功能性的阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0008] -種阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料，其原料配方按重量份數(shù)計(jì)組成如下：
[0010] 所述聚丙烯樹(shù)脂型號(hào)為T(mén)30S，中國(guó)石化茂名分公司生產(chǎn)；
[0011] 所述竹粉的粒徑為125-300μπι，所述竹粉中水分含量按質(zhì)量百分比計(jì)小于10%;
[0012] 所述鹵銻復(fù)合阻燃劑為十溴二苯乙烷與三氧化二銻，或者所述鹵銻復(fù)合阻燃劑為 氯化石蠟-70與三氧化二銻；
[0013] 所述鹵銻復(fù)合阻燃劑中鹵銻質(zhì)量比為3:2~3:1;
[0014]所述鹵銻質(zhì)量比指十溴二苯乙烷或氯化石蠟-70與三氧化二銻的質(zhì)量比；
[0015]所述彈性體為丁苯橡膠或三元乙丙橡膠，所述彈性體與聚丙烯樹(shù)脂質(zhì)量比為10/ 90~20/80;
[0016]所述抗氧化劑為抗氧化劑1010;
[0017] 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯；
[0018]所述硅烷偶聯(lián)劑型號(hào)為DB-560,湖北德邦化工新材料有限公司生產(chǎn)；
[0019]所述硅烷偶聯(lián)劑在原料配方中用量為所述竹粉重量的1% ;
[0020] 所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅。
[0021] -種利用上述配方的原料制備阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料的方法，其步驟如下：
[0022] (1)將10-20重量份竹粉采用硅烷偶聯(lián)劑干法改性，硅烷偶聯(lián)劑添加量為竹粉重量 的1 %，g卩0.1-0.2重量份。
[0023]所述干法改性操作如下：將10-20重量份竹粉添加于高速混合機(jī)中，然后將0.ΙΟ. 2重量份的硅烷偶聯(lián)劑用無(wú)水乙醇稀釋20倍后噴灑于竹粉表面，然后啟動(dòng)高速混合機(jī)，在28000rpm轉(zhuǎn)速條件下混合5分鐘，最后將混合改性后的竹粉在100°C下于真空烘箱中干燥8 小時(shí)。
[0024](2)將步驟(1)所得改性竹粉與40-60重量份聚丙烯樹(shù)脂、18-32重量份鹵銻復(fù)合阻 燃劑、5-10重量份彈性體、0.1-0.3重量份抗氧化劑、1.0-2.5重量份增塑劑、1.0-2.0重量份 潤(rùn)滑劑一起混合均勻。
[0025](3)將步驟(2)所得混合料在平行同向雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出造粒，擠出工藝為 一區(qū) 150-160°C，二區(qū) 180-190°C，三區(qū) 185-200°C，機(jī)頭 190-200°C，螺桿轉(zhuǎn)速 150-200r/min， 得到阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料。
[0026]本申請(qǐng)?zhí)峁┑淖枞季郾┲袼軓?fù)合材料具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0027] (1)竹塑復(fù)合材料綜合了竹材和塑料兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有尺寸穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐 蟲(chóng)蛀、耐老化，并且可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)。
[0028] (2)通過(guò)添加復(fù)合阻燃劑，進(jìn)行熱塑性擠出制備的竹塑復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻燃 效果，垂直燃燒阻燃級(jí)別達(dá)到V-0級(jí)。
【具體實(shí)施方式】
[0029] -種阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料，其原料配方按重量份數(shù)計(jì)組成如下：
[0031] 所述鹵銻復(fù)合阻燃劑為十溴二苯乙烷與三氧化二銻的混合物，或者所述鹵銻復(fù)合 阻燃劑為氯化石蠟-70與三氧化二銻的混合物。
[0032]所述鹵銻復(fù)合阻燃劑中鹵銻質(zhì)量比為3:2~3:1;
[0033]所述鹵銻質(zhì)量比指十溴二苯乙烷或氯化石蠟-70與三氧化二銻的質(zhì)量比；
[0034]所述彈性體為丁苯橡膠或三元乙丙橡膠，所述彈性體與聚丙烯樹(shù)脂質(zhì)量比為10/ 90~20/80;
[0035]所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅。
[0036]利用上述配方的原料制備阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料的方法，其步驟如下：
[0037] (1)將10-20重量份竹粉采用硅烷偶聯(lián)劑干法改性，硅烷偶聯(lián)劑添加量為竹粉重量 的1 %，g卩0.1-0.2重量份。
[0038]所述干法改性操作如下：將10-20重量份竹粉添加于高速混合機(jī)中，然后將0.ΙΟ. 2 重量份的硅烷偶聯(lián)劑用無(wú)水乙醇稀釋 20 倍后噴灑于竹粉表面，然后啟動(dòng)高速混合機(jī)，在 28000rpm轉(zhuǎn)速條件下混合5分鐘，最后將混合改性后的竹粉在100°C下于真空烘箱中干燥8 小時(shí)。
[0039] (2)將步驟（1)所得改性竹粉與40-60重量份聚丙烯樹(shù)脂、18-32重量份鹵銻復(fù)合阻 燃劑、5-10重量份彈性體、0.1-0.3重量份抗氧化劑、1.0-2.5重量份增塑劑、1.0-2.0重量份 潤(rùn)滑劑一起混合均勻。
[0040] (3)將步驟(2)所得混合料在平行同向雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出造粒，擠出工藝為 一區(qū) 150-160°C，二區(qū) 180-190°C，三區(qū) 185-200°C，機(jī)頭 190-200°C，螺桿轉(zhuǎn)速 150-200r/min， 得到阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料。
[0041]更具體的原料配方及制備方法見(jiàn)如下各實(shí)施例。
[0042]以下實(shí)施例中，主要原料介紹如下：
[0043]聚丙烯樹(shù)脂:型號(hào)為T(mén)30S，中國(guó)石化茂名分公司生產(chǎn)；
[0044] 竹粉:粒徑為125-300μπι，水分含量小于10wt%;
[0045]丁苯橡膠:牌號(hào)為1502，山東齊魯石化生產(chǎn)；
[0046]三元乙丙橡膠:牌號(hào)為J-4090,吉林石化生產(chǎn)；
[0047]抗氧化劑:抗氧化劑1010;
[0048]增塑劑:鄰苯二甲酸二辛酯；
[0049]硅烷偶聯(lián)劑:DB-560，湖北德邦化工新材料有限公司生產(chǎn)；
[0050]其他原料和試劑均為常規(guī)市售商品。
[0051] 實(shí)施例1
[0052] 將10重量份竹粉采用硅烷偶聯(lián)劑干法改性，硅烷偶聯(lián)劑添加量為竹粉用量的1%， 艮P0.1重量份。將上述改性竹粉與45重量份聚丙烯樹(shù)脂，20重量份十溴二苯乙烷-三氧化二 銻復(fù)合阻燃劑(其中十溴二苯乙烷與三氧化二銻的質(zhì)量比為3:1)6.0重量份丁苯橡膠彈性 體，0.1重量份抗氧化劑，1.0重量份增塑劑和1.0重量份潤(rùn)滑劑一起于混合機(jī)中混合均勻。 將上述混合料在平行同向雙螺桿擠出機(jī)中共混擠出造粒得到阻燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料，其 擠出工藝為一區(qū)150°C，二區(qū)185°C，三區(qū)190°C，機(jī)頭200°C，螺桿轉(zhuǎn)速180r/min，得到一種阻 燃聚丙烯竹塑復(fù)合材料。
[0053] 實(shí)施例2
[0054]將15重量份竹粉采用硅烷偶聯(lián)劑干法改性，硅烷偶聯(lián)劑添加量為竹粉用量的1%， 即0.15重量份。將上述改性竹粉與55重量份聚丙烯樹(shù)脂，20重量份十溴二苯乙烷-三氧化二 銻復(fù)合阻燃劑(其中十溴二苯乙烷與三氧化二銻的質(zhì)量比為3:1)8.0重量份丁苯橡膠彈性 體，0.2重量份抗氧化劑，1.5重量份增塑劑和1.0重量份潤(rùn)滑劑一起于混合機(jī)中混合均勻。 將上述混合料在平行同向雙螺桿擠出機(jī)中共