無鹵阻燃復(fù)合纖維增強pp材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料及其制備方法；該材料包括以下重量百分比含量的各組分：改性PP樹脂42～75％，次磷酸酯阻燃劑5～20％，連續(xù)長碳纖維10～20％，連續(xù)長玻璃纖維10～20％。制備時，將改性PP樹脂和次磷酸酯阻燃劑加入擠出機塑化后，輸送到高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的高溫熔體浸潤槽中，高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的溫度為280～330℃；將連續(xù)長碳纖維和玻璃纖維以15～80m/min的速度牽引輸入高溫熔體浸潤槽中，充分浸潤后，冷卻，切粒，即可。本發(fā)明的材料具有更高的機械強度和抗沖擊強度，外觀良好，低翹曲，可以廣泛用于礦山紡織等對防火抗靜電有要求的特殊領(lǐng)域。
【專利說明】無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合纖維增強PP及制備方法，尤其是涉及一種無鹵阻燃復(fù)合纖維增 強PP材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前在國內(nèi)外，PP無鹵阻燃增強用的纖維有玻纖纖維、碳纖維、劍麻纖維、麻纖維、 金屬纖維等等。纖維增強的方法有兩種：短切纖維增強和連續(xù)長纖增強。短纖維增強是傳 統(tǒng)的生產(chǎn)方式，連續(xù)長纖增強熱塑性復(fù)合材料（LFRTP)是基于先進(jìn)的壓延浸潤模具基礎(chǔ)之 上的一個新型高性能材料解決方案。連續(xù)長纖維增強材料在機械性能上明顯高于傳統(tǒng)的短 纖維增強材料，尤其抗沖擊強度具有非常明顯的優(yōu)勢，比傳統(tǒng)的短纖增強材料的沖擊強度 提高2?4倍。通常情況下無鹵阻燃劑的加入會嚴(yán)重影響材料的強度，傳統(tǒng)的短玻纖增強 材料里加入阻燃劑以后，由于強度下降嚴(yán)重，往往達(dá)不到使用要求。而連續(xù)長碳纖維和連 續(xù)長玻璃纖維復(fù)合增強材料中加入無鹵阻燃劑以后，由于材料本身的強度較高，即使材料 的強度因無鹵阻燃劑的加入而有所下降，也能達(dá)到使用要求。連續(xù)長碳纖維和連續(xù)長玻璃 纖維無鹵阻燃復(fù)合增強PP材料由于具有很高的性能甚至可以替代阻燃增強PBT、阻燃增強 PA6材料用于礦山、紡織等對防火和抗靜電有要求的特殊領(lǐng)域。連續(xù)長碳/玻璃纖維無鹵阻 燃PP材料是一個較前沿的研究領(lǐng)域，目前國內(nèi)這方面的研究很少，主要原因是國內(nèi)的一些 公司沒有辦法解決連續(xù)長碳纖維和連續(xù)長玻璃纖維復(fù)合增強材料的生產(chǎn)問題。具體來說， 連續(xù)長纖維增強材料是一項新技術(shù)，該類材料的生產(chǎn)主要依靠先進(jìn)的專用設(shè)備和相容劑技 術(shù)，尤其是阻燃材料對設(shè)備的要求更高。目前國內(nèi)外還沒有能夠生產(chǎn)出含有無鹵阻燃劑的 連續(xù)長碳纖維和連續(xù)長玻璃纖維復(fù)合增強PP的成熟的設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了填補國內(nèi)在這一方面研究的空白而提供一種無鹵阻燃復(fù) 合纖維增強PP材料及其制備方法。本發(fā)明的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料具有更高的機 械強度和抗沖擊強度，外觀良好，低翹曲，可以廣泛用于礦山紡織等對防火抗靜電有要求的 特殊領(lǐng)域。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] 本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，所述材料包括如下重量百分比 含量的各組分：
[0006] 改性PP樹脂 42?75%， 次磷酸酯阻燃劑 5?20%， 連續(xù)長碳纖維 10?20%， 連續(xù)長玻璃纖維 10?20%。
[0007] 優(yōu)選的，以基于所述材料總重的重量百分比含量計，所述改性PP樹脂由如下組分 組成：
[0008] PP 40 ?60%， 相容劑 2?10%， 抗氧劑 0. 1?1%， 過氧化苯甲酰 0. 1?1%。
[0009] 優(yōu)選的，所述的PP為均聚PP，230°C，2. 16kg負(fù)荷下測得的熔融指數(shù)為100? 1500g/10min。
[0010] 優(yōu)選的，所述連續(xù)長碳纖維為聚丙烯專用無堿碳纖維，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和馬 來酸酐共混物處理。具體為：將聚丙烯專用連續(xù)無堿長碳纖維浸漬在硅烷偶聯(lián)劑和馬來酸 酐的共混物中，浸漬IOmin以上，取出，晾干即可。
[0011] 優(yōu)選的，所述連續(xù)長玻璃纖維為聚丙烯專用無堿玻璃纖維，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑 和馬來酸酐共混物處理。具體為：將聚丙烯專用連續(xù)無堿玻璃纖維浸漬在硅烷偶聯(lián)劑和馬 來酸酐的共混物中，浸漬IOmin以上，取出，晾干即可。
[0012] 優(yōu)選的，所述相容劑為上海日之升自產(chǎn)馬來酸酐接枝PP。
[0013] 優(yōu)選的，所述抗氧劑為高分子量受阻酚類抗氧劑。如抗氧劑1010,1098，PS800等。
[0014] 本發(fā)明還涉及一種上述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料的制備方法，所述方法 包括如下步驟：
[0015] A、以基于所述材料總重的重量百分比含量計，稱取PP40?60 %、相容劑2? 10%、抗氧劑〇. 1?1%、過氧化苯甲酰〇. 1?1%經(jīng)過充分混合后，通過雙螺桿擠出機擠出 造粒，制得改性PP樹脂；
[0016] B、以基于所述材料總重的重量百分比含量計，稱取改性PP樹脂42?75%和次磷 酸酯阻燃劑5?20%，加入雙螺桿擠出機塑化后，輸送到高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的高溫熔體 浸潤槽；高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的溫度為280?330°C;
[0017] C、以基于所述材料總重的重量百分比含量計，取連續(xù)長碳纖維10?20%和連續(xù) 長玻璃纖維10?20%，以15?80m/min的速度牽引輸入高溫熔體浸潤槽中，充分浸潤后， 冷卻，切粒，即得所述無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料。
[0018] 優(yōu)選的，所述雙螺桿擠出機的溫度為240?250°C。
[0019] 優(yōu)選的，所述充分混合是在高混機中混合2?5分鐘；所述高溫熔體浸潤槽長度為 1 ?3m〇
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0021] 本發(fā)明采用連續(xù)長碳纖維和連續(xù)長玻璃纖維無鹵阻燃復(fù)合增強聚丙烯復(fù)合物，由 于連續(xù)長碳纖維和連續(xù)長玻璃纖維在聚丙烯中保留長度較長，使復(fù)合材料具有更高的機械 強度和抗沖擊強度；相容劑有效地提高了碳纖維、玻璃纖維和聚丙烯的相容性，明顯提高了 復(fù)合材料的機械強度和抗沖擊強度；受阻酚類抗氧劑可提高組合物在加工過程的抗氧化性 能和使用過程中的抗老化性能；過氧化苯甲酰提高了聚丙烯的流動性，明顯提高了聚丙烯 對碳/玻璃纖維的浸潤效果，進(jìn)而明顯提高了復(fù)合材料的機械強度和抗沖擊強度。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例涉及一種無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其組分如表2所示；該增強PP 材料的制備方法具體如下：
[0025] 第一步：按表2所示的重量配比，稱取PP、相容齊IJ、抗氧齊IJ、過氧化苯甲酰在高混機 中混合3分鐘后出料，通過雙螺桿擠出機擠出造粒，制得改性PP樹脂；雙螺桿擠出機的工況 如表1所示；
[0026] 第二步：將上述改性PP樹脂和表2所示用量的次磷酸酯阻燃劑，加入雙螺桿擠出 機塑化后，輸送到高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的高溫熔體浸潤槽；高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的溫度為 300°C，高溫熔體浸潤槽長度為2m ;雙螺桿擠出機的工況如表1所示；
[0027] 第三步：取表2所示用量的分別經(jīng)KH-570硅烷偶聯(lián)劑和馬來酸酐共混物表面改性 處理的連續(xù)長碳纖維和連續(xù)長玻璃纖維，以65m/min的速度牽引輸入高溫熔體浸潤槽中， 充分浸潤后，冷卻，切粒，即得所述無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料。
[0028] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，所述材料包括如下重量百分比含 量的各組分： 改性PP樹脂 42?75%， 次磷酸酯阻燃劑 5?20%， 連續(xù)長碳纖維 10?20%， 連續(xù)長玻璃纖維 10?20%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，以基于所述材 料總重的重量百分比含量計，所述改性PP樹脂由如下組分組成： PP 40 ?60%， 相容劑 2?10%， 抗氧劑 0. 1?1%， 過氧化苯甲酰 0. 1?1%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，所述的PP為均 聚PP，230°C，2. 16kg負(fù)荷下測得的熔融指數(shù)為100?1500g/10min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，所述連續(xù) 長碳纖維為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和馬來酸酐共混物表面處理后的無堿連續(xù)長碳纖維。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，所述連續(xù) 長玻璃纖維為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和馬來酸酐共混物表面處理后的無堿連續(xù)長玻璃纖維。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，所述相容劑為 馬來酸酐接枝PP。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料，其特征在于，所述抗氧劑為 高分子量受阻酚類抗氧劑。
8. -種根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料的制備方 法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： A、 以基于所述材料總重的重量百分比含量計，稱取PP40?60%、相容劑2?10%、抗 氧劑0. 1?1%、過氧化苯甲酰0. 1?1%經(jīng)過充分混合后，通過雙螺桿擠出機擠出造粒，制 得改性PP樹脂； B、 以基于所述材料總重的重量百分比含量計，稱取改性PP樹脂42?75%和次磷酸酯 阻燃劑5?20%，加入雙螺桿擠出機塑化后，輸送到高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的高溫熔體浸潤 槽；高溫熔體浸潤模頭內(nèi)的溫度為280?330°C ; C、 以基于所述材料總重的重量百分比含量計，稱取連續(xù)長碳纖維10?20%和連續(xù)長 玻璃纖維10?20%，以15?80m/min的速度牽引輸入高溫熔體浸潤槽中，充分浸潤后，冷 卻，切粒，即得所述無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料的制備方法，其特征在于，所 述雙螺桿擠出機的溫度為240?250°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的無鹵阻燃復(fù)合纖維增強PP材料的制備方法，其特征在于，所 述充分混合是在高混機中混合2?5分鐘；所述高溫熔體浸潤槽長度為1?3m。
【文檔編號】B29C47/92GK104262784SQ201410476228
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】郭建鵬, 蘇吉英, 陳超, 楊濤, 孟成銘 申請人:上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司