專利名稱：一種無鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚丙烯/玻璃纖維無卣 阻燃增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯是一種用量較大的通用塑料，易燃燒，其氧指數(shù)僅n.o-18.o %,且成炭率低，易熔滴，所以在很多應(yīng)用場合都要對其進(jìn)行阻燃改性。 聚丙烯的阻燃改性技術(shù)主要包括在聚丙烯混配時(shí)加入添加型阻燃劑或在 合成聚丙烯時(shí)加入反應(yīng)型阻燃劑。目前，用于聚丙烯的阻燃劑有卣系阻燃劑和無鹵阻燃劑。在歐盟實(shí)行ROHS指令(歐盟第2002/95/EC號指令)和 REACH指令(歐盟《關(guān)于化學(xué)品注冊、評估、許可和限制制度》)后，對 聚丙烯阻燃成分的要求變得更加嚴(yán)格。卣系阻燃劑因燃燒后產(chǎn)生一氧化 碳、醛類、二噁英等有毒氣體，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成"二次危害，， 而受到限制。無囟阻燃體系便成為聚丙烯當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)趨勢，其主要包 括無機(jī)物阻燃劑(如氫氧化鋁、氫氧化鎂等)、硅系阻燃劑和無卣膨脹型 阻燃劑。其中無鹵膨脹型阻燃劑是目前最被看好且具有工程應(yīng)用前景的聚 丙烯阻燃劑，如多聚磷酸銨、三聚氰胺、異氰尿酸三縮水甘油酯(TGIC)、 膨脹型石墨、三聚氰胺磷酸鹽、硼酸鋅等。
無鹵阻燃聚丙烯復(fù)合材料的研究，在國內(nèi)外已有大量的成果。如釆用 氫氧化鋁或氫氧化鎂阻燃的聚丙烯材料表面光澤較好，但比重較大；釆用 含硅成分的阻燃體系，因價(jià)格昂貴，阻燃聚丙烯材料的應(yīng)用受到限制；采 用多聚磷酸銨、三聚氰胺等復(fù)配體系，存在表面改性和包覆處理的缺陷， 阻燃聚丙烯材料在壓制成型或其他加工應(yīng)用中存在阻燃劑易析出分解、耐 熱性差等缺點(diǎn)，且添加玻璃纖維后即破壞其阻燃性，無法制備高級別的工 程塑料，極大的限制了該類阻燃劑的應(yīng)用。公開號為CN1556136的中國 發(fā)明專利公開了一種無卣膨脹型聚烯烴難燃劑及其制備方法，采用縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂包覆的聚磷酸銨、無機(jī)物和三。秦化合物及其衍生物在混合 機(jī)中充分混合制得該難燃劑。這種無卣膨脹型聚烯烴難燃劑能在不影響聚 合物機(jī)械力學(xué)性能的前提下賦予聚合物優(yōu)異的難燃性，為無卣阻燃聚丙烯 復(fù)合材料的研究開辟了 一條新途徑。
公開號為CN101020774A的中國申請專利公開了 一種環(huán)保型阻燃聚 丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其選用接枝聚烯烴基蒙脫土母料，和一般聚 磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇成分的阻燃劑，加上玻璃纖維，釆用一步熔 融擠出造粒的方法制備阻燃聚丙烯材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種采用玻璃纖維和無卣膨脹型阻燃劑作為聚丙烯的 改性材料，制備高性能的無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明還提供了無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，即采用玻 璃纖維增強(qiáng)，無囟膨脹型阻燃劑與聚丙烯樹脂按比例混合，添加加工助劑， 經(jīng)雙螺桿熔融擠出造粒，制備無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
一種無鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，由下列重量百分比的原料組成 增強(qiáng)聚丙烯母粒 20-42% 阻燃聚丙烯母粒 58 - 80 %
所述的增強(qiáng)聚丙烯母粒，以增強(qiáng)聚丙烯母粒的總重量計(jì)，由40-50 %的聚丙烯樹脂和50 - 60%的玻璃纖維混煉而成。
所述的阻燃聚丙烯母粒，以阻燃聚丙烯母粒的總總量計(jì)，由35-45 %的無卣膨脹型阻燃劑、54-63%的聚丙烯樹脂和1 -2%的加工助劑混煉 而成。
所述的玻璃纖維為無堿長玻璃纖維，可選用泰山玻纖、桐鄉(xiāng)巨石和云 天化玻纖等公司提供的產(chǎn)品。
所述的無鹵膨脹型阻燃劑為氮、磷系膨脹型阻燃劑，其主要成分為含 三聚氰酸環(huán)氧樹脂和苯胺環(huán)氧樹脂包覆的聚磷酸銨、三嗪化合物和無機(jī) 物。此阻燃劑采用公開號為CN1556136的中國發(fā)明專利公開的技術(shù)制備。
所述的聚丙烯樹脂為通用注塑級，可選用大慶石化的T30S、上海石 化的F401、鎮(zhèn)海煉化的F3045、新疆獨(dú)山子的T30S、茂名乙烯的F401等。
所述的加工助劑為抗氧劑、潤滑劑、相容劑中一種或多種的混合物， 其中抗氧劑、潤滑劑和相容劑為高分子材料中常用的抗氧劑、潤滑劑和相 容劑，選用常規(guī)的市售產(chǎn)品，在制備過程中可以根據(jù)實(shí)際情況選擇性加入。
一種無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
按照上述各組分的含量，
(1) 將聚丙烯樹脂在雙螺桿擠出機(jī)中180-23(TC下熔融，在熔融過 程中添加玻璃纖維，連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備增強(qiáng)聚丙烯母粒；
(2) 將無卣膨脹型阻燃劑、聚丙烯樹脂和加工助劑混合均勻，加入 雙螺桿擠出機(jī)中，在160-200。C下連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備阻 燃聚丙烯母粒，其阻燃等級為0.8mm UL-94 VO級。
(3) 按玻璃纖維含量為10-26%和阻燃劑含量20-36%的要求，將 增強(qiáng)聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒，經(jīng)高速攪拌，達(dá)到均勻分散，形成無 卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，整個(gè)體系阻燃等級為1.6mmUL94-VO級。
本發(fā)明的無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是采用阻燃母粒和增強(qiáng)母粒 兩步法制備的，玻璃纖維的含量比原有阻燃聚丙烯復(fù)合材料有明顯的增 加，實(shí)現(xiàn)無卣阻燃聚丙烯材料的工程塑料化。
本發(fā)明的無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，結(jié)合高等級無卣阻燃和玻璃 纖維，阻燃等級達(dá)到1.6mm UL94 - VO級，拉伸強(qiáng)度60Mpa以上，彎曲 強(qiáng)度80Mpa以上，熱變形溫度135。C以上，適用于電子電器、家用電器 等產(chǎn)品，是阻燃尼龍6、阻燃PBT、阻燃ABS等材料的優(yōu)良替代品。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
向雙螺桿擠出機(jī)中加入50%聚丙烯樹脂，在180-23(TC下熔融，同 時(shí)添加50%玻璃纖維，連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備增強(qiáng)聚丙烯母 粒;
將35 %無卣膨脹型阻燃劑、63 %聚丙烯樹脂和2 %加工助劑混合均勻， 加入雙螺桿擠出機(jī)中，在160-200。C下連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制 備阻燃聚丙烯母粒；
取20%增強(qiáng)聚丙烯母粒和80%阻燃聚丙烯母粒，經(jīng)高速攪拌混合均勻，配制成無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。其玻璃纖維含量10%,阻燃劑
含量28 % ，復(fù)合材料的阻燃等級為1.6mm UL94 - V0級。
實(shí)施例2:
向雙螺桿擠出機(jī)中加入45%聚丙烯樹脂，在180-230。C下熔融，同 時(shí)添加55%玻璃纖維，連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備增強(qiáng)聚丙烯母 粒;
將40 %無卣膨脹型阻燃劑、58 %聚丙烯樹脂和2 %加工助劑混合均勻， 加入雙螺桿擠出沖幾中，在160-200。C下連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制 備阻燃聚丙烯母粒；
取30%增強(qiáng)聚丙烯母粒和70%阻燃聚丙烯母粒，經(jīng)高速攪拌混合均 勻，配制成無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。其玻璃纖維含量16.5%,阻燃 劑含量28 % ,復(fù)合材料的阻燃等級為1.6mm UL94 - V0級。
實(shí)施例3:
向雙螺桿擠出機(jī)中加入40%聚丙烯樹脂，在180-230。C下熔融，同 時(shí)添加60%玻璃纖維，連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備增強(qiáng)聚丙烯母 粒；
將45 %無囟膨脹型阻燃劑、54 %聚丙烯樹脂和1 %加工助劑混合均勻， 加入雙螺桿擠出機(jī)中，在160-200。C下連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制 備阻燃聚丙烯母粒；
取42%增強(qiáng)聚丙烯母粒和58%阻燃聚丙烯母粒，經(jīng)高速攪拌混合均 勻，配制成無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。其玻璃纖維含量25.2%,阻燃 劑含量26.1 % ，復(fù)合材料的阻燃等級為1.6mm UL94 - V0級。
對上述復(fù)合材料進(jìn)行性能測試
將實(shí)施例1、例2和例3中的無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行測試， 按UL-94標(biāo)準(zhǔn)方法測試其阻燃等級，達(dá)到1.6mmUL-94V0級，氧指數(shù)大 于30%;拉伸強(qiáng)度60Mpa以上，彎曲強(qiáng)度80Mpa以上，熱變形溫度135 。C以上(0.45Mpa)。項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3
拉伸強(qiáng)度Mpa637079
彎曲強(qiáng)度Mpa8598107
懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度KJ/m2467
彎曲4莫量Mpa480055006100
熱變形溫度C135142156
炫值g/10min141618
氧指數(shù)％38363權(quán)利要求
1、一種無鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，由下列重量百分比的原料組成增強(qiáng)聚丙烯母粒20-42％阻燃聚丙烯母粒58-80％所述的增強(qiáng)聚丙烯母粒，以增強(qiáng)聚丙烯母粒的總重量計(jì)，由40-50％的聚丙烯樹脂和50-60％的玻璃纖維混煉而成；所述的阻燃聚丙烯母粒，以阻燃聚丙烯母粒的總重量計(jì)，由35-45％的無鹵膨脹型阻燃劑、54-63％的聚丙烯樹脂和1-2％的加工助劑混煉而成。
2、 如權(quán)利要求1所述的無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 所述的玻璃纖維為無^s威長玻璃纖維。
3、 如權(quán)利要求1所述的無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法， 包括按照權(quán)利要求1所述的各組分的含量，(1) 將聚丙烯樹脂在雙螺桿擠出機(jī)中180-23(TC下熔融，在熔融過 程中添加玻璃纖維，連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備增強(qiáng)聚丙烯母粒；(2) 將無卣膨脹型阻燃劑、聚丙烯樹脂和加工助劑混合均勻，加入 雙螺桿擠出機(jī)中，在160-20(TC下連續(xù)熔融剪切混煉后擠出造粒，制備阻 燃聚丙烯母粒；(3) 將增強(qiáng)聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒，攪拌，分散均勻后，形 成無卣阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，由下列重量百分比的原料組成增強(qiáng)聚丙烯母粒20-42％，阻燃聚丙烯母粒58-80％。所述的增強(qiáng)聚丙烯母粒，以增強(qiáng)聚丙烯母粒的總重量計(jì)，由40-50％的聚丙烯樹脂和50-60％的玻璃纖維組成；所述的阻燃聚丙烯母粒，以阻燃聚丙烯母粒的總重量計(jì)，由35-45％的無鹵膨脹型阻燃劑、54-63％的聚丙烯樹脂和1-2％的加工助劑組成；本發(fā)明還公開了該無鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的無鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，阻燃等級達(dá)到1.6mm UL94-V0級，適用于電子電器、家用電器等產(chǎn)品，是阻燃尼龍6、阻燃PBT、阻燃ABS等材料的優(yōu)良替代品。
文檔編號C08J5/04GK101343392SQ20081012036
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者蔡增坤 申請人:蔡增坤