專利名稱：一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
聚丙烯(簡稱PP)作為一種通用塑料，具有良好的物理和化學(xué)性能，且價(jià)格低廉， 其產(chǎn)品品種多、產(chǎn)量大、應(yīng)用范圍廣。迄今為止，在汽車配件行業(yè)使用的合成樹脂中，聚丙烯所占比例最大。但PP屬于易燃材料，因此，在電氣、電子、電器、汽車、車輛、航空等行業(yè)的應(yīng)用中，有必要進(jìn)行阻燃化改性，使之成為難燃材料，保證使用的安全性。氫氧化鎂是一種廉價(jià)的無機(jī)填料，也是一種應(yīng)用廣泛的阻燃劑。但氫氧化鎂的阻燃效率不高，通常需要填充大量的氫氧化鎂才能達(dá)到一定的阻燃效果。并且因?yàn)闅溲趸V為無機(jī)物，所以它同PP的相容性較差，大量的氫氧化鎂填充PP會(huì)導(dǎo)致材料性能的顯著下降，尤其會(huì)使材料的沖擊性能急劇惡化，使材料表現(xiàn)出明顯的脆性。為了提高氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料的性能，通常會(huì)對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面處理。此外，彈性體也被廣泛應(yīng)用于氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料中以提高復(fù)合材料的韌性。動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)是指在彈性體和塑料熔融共混時(shí)，加入彈性體硫化劑，使彈性體相一邊交聯(lián)一邊在機(jī)械力作用下剪碎的過程。當(dāng)這種技術(shù)應(yīng)用于塑料/彈性體/無機(jī)填料復(fù)合材料的加工時(shí)，可提高復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。綜上所述，通過對(duì)氫氧化鎂的表面處理、彈性體增韌、動(dòng)態(tài)硫化等工藝可以提高氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料的力學(xué)性能。但前提是氫氧化鎂表面處理合理、彈性體用量適當(dāng)、 動(dòng)態(tài)硫化工藝控制得當(dāng)。齊興國，黃兆閣，李榮勛，等.Mg(OH)2/PP和APP/PP阻燃復(fù)合材料的性能對(duì)比.塑料助劑，2007，61(1) :25 28.該文獻(xiàn)報(bào)道了用氫氧化鎂(Mg(OH)2)和聚丙烯(PP)共混來制備氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料。制備的氫氧化鎂填充量為70份的氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為7. 75KJ/m2，難以滿足高抗沖產(chǎn)品的需要。陳曉浪，于杰，郭少云，等.表面改性對(duì)聚丙烯/納米氫氧化鎂復(fù)合材料性能的影響.高分子材料科學(xué)與工程，2006，22 (5) :170 174.該文獻(xiàn)報(bào)道了一種用硅烷偶聯(lián)劑表面處理氫氧化鎂(硅烷偶聯(lián)劑用量為氫氧化鎂質(zhì)量的2%)填充的氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料。當(dāng)氫氧化鎂填充量為100份時(shí)，未經(jīng)改性的復(fù)合材料懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度只有I. 4J/ m2,而經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的復(fù)合材料懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度也僅為2. 3kJ/m2，材料表現(xiàn)出較大脆性。并且硅烷偶聯(lián)劑成本相對(duì)較高，這也使制品缺乏經(jīng)濟(jì)性。因此，需要尋找更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法和工藝來制備力學(xué)性能好的氫氧化鎂阻燃PP 復(fù)合材料
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，制備一種成本更低、綜合力學(xué)性能更好， 具有高抗沖性能的氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料，以及氫氧化鎂阻燃PP復(fù)合材料的制備方法。按質(zhì)量份由下述組分組成
聚丙烯(簡稱PP)80氫氧化鎂70 100微膠囊化紅磷6~8乙烯-醋酸乙烯共聚物(簡稱EVA)20表面改性劑A0.5 0.7表面改性劑B0.5 0.7硫化劑0.6助硫化劑0.12其中，所述表面改性劑A為鈦酸酯偶聯(lián)劑，表面改性劑B為馬來酸酐，硫化劑為2， 5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷(簡稱雙25)，助硫化劑為硫黃。本發(fā)明還提供上述復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟①稱取質(zhì)量份為70 100份氫氧化鎂、O. 5 O. 7份表面處理劑A、0. 5 O. 7份表面處理劑B ；②將①稱取好的氫氧化鎂、表面處理劑A —起加入高混機(jī)中，在80°C下混合30分鐘后，加入①稱取好的表面處理劑B，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化③稱取80份聚丙烯、20份EVA、0. 6份硫化劑、O. 12份助硫化劑、6 8份微膠囊化
紅磷；④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6 8份微膠囊化紅磷、O. 6份硫化劑和
②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混3min,得混合熔體；⑤將③稱取好的O. 12份的助硫化劑加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混lOmin，出料，即為改性復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明所提供的復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料，采用廉價(jià)的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作為增韌劑來改善復(fù)合材料的韌性。2.本發(fā)明所提供的復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料，通過對(duì) PP/EVA/氫氧化鎂/微膠囊化紅磷共混物進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化處理來提高材料的綜合機(jī)械性能。3.本發(fā)明所提供的復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料在制備過程中采用了獨(dú)特的氫氧化鎂表面處理工藝。首先用鈦酸酯偶聯(lián)劑作為表面處理劑，然后再加入馬來酸酐進(jìn)行二次表面處理。用馬來酸酐作為表面處理劑不僅能夠給氫氧化鎂表面增加大量的活性基團(tuán)，而且原料成本較低。4.本發(fā)明所提供的復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料制備方法簡單，易于操作，成本低。


圖I是實(shí)施例I中的復(fù)合材料的拉伸斷面的掃描電鏡照片，放大倍數(shù)為10000倍。
具體實(shí)施例方式下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。如無特殊說明，本發(fā)明中所使用的密煉機(jī)(轉(zhuǎn)矩流變儀)，型號(hào) RM-200，哈博電氣制造公司生產(chǎn)；高混機(jī)，型號(hào)SHR-10A，江蘇白熊機(jī)械有限公司生產(chǎn)。本發(fā)明所使用的原料，聚丙烯來源于燕山石化有限公司，牌號(hào)為K7726 ;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物購于韓國韓華公司，牌號(hào)1528，VA含量28% ;氫氧化鎂規(guī)格為5000目， 購于大連亞泰科技新材料有限公司；微膠囊化紅磷，規(guī)格為1000目，購于濟(jì)南泰興精細(xì)化工有限公司；硫化劑(2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷，簡稱雙25)購于湖南以翔化工有限公司，分析純；助硫化劑(硫黃)來源于臨沂新盛化工廠，分析純；馬來酸酐 (MAH)，購于沈陽市試劑一廠，分析純；本發(fā)明實(shí)施例中使用的鈦酸酯偶聯(lián)劑包括兩種類型 單烷氧型鈦酸酯偶聯(lián)劑，牌號(hào)101，購于南京道寧化工公司；焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑，牌號(hào)TM48，購于南京儀征天揚(yáng)化工廠。本發(fā)明中使用下述儀器測(cè)試材料的性能，按GB/T 1040-2006標(biāo)準(zhǔn)在RG1-5型電子萬能試驗(yàn)機(jī)(深圳市瑞格爾儀器有限公司生產(chǎn))上進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，試樣尺寸為 140_X10_X4mm，測(cè)試速度為50mm/min ;按GB/T16420-1998標(biāo)準(zhǔn)在UJ-40型懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)(河北省承德市材料試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn))上測(cè)定懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度，試樣尺寸為 70mmX IOmmX 4mm ;按GB/T3682-2000標(biāo)準(zhǔn)在XRZ-400型熔體流動(dòng)速率測(cè)試儀(吉林大學(xué)儀器廠生產(chǎn))上測(cè)定熔體流動(dòng)速率，測(cè)試溫度230°C，負(fù)載2. 16kg ;按GB/T9341-2008在 RG1-5型電子萬能試驗(yàn)機(jī)(深圳市瑞格爾儀器有限公司生產(chǎn))上進(jìn)行彎曲性能測(cè)試，試樣尺寸為80mmX IOmmX 4mm,測(cè)試速度為2mm/min ;復(fù)合材料試樣被拉斷后,經(jīng)噴金處理,采用 JSM-6460LV型掃描電子顯微鏡(日本電子公司生產(chǎn))觀測(cè)復(fù)合材料的斷面形貌。本發(fā)明中使用GB 4609-84垂直燃燒測(cè)定判別標(biāo)準(zhǔn)判斷復(fù)合材料阻燃性能。實(shí)施例I一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料，按質(zhì)量份由下述組分組成
聚丙烯80
氫氧化鎂90
微膠囊化紅磷6 8
乙烯-醋酸乙烯共聚物20
單烷氧型鈦酸酯偶聯(lián)劑(牌號(hào)101)0.7
馬來酸酐0.7
雙 250.6
硫黃0.12按如下方法制備①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑、O. 7份馬來酸酐；②將①稱取好的氫氧化鎂、鈦酸酯偶聯(lián)劑一起加入高混機(jī)中，在80°C下混合30分鐘后，加入①稱取好的馬來酸酐，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂。③稱取80份聚丙烯、20份EVA、0. 6份硫化劑、6份微膠囊化紅磷、O. 12份助硫化劑；④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25和②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混 3min,得混合熔體；⑤將③稱取好的硫黃加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混lOmin，出料， 即為復(fù)合材料。由圖I可見，在復(fù)合材料斷面處，僅模糊可見氫氧化鎂的輪廓，并且氫氧化鎂被聚合物基體牢牢包覆。表明經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂同聚合物基體之間有很好的相容性。
組成
表I列出了復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。
實(shí)施例2
一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無齒阻燃復(fù)合材料，按質(zhì)量份由下述組分
聚丙烯80
氫氧化鎂90
微膠囊化紅磷6 8
乙烯-醋酸乙烯共聚物20
焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑(牌號(hào)0.7
TM48)
馬來酸酐
0.7
雙25
0.6
硫黃0.12按如下方法制備①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑、O. 7份馬來酸酐；②將①稱取好的氫氧化鎂、鈦酸酯偶聯(lián)劑一起加入高混機(jī)中，在80°C下混合30分鐘后，加入①稱取好的馬來酸酐，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂。③稱取80份聚丙烯、20份EVA、0. 6份硫化劑、6份微膠囊化紅磷、O. 12份助硫化劑；④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25和②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混 3min,得混合熔體；⑤將③稱取好的硫黃加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混lOmin，出料， 即為復(fù)合材料。
組成
表I列出了復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。
實(shí)施例3
一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無齒阻燃復(fù)合材料，按質(zhì)量份由下述組分
聚丙烯
80
氫氧化鎂
90
微膠囊化紅磷
6~8
乙烯-醋酸乙烯共聚物20
單烷氧型鈦酸酯偶聯(lián)劑(牌號(hào)101) 0.5
馬來酸酐
0.7
雙25
0.6
0.12
硫黃按如下方法制備
①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、O. 5份鈦酸酯偶聯(lián)劑、O. 7份馬來酸酐；
②將①稱取好的90份氫氧化鎂、O. 5份鈦酸酯偶聯(lián)劑一起加入高混機(jī)中，在80°C 下混合30分鐘后，加入①稱取好的O. 7份馬來酸酐，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂。③稱取80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25、0. 12份硫黃；④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25和②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混 3min,得混合熔體；
IOmin,
組成
⑤將③稱取好的O. 12份的硫黃加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混出料，即為復(fù)合材料。
表I列出了復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。
實(shí)施例4
一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無齒阻燃復(fù)合材料，按質(zhì)量份由下述組分
聚丙烯氫氧化鎂微膠囊化紅磷乙烯-醋酸乙烯共聚物
80
90
6~8
20
單烷氧型鈦酸酯偶聯(lián)劑(牌號(hào)101) 0.7
馬來酸酐雙25
0.5
0.6
0.12
硫黃按如下方法制備①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑、O. 5份馬來酸酐；②將①稱取好的90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑一起加入高混機(jī)中，在80°C 下混合30分鐘后，加入①稱取好的O. 5份表面處理劑B，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂。③稱取80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25、0. 12份硫黃；④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25和②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混 3min,得混合熔體；⑤將③稱取好的硫黃加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混lOmin，出料， 即為復(fù)合材料。表I列出了復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。
8
對(duì)比例I①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑；②將①稱取好的90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑一起加入高混機(jī)中，在80°C 下混合30分鐘后，出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂；③稱取80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25、0. 12份硫黃；④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25和②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混 3min,得混合熔體；⑤將③稱取好的O. 12份的硫黃加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混 IOmin,出料，即為復(fù)合材料。表I列出了復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果。對(duì)比例2①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷、O. 6份雙25和O. 12份硫黃一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混3min，得混合熔體；②將O. 12份的硫黃加入到①的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混lOmin，出料，即為復(fù)合材料。表I列出了復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果。對(duì)比例3①稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑、O. 7份馬來酸酐；②將①稱取好的90份氫氧化鎂、O. 7份鈦酸酯偶聯(lián)劑一起加入高混機(jī)中，在80°C 下混合30分鐘后，加入①稱取好的O. 7份馬來酸酐，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂。③稱取質(zhì)量份為80份聚丙烯、20份EVA、6份微膠囊化紅磷和②得到的經(jīng)表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混13min，出料，即為復(fù)合材料。表I列出了復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果。對(duì)比例4稱取質(zhì)量份為90份氫氧化鎂、6份微膠囊化紅磷和100份聚丙烯，三種原料一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混13min，出料，即為復(fù)合材料。表I列出了復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。表I
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料，其特征在于按質(zhì)量份由下述組分組成聚丙烯80氫氧化鎂微膠囊化紅磷乙烯-醋酸乙烯共聚物表面改性劑A 表面改性劑B 硫化劑70 100 6~8 200.5 0.7 0.5 0.7 0.6助硫化劑0.12其中，所述表面改性劑A為鈦酸酯偶聯(lián)劑，表面改性劑B為馬來酸酐，硫化劑為2，5- 二甲基-2，5- 二(叔丁基過氧基)己烷，助硫化劑為硫黃。
2.如權(quán)利要求I所述復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟①稱取質(zhì)量份為70 100份氫氧化鎂、O.5 O. 7份表面處理劑A、0. 5 O. 7份表面處理劑B ；②將①稱取好的氫氧化鎂、表面處理劑A—起加入高混機(jī)中，在80°C下混合30分鐘后， 加入①稱取好的表面處理劑B，繼續(xù)混合20分鐘后出料，得到經(jīng)表面處理的氫氧化鎂；③稱取80份聚丙烯、20份EVA、0.6份硫化劑、O. 12份助硫化劑、6 8份微膠囊化紅④將③稱取好的80份聚丙烯、20份EVA、6 8份微膠囊化紅磷、O.6份硫化劑和②得到的經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂一起加入到溫度為185°C，轉(zhuǎn)速60r/min的密煉機(jī)中，共混 3min,得混合熔體；⑤將③稱取好的O.12份的助硫化劑加入到④的混合熔體中，繼續(xù)在密煉機(jī)中共混 IOmin,出料，即為改性復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料，由聚丙烯、氫氧化鎂、乙烯-醋酸乙烯共聚物及硫化劑、助硫化劑組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備了一種復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料，用特殊工藝對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行了表面處理，并對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了動(dòng)態(tài)硫化加工，使得該復(fù)合改性氫氧化鎂/聚丙烯高抗沖無鹵阻燃復(fù)合材料具有成本低、氫氧化鎂填充量高、綜合力學(xué)性能好、沖擊性能尤其高等特點(diǎn)，能用于電器產(chǎn)品、汽車部件等高端領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08K3/02GK102604230SQ20121007713
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者呂梟梟, 夏英, 李婷婷, 王雪雯, 翁偉明 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)