高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹脂，加入擴鏈劑提高聚乳酸的加工溫度，以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物作為相容劑，該相容劑不僅增強基體樹脂與纖維之間的結(jié)合力，而且還提高了基體樹脂與增韌劑之間的相容性，并采用一步法制備無鹵阻燃長纖維增強PLC復(fù)合材料，即將連續(xù)的纖維通過浸漬模具完成基體樹脂對纖維的浸漬，然后在包覆模具中完成帶有含鹵阻燃劑的基體熔體在浸漬料條上的包覆，然后進行冷卻、牽引、最后通過切粒機切成所需長度，與現(xiàn)有的兩步法相比，這樣的方式不僅工藝簡單，而且制得的產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)異，并具有良好的阻燃效果。
【專利說明】高性能無南阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸 復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸（PLA)是一種生物可降解聚合物，由于聚乳酸來源豐富，價格低廉，而且具 有良好的力學(xué)性能，越來越多的專家學(xué)者對聚乳酸的研究與應(yīng)用非常感興趣。但是聚乳酸 材料熱穩(wěn)定性差，易燃燒，且燃燒時熔滴現(xiàn)象嚴(yán)重，限制聚乳酸在電子產(chǎn)品、汽車內(nèi)飾件、電 子電力設(shè)備、交通等有阻燃要求領(lǐng)域的應(yīng)用，因此需要對其進行阻燃改性；當(dāng)今社會，人們 的安全意識提高，以及國家的環(huán)保理念不斷加強，因此，使用無鹵阻燃劑制備阻燃材料是非 常重要的課題。由于人們對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，普通的短纖維增強PLA材料的性能 不能滿足要求，長纖維增強PLA具有高強度、高模量、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能可以滿足人 們對高性能追求，在制備阻燃長纖維增強熱塑性復(fù)合材料時，傳統(tǒng)的方法為兩步法（即：首 先分別制備阻燃母粒和長纖維增強母粒，然后混合均勻進行注塑)，而一步法制備阻燃長纖 維增強熱塑性復(fù)合材料工藝簡單，性能優(yōu)異。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料及其制備 方法，它解決了聚乳酸熱穩(wěn)定性差，易于燃燒等問題，并提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能，環(huán)保型好， 工藝簡單，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù) 計算，包括75-95份聚乳酸、15-25份增韌劑、40-50份纖維、6-10份相容劑、0. 8-1. 2份擴鏈 劑、0. 8-1. 2份抗氧劑、15-25份無鹵阻燃劑、3-5份協(xié)效劑、12-17份成炭劑以及1-3份分散 劑。
[0005] 所述的增韌劑為TPU或PBS。
[0006] 所述的纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、玻璃纖維、洋麻纖維、劍 麻纖維或竹纖維中的一種或幾種的任意組合。
[0007] 所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物。
[0008] 所述的無鹵阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽。
[0009] 所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層蒙脫土，所述的成炭劑為季戊四醇，所述的分散劑為 季戊四醇硬脂酸脂。
[0010] 高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取35-45份聚 乳酸、8-12份增韌劑及3-5份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌 劑與0. 4-0. 6份擴鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為 150-200°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對40-50份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條； 再取40-50份聚乳酸、7-13份增韌劑、15-25份無鹵阻燃劑、3-5份協(xié)效劑、12-17份成炭 劑、1-3份分散劑及3-5份相容劑進行干燥，將上述干燥后的物料與0. 4-0. 6份擴鏈劑及 0. 4-0. 6份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻后加入擠出機中，在擠出時將熔融的混合物料 包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 mm的顆粒，獲得獲得高性能無鹵阻燃長纖維 增強聚乳酸復(fù)合材料。
[0011] 所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
[0012] 本發(fā)明中，浸漬流道以及將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上所采用的設(shè) 備，均為 申請人:在先申請的申請?zhí)枮?201110453139. 8"的發(fā)明專利申請中公開的裝置，即 實現(xiàn)連續(xù)長玻纖擠出的裝置。
[0013] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹脂，力口 入擴鏈劑提高聚乳酸的加工溫度，以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī) 共聚物作為相容劑，該相容劑不僅增強基體樹脂與纖維之間的結(jié)合力，而且還提高了基體 樹脂與增韌劑之間的相容性，并采用一步法制備無鹵阻燃長纖維增強PLC復(fù)合材料，即將 連續(xù)的纖維通過浸漬模具完成基體樹脂對纖維的浸漬，然后在包覆模具中完成帶有含鹵阻 燃劑的基體熔體在浸漬料條上的包覆，然后進行冷卻、牽引、最后通過切粒機切成所需長 度，與現(xiàn)有的兩步法相比，這樣的方式不僅工藝簡單，而且制得的產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)異，并具 有良好的阻燃效果。本發(fā)明簡單易行、材料來源廣泛、成本低廉，使用效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖1為本發(fā)明的流程圖。

【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明的實施例1 :高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計 算，包括86份聚乳酸、20份增韌劑、45份纖維、8份相容劑、1份擴鏈劑、1份抗氧劑、20份無 鹵阻燃劑、4份協(xié)效劑、15份成炭劑以及2份分散劑；所述的增韌劑為TPU ;所述的纖維為玻 璃纖維；所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物；所 述的無鹵阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層蒙脫土；所述的成炭劑 為季戊四醇；所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸脂； 高性能無齒阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取40份聚乳酸、10份增 韌劑及4份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與0. 5份擴鏈劑及 〇. 5份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為175°C，將擠出的熔體通過浸漬流 道對45份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取46份聚乳酸、10份增韌劑、20份無鹵阻 燃劑、4份協(xié)效劑、15份成炭劑、2份分散劑及4份相容劑進行干燥，將上述干燥后的物料與 〇. 5份擴鏈劑及0. 5份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻后加入擠出機中，在擠出時將熔融 的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 _的顆粒，獲得獲得高性能無鹵 阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料。
[0016] 所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
[0017] 本發(fā)明的實施例2 :高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計 算，包括75份聚乳酸、25份增韌劑、50份纖維、10份相容劑、1. 2份擴鏈劑、1. 2份抗氧劑、15 份無鹵阻燃劑、5份協(xié)效劑、12份成炭劑以及1份分散劑；所述的增韌劑為TPU ;所述的纖維 為玻璃纖維；所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物； 所述的無鹵阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層蒙脫土；所述的成炭 劑為季戊四醇；所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸脂； 高性能無齒阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取35份聚乳酸、12份增 韌劑及5份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與0. 6份擴鏈劑及 〇. 6份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為150°C，將擠出的熔體通過浸漬流 道對50份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取40份聚乳酸、13份增韌劑、15份無鹵阻 燃劑、5份協(xié)效劑、12份成炭劑、1份分散劑及5份相容劑進行干燥，將上述干燥后的物料與 〇. 6份擴鏈劑及0. 6份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻后加入擠出機中，在擠出時將熔融 的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 _的顆粒，獲得獲得高性能無鹵 阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料。
[0018] 所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
[0019] 本發(fā)明的實施例3 :高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計 算，包括95份聚乳酸、15份增韌劑、40份纖維、6份相容劑、0. 8份擴鏈劑、0. 8份抗氧劑、25 份無鹵阻燃劑、3份協(xié)效劑、17份成炭劑以及3份分散劑；所述的增韌劑為PBS ;所述的纖維 為洋麻纖維；所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物； 所述的無鹵阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層蒙脫土；所述的成炭 劑為季戊四醇；所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸脂； 高性能無齒阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取45份聚乳酸、8份增 韌劑及3份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與0. 4份擴鏈劑及 〇. 4份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為200°C，將擠出的熔體通過浸漬流 道對40份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取50份聚乳酸、7份增韌劑、25份無鹵阻 燃劑、3份協(xié)效劑、17份成炭劑、3份分散劑及3份相容劑進行干燥，將上述干燥后的物料與 〇. 4份擴鏈劑及0. 4份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻后加入擠出機中，在擠出時將熔融 的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 _的顆粒，獲得獲得高性能無鹵 阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料。
[0020] 所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
[0021] 上述實施例中，聚乳酸的牌號為4042D ;增韌劑的牌號為WB271 ;玻璃纖維的牌號 為ER4301H ;相容劑的牌號為SAG-008 ;擴鏈劑的牌號為ADR4380 ;抗氧劑的牌號為AS4500。
[0022] 主要性能測試：生產(chǎn)出的產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)制成標(biāo)準(zhǔn)測試樣條，進行各項測試，其性能 測試結(jié)果如表1所示。 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種高性能無齒阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：按質(zhì)量份數(shù)計算， 包括75-95份聚乳酸、15-25份增韌劑、40-50份纖維、6-10份相容劑、0. 8-1. 2份擴鏈劑、 0. 8-1. 2份抗氧劑、15-25份無鹵阻燃劑、3-5份協(xié)效劑、12-17份成炭劑以及1-3份分散劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于： 所述的增韌劑為TPU或PBS。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于： 所述的纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、玻璃纖維、洋麻纖維、劍麻纖維或 竹纖維中的一種或幾種的任意組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于： 所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于： 所述的無鹵阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于： 所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層蒙脫土，所述的成炭劑為季戊四醇，所述的分散劑為季戊四醇 硬脂酸脂。
7. -種如權(quán)利要求1所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于：分別取35-45份聚乳酸、8-12份增韌劑及3-5份相容劑干燥備用，將上述干 燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與〇. 4-0. 6份擴鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑混合均勻，然后 進行共混擠出，加工溫度為150-200°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對40-50份纖維進行浸 漬，獲得纖維浸漬料條；再取40-50份聚乳酸、7-13份增韌劑、15-25份無鹵阻燃劑、3-5份 協(xié)效劑、12-17份成炭劑、1-3份分散劑及3-5份相容劑進行干燥，將上述干燥后的物料與 0. 4-0. 6份擴鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻后加入擠出機中，在擠出 時將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 _的顆粒，獲得獲得高 性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高性能無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于：所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
【文檔編號】C08K13/04GK104371291SQ201410706220
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張道海, 何敏, 于杰, 秦舒浩, 郭建兵, 瞿進, 張翔 申請人:貴州凱科特材料有限公司