一種阻燃熱塑性樹脂復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃熱塑性樹脂復合材料及其制備方法，該復合材料由包括以下質(zhì)量百分比的組分制成：連續(xù)纖維40～60％，熱塑性樹脂30～46％，紅磷7～11％，硼酸鋅1.7～2.6％，抗氧劑0.3～0.4％，潤滑劑0.6～0.8％；首先制備樹脂薄膜，將連續(xù)纖維帶和樹脂薄膜進行復合形成預浸帶，并熱壓、冷壓定型，制備得到阻燃熱塑性樹脂復合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的復合材料本身具備阻燃功能，阻燃級別可達到V0級并且比強度高，耐沖擊性能好，懸臂梁缺口沖擊強度可達到100KJ/m2以上，抗老化耐腐蝕，重量輕，易加工，在很多方面可以得到廣泛使用，并且該復合材料的制造過程中不需要使用任何溶劑，制品成型時純系物理過程，無化學反應，清潔環(huán)保，易回收進行二次加工，不對環(huán)境產(chǎn)生污染。
【專利說明】一種阻燃熱塑性樹脂復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種阻燃熱塑性樹脂復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]目前在裝飾、車廂壁板、建筑模板等領(lǐng)域尚未用到連續(xù)纖維增強的熱塑性樹脂復合材料，通過在此復合材料中引入阻燃功能，使連續(xù)纖維增強的熱塑性樹脂復合材料具備了阻燃功能，同時更好的發(fā)揮了該材料的優(yōu)點，可廣泛用于箱柜壁板、車廂壁板、建筑模板和外觀裝飾板等方面。
[0003]通常制作箱柜壁板、車廂壁板和外觀裝飾板等，所用材料如:三合板、塑料板、竹膠板等，均不具有阻燃的功能。一旦遇到明火即會燃燒，具備嚴重的安全隱患，也有使用一些阻燃材料，但通常這些材料的力學性能較差，耐沖擊性能不理想，無法維持較高的產(chǎn)品使用壽命。另外，在阻燃材料領(lǐng)域普遍材料或多或少存在重量大，而且長期在戶外使用，其耐腐蝕性和抗氧性能不佳，或存在不易加工、強度差的缺點，并且這些材料的力學性能一般，耐沖擊性能無法承受較強的沖擊力，且不可回收污染環(huán)境。
[0004]中國專利20110240465.0公開了一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的制備裝置及其應用，中國專利20110232466.0公開了一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預浸帶及其制備方法，該熱塑性樹脂預浸帶包含以下重量份組份:熱塑性樹脂30-80%、纖維10-60%、相容劑0.5-3 %、抗氧劑0.2-0.5%、潤滑劑0.3-2 %、吸波物質(zhì)1_40%，但所制備的預浸帶的阻燃性能還需要進一步提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有阻燃功能、使用壽命長、比強度高、耐沖擊性能好、抗老化耐腐蝕、重量輕、易加工、易回收等優(yōu)點的阻燃熱塑性樹脂復合材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種阻燃熱塑性樹脂復合材料，該復合材料由包括以下質(zhì)量百分比的組分制成:
[0008]
連續(xù)纖維40~60% ；
30~46%?
_7~Π%{
癱酸鋒1.7-2.6%；
抗氧劑03-0.4%；滿滑劑0純8%。[0009]所述的連續(xù)纖維為無堿玻璃無捻粗紗。
[0010]所述的熱塑性樹脂為尼龍6或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
[0011]所述的硼酸鋅為2Ζη0.3Β203.3.5H20，所述的潤滑劑為乙烯-丙烯酸共聚物。
[0012]所述的抗氧劑為重量比為1: 1的三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯和四[β-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的混合物。
[0013]一種阻燃熱塑性樹脂復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0014](1)按質(zhì)量百分比稱取30~46%的熱塑性樹脂、7~11%的紅磷、L 7~2.6%硼酸鋅、0.3~0.4%的抗氧劑和0.6~0.8%的潤滑劑，加入攪拌機中進行攪拌，混合均勻；
[0015](2)將步驟(1)得到的混合物加入到單螺桿擠出機中，熔融共混通過模頭擠出進行淋膜，得到具有均勻連續(xù)狀態(tài)的樹脂薄膜；
[0016](3)將質(zhì)量百分比為40~60 %的連續(xù)纖維通過牽弓|單元平行進行展絲，使連續(xù)纖維均勻平整后進入烘箱進行預熱得到預熱的連續(xù)纖維帶；
[0017](4)將步驟(3)得到的預熱的連續(xù)纖維帶和步驟(2)得到的樹脂薄膜通過復合單元進行復合形成預浸帶；
[0018](5)將步驟(4)得到的預浸帶裁切后，進行疊加、熱壓、冷壓定型，制備得到阻燃熱塑性樹脂復合材料。
[0019]步驟⑴所述的熱塑性樹脂在115~125°C進行干燥，熱塑性樹脂的含水量不超過
0.02%，步驟(1)所述的 攪拌的時間為80~160s。
[0020]步驟⑵所述的擠出機的擠出溫度為220~270°C，擠出機的擠出頻率為34~37HZ ；
[0021]當熱塑性樹脂為尼龍6時，擠出機的擠出溫度為240~270°C，當熱塑性樹脂為PBT時，擠出機的擠出溫度為220~260°C ；
[0022]步驟(3)所述的預熱的溫度為180~220°C。
[0023]步驟(4)所述的復合單元包括兩個擠出模頭，步驟(4)所述的復合的具體步驟為:
[0024]在復合單元中兩擠出模頭位置上下交錯擠出熔融的高溫流體狀的樹脂薄膜，預熱后的連續(xù)纖維帶從兩擠出模頭交錯的縫隙中穿過，連續(xù)纖維帶的兩側(cè)分別與兩擠出模頭接觸并產(chǎn)生張力，使得熔融的高溫流體狀的樹脂薄膜對連續(xù)纖維帶的兩側(cè)進行預浸潰，浸潰后的連續(xù)纖維帶通過復合輥進行冷卻，所述的復合輥中通有10~20°C的冷卻水，使浸潰后的連續(xù)纖維帶表面溫度為60~70°C，然后通過壓平單元壓平，得到預浸帶。
[0025]步驟(5)所述的疊加的方式為根據(jù)預浸帶中連續(xù)纖維的方向，按照0° /90°排列；
[0026]步驟(5)所述的熱壓在熱壓機中進行，所述的熱壓機為平板硫化機，所述的熱壓的壓力為1~2MPa，熱壓的時間維持在40~60min，在熱壓過程中進行排氣操作，即熱壓機閉合lOmin后開啟排氣，排氣后再閉合熱壓機進行熱壓，步驟(5)所述的熱壓的溫度為210~250°C，當熱塑性樹脂為尼龍6時，熱壓的溫度為230~250°C，當熱塑性樹脂為PBT時，熱壓的溫度為210~230°C ；
[0027]步驟(5)所述的冷壓的壓力2~5MPa，冷壓的時間30~60min，冷壓后復合材料表面溫度降至80°C以下。[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0029]1、本發(fā)明的復合材料通過添加了紅磷和硼酸鋅，使材料具備較高的阻燃級別，最終使復合板材實現(xiàn)阻燃功能，并且不影響熱塑性樹脂復合材料原有的性能。
[0030]2、本發(fā)明的復合材料本身具備阻燃功能，不需額外進行表面處理，使用壽命長，且易制造和加工，耐沖擊性能好，抗老化耐腐蝕，重量輕，易回收，屬于用途廣泛的阻燃裝飾材料。
[0031]3、本發(fā)明提供了一種帶有阻燃功能的熱塑性樹脂復合材料，將熱塑性樹脂復合材料的使用范圍進一步擴大，起到阻燃的作用，并且不影響熱塑性樹脂復合材料原有的功能。
[0032]4、本發(fā)明制備的復合材料本身具備阻燃功能并且比強度高，耐沖擊性能好，由于增強纖維在復合材料中是連續(xù)而無斷損的，從而保證了材料突出的高強度和高剛性；又由于所用的基體樹脂是熱塑性的，更是賦予了 TPAC復合材料優(yōu)異的高低溫抗沖擊韌性，吸收撞擊載荷能力強。特別是復合材料在低溫下仍然具有很高的沖擊強度。懸臂梁缺口沖擊強度可達到100KJ/m2以上，抗老化耐腐蝕，重量輕，易加工，在很多方面可以得到廣泛使用，并且該復合材料的制造過程中不需要使用任何溶劑，制品成型時純系物理過程，無化學反應，清潔環(huán)保，易回收進行二次加工，不對環(huán)境產(chǎn)生污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的阻燃熱塑性樹脂復合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖中，1為熱塑性樹脂，2為紅磷和硼酸鋅，3為連續(xù)纖維。
【具體實施方式】
`[0035]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0036]實施例1
[0037]一種熱塑性樹脂復合材料，由包含以下質(zhì)量百分比的組分制成:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃熱塑性樹脂復合材料，其特征在于，該復合材料由包括以下質(zhì)量百分比的組分制成:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料，其特征在于，所述的連續(xù)纖維為無堿玻璃無捻粗紗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料，其特征在于，所述的熱塑性樹脂為尼龍6或聚對苯二甲酸丁二醇酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料，其特征在于，所述的硼酸鋅為2Ζη0.3Β203.3.5H20，所述的潤滑劑為乙烯-丙烯酸共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為重量比為1:1的三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的混合物。
6.一種如權(quán)利要求1~5中任一所述的阻燃熱塑性樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)按質(zhì)量百分比稱取30~46%的熱塑性樹脂、7~11 %的紅磷、1.7~2.6 %硼酸鋅、0.3~0.4%的抗氧劑和0.6~0.8%的潤滑劑,加入攪拌機中進行攪拌,混合均勻； (2)將步驟(1)得到的混合物加入到單螺桿擠出機中，熔融共混通過模頭擠出進行淋膜，得到具有均勻連續(xù)狀態(tài)的樹脂薄膜； (3)將質(zhì)量百分比為40~60%的連續(xù)纖維通過牽引單元平行進行展絲，使連續(xù)纖維均勻平整后進入烘箱進行預熱得到預熱的連續(xù)纖維帶； (4)將步驟(3)得到的預熱的連續(xù)纖維帶和步驟(2)得到的樹脂薄膜通過復合單元進行復合形成預浸帶； (5)將步驟(4)得到的預浸帶裁切后，進行疊加、熱壓、冷壓定型，制備得到阻燃熱塑性樹脂復合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟⑴所述的熱塑性樹脂在115~125°C進行干燥，熱塑性樹脂的含水量不超過0.02%，步驟(I)所述的攪拌的時間為80~160s。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的擠出機的擠出溫度為220~270°C，擠出機的擠出頻率為34~37HZ ； 當熱塑性樹脂為尼龍6時，擠出機的擠出溫度為240~270°C，當熱塑性樹脂為PBT時，擠出機的擠出溫度為220~260°C ； 步驟(3)所述的預熱的溫度為180~220°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述的復合單元包括兩個擠出模頭，步驟(4)所述的復合的具體步驟為: 在復合單元中兩擠出模頭位置上下交錯擠出熔融的高溫流體狀的樹脂薄膜，預熱后的連續(xù)纖維帶從兩擠出模頭交錯的縫隙中穿過，連續(xù)纖維帶的兩側(cè)分別與兩擠出模頭接觸并產(chǎn)生張力，使得熔融的高溫流體狀的樹脂薄膜對連續(xù)纖維帶的兩側(cè)進行預浸潰，浸潰后的連續(xù)纖維帶通過復合輥進行冷卻，所述的復合輥中通有10~20°C的冷卻水，使浸潰后的連續(xù)纖維帶表面溫度為60~70°C，然后通過壓平單元壓平，得到預浸帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃熱塑性樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述的疊加的方式為根據(jù)預浸帶中連續(xù)纖維的方向，按照0° /90°排列； 步驟(5)所述的熱壓在熱壓機中進行，所述的熱壓機為平板硫化機，所述的熱壓的壓力為I~2MPa，熱壓的時間維持在40~60min，在熱壓過程中進行排氣操作，即熱壓機閉合IOmin后開啟排氣，排氣后再閉合熱壓機進行熱壓，步驟(5)所述的熱壓的溫度為210~2500C，當熱塑性樹脂為尼龍6時，熱壓的溫度為230~250°C，當熱塑性樹脂為PBT時，熱壓的溫度為210~230°C ； 步驟(5)所述的冷壓的壓力2~5MPa，冷壓的時間30~60min，冷壓后復合材料表面溫度降至80°C以下。
【文檔編號】B29C70/40GK103627166SQ201210299677
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】張可心 申請人:遼寧遼杰科技有限公司