專利名稱：堿式硫酸鎂晶須增強(qiáng)pp材料性能的方法及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種制取PP基復(fù)合材料的方法及產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
堿式硫酸鎂粉劑是一種性能優(yōu)良的無機(jī)阻燃添加劑，將其加入到PP基體材 料中可明顯起到抑煙、阻燃環(huán)保作用，所制成的復(fù)合材料具有較好的耐熱及防
火性能。如能應(yīng)用于電線、電纜外絕緣材料，可有效預(yù)防火災(zāi)發(fā)生；在家電、 家具、建材等行業(yè)單獨(dú)使用，是一種價(jià)格低廉、性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的新材料。 但是普通顆?；蚱瑺顗A式硫酸鎂粉體最為添加劑使用未必能收到理想的效果。 其主要原因在于，粉劑添加數(shù)量較少時(shí)阻燃效果并不顯著，添加數(shù)量較大如達(dá) 到30份以上時(shí)阻燃效果顯著卻又明顯降低了復(fù)合材料的力學(xué)性能，無法實(shí)現(xiàn)更 廣泛的使用。
堿式硫酸鎂晶須(MgSCV5Mg(OH)2.H20)是一種具有較大長(zhǎng)徑比的單晶纖 維狀材料。采用堿式硫酸鎂晶須為添加劑，加入到PP基材料中，以此尋求能夠 明顯改善PP材料性能的晶須最佳加入量及其加入方法，并制造出相應(yīng)的復(fù)合材 料帝lj品。

發(fā)明內(nèi)容
堿式硫酸鎂晶須材料加入到PP材料中具有阻燃、抑煙和抗拉增強(qiáng)的多重作 用。這是因?yàn)檩^大長(zhǎng)徑比的晶須材料加入到PP中后能夠均勻的分布在PP材料 中，當(dāng)材料受熱達(dá)到260度以上時(shí)，堿式硫酸鎂晶須首先分解釋放結(jié)晶水，減 緩材料溫度提高速度，避免材料燃燒，進(jìn)而起到了阻燃作用。另外，從晶須增 強(qiáng)材料的機(jī)理分析認(rèn)為加入晶須制成的復(fù)合材料在拉伸過程中，經(jīng)歷了一個(gè)
塑性變形、界面解離和脆斷的過程。由于晶須為單晶體，具有較高的彈性模量， 復(fù)合材料承受外力經(jīng)歷了一定的塑性變形之后，晶須開始承擔(dān)和吸收大部分外 來作用力，通過晶須傳導(dǎo)使其對(duì)于基體的作用力大為減弱，在一定的范圍內(nèi)， 基體中的晶須增多且分布的越均勻，晶須所承受和消耗的作用力越大，因此復(fù)
3合材料的拉伸強(qiáng)度也會(huì)逐漸加大。當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到足夠大時(shí)，復(fù)合材料表面及其 內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)諸多微小裂紋并向多個(gè)方向擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到晶須所在位置時(shí)， 因晶須彈性模量極高，裂紋一般難以穿過晶須繼續(xù)按原來的方向擴(kuò)展，裂紋發(fā) 生偏轉(zhuǎn)致使局部作用力改變了方向，進(jìn)一步消耗作用能量。偏轉(zhuǎn)后的裂紋因擴(kuò) 展路徑的增長(zhǎng)需要消耗更多的能量，這些因素都導(dǎo)致材料拉伸強(qiáng)度的增加。
本方法所使用的堿式硫酸鎂晶須的直徑3.(^m,長(zhǎng)徑比S0以上，純度為 95%以上。所使用的PP材料為市場(chǎng)普遍出售的粉末狀原料。PP材料與堿式硫酸 鎂晶須按照以下方法進(jìn)行混煉制得復(fù)合材料
1,原料比例。本項(xiàng)發(fā)明方法中當(dāng)PP基料的質(zhì)量為100份時(shí)，堿式硫酸鎂 晶須的加入質(zhì)量比例為20 50份，如在質(zhì)量為IOO份PP基料中晶須加入質(zhì)量為 20份時(shí)，簡(jiǎn)稱晶須加入量為20份；
2,混煉工藝。將混煉機(jī)預(yù)熱到160~200 "C度，然后加入PP基料攪拌熔融 10-15 min，再按比例加入堿式硫酸鎂晶須進(jìn)行混合熔煉，混煉攪拌轉(zhuǎn)速25r/min， 混煉時(shí)間10-20min，然后冷卻并制成顆粒狀PP基堿式硫酸鎂晶須復(fù)合材料，供 企業(yè)制作各種零部件使用。
上述復(fù)合材料也可以通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠壓成型，具體方法是在PP基 料中按前述比例加入堿式硫酸鎂晶須，經(jīng)充分混勻后放入到雙螺桿擠出機(jī)中混 煉，并制成顆粒狀復(fù)合材料。
發(fā)明效果
l.發(fā)明人將復(fù)合材料按照國(guó)標(biāo)制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，利用GRJ-10型微機(jī)控制電子 萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)所得復(fù)合材料試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。測(cè)試該種復(fù)合材料的 拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量等項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)比基體材料都有明 顯提高。另外材料的燃燒性能明顯下降，可以達(dá)到V-1級(jí)阻燃性能。
2發(fā)明人將復(fù)合材料試樣置于液氮中冷卻2min后迅速脆斷，利用S-3400N 型高分辨率掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合材料斷口 ，從中看到在晶須用量在20份~50 份的條件下，晶須能夠比較均勻的分散于基料中，且長(zhǎng)徑比保持較好。由此可 見，正是由于晶須在基體材料中的均勻分布，才使復(fù)合材料的力學(xué)性能得到明 顯的改善。
堿式硫酸鎂晶須是PP基料較為理想的阻燃增強(qiáng)添加劑，其最大添加量為40份時(shí)，不僅使復(fù)合材料具有良好的阻燃、抑煙環(huán)保性能，還能使拉伸強(qiáng)度、彈 性模量和材料尺寸穩(wěn)定性大幅提高，由此制得的復(fù)合材料是一種具有很好應(yīng)用 前景的新材料，值得在各相關(guān)領(lǐng)域作為功能性基礎(chǔ)材料廣泛推廣使用。
具體實(shí)施例方式
.實(shí)施例
本項(xiàng)申請(qǐng)的發(fā)明創(chuàng)造已經(jīng)進(jìn)行了具體實(shí)施，其中在按質(zhì)量計(jì)在100份PP基 體材料中，堿式硫酸鎂晶須的加入量為40份，混煉的溫度為170°C，混煉時(shí)間 為10分鐘。所得復(fù)合材料經(jīng)檢測(cè)，拉伸強(qiáng)度提高了 62.43%，彈性模量提高了 52.38%，斷裂伸長(zhǎng)率降低到純PP基料指標(biāo)的15.09% ，氧指數(shù)為22.7。
權(quán)利要求
1. 一種制取PP基復(fù)合材料的方法，方法中以普通的PP材料為基料，以堿式硫酸鎂粉劑為添加劑，其特征在于加工時(shí)混煉機(jī)預(yù)熱到160～200℃，然后加入PP基料攪拌熔融10-15min，再按比例加入堿式硫酸鎂晶須進(jìn)行混合熔煉，混煉攪拌轉(zhuǎn)速5～30r/min，經(jīng)10～20min混煉后自然冷卻制成PP基堿式硫酸鎂晶須復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種制取PP基復(fù)合材料的方法，其特征在于 方法中所說的按比例加入堿式硫酸鎂晶須是指按質(zhì)量份數(shù)計(jì)當(dāng)PP基料的質(zhì)量為 100份時(shí)，堿式硫酸鎂晶須的加入質(zhì)量比例為20~50份。
3. —種含有堿式硫酸鎂的PP基復(fù)合材料，其特征在于堿式硫酸鎂粉劑 為晶須材料，晶須直徑^1.0^im，長(zhǎng)徑比SO,堿式硫酸鎂晶須在復(fù)合材料中的含 量按質(zhì)量份數(shù)計(jì)當(dāng)PP基料的質(zhì)量為100份時(shí)，所加入的堿式硫酸鎂晶須質(zhì)量比 例為20-50份。
全文摘要
本項(xiàng)申請(qǐng)為一種制取PP基復(fù)合材料的方法及產(chǎn)品。方法中以普通的PP材料為基料，以堿式硫酸鎂為添加劑，在一定的工藝條件下基料與添加劑按20-50份的質(zhì)量比例進(jìn)行混煉，制成PP基堿式硫酸鎂晶須復(fù)合材料。方法中使用的堿式硫酸鎂晶須直徑≤1.0μm，長(zhǎng)徑比≥50；所制得的復(fù)合材料與純的PP材料相比具有很好的阻燃、抑煙性能，材料的抗拉強(qiáng)度和彈性模量都有明顯提高。
文檔編號(hào)C08J3/20GK101508787SQ20091001063
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者姜玉芝, 鄧子玉 申請(qǐng)人:沈陽理工大學(xué)