本發(fā)明涉及聚烯烴塑料領(lǐng)域，具體涉及一種玻纖增強改性聚烯烴塑料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚烯烴塑料作為一種廣泛應(yīng)用的通用塑料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、電絕緣性和加工性能等優(yōu)點。然而，聚烯烴塑料的力學(xué)強度相對較低，阻燃耐熱性能不佳，限制了其在一些高性能領(lǐng)域的應(yīng)用。玻璃纖維作為一種高性能的增強材料，具有高強度、高模量等優(yōu)點，將其與聚烯烴塑料復(fù)合可以顯著提高聚烯烴塑料的力學(xué)強度。但是，由于玻璃纖維會產(chǎn)生“燭芯效應(yīng)”，使得聚烯烴塑料的燃燒變得更加劇烈。

2、因此，開發(fā)一種玻纖增強改性聚烯烴塑料及其制備方法，對于提升聚烯烴塑料的力學(xué)強度和阻燃防火性能具有重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種玻纖增強改性聚烯烴塑料及其制備方法，解決了現(xiàn)有的玻纖增強改性聚烯烴塑料的力學(xué)強度和阻燃防火性能不佳，限制了其在一些高性能領(lǐng)域的應(yīng)用的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種玻纖增強改性聚烯烴塑料，包括以下重量份組分：

4、聚烯烴樹脂35-45份、有機磷氮改性玻璃纖維12-26份、相容劑3-7份、潤滑劑0.3-0.7份、抗氧劑0.3-0.7份以及分散劑0.1-0.3份；

5、其中，所述有機磷氮改性玻璃纖維由以下步驟制備得到：

6、步驟s1：將玻璃纖維放置于馬弗爐中，在溫度為500-520℃的條件下煅燒1.5-2.5h，之后隨爐冷卻，加入至混合溶液中浸泡3-5h，之后離心，將沉淀物用蒸餾水洗滌3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在溫度為80-85℃的條件下干燥2-3h，得到預(yù)處理玻璃纖維；

7、步驟s2：將九水合硝酸鐵、尿素以及無水乙醇加入至安裝有攪拌器、溫度計以及導(dǎo)氣管的三口燒瓶中，通入氮氣保護(hù)，在溫度為25-30℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下攪拌反應(yīng)20-30min，之后加入預(yù)處理玻璃纖維并升溫至55-60℃的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)2-3h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后放置于真空干燥箱中，在溫度為100-105℃的條件下干燥2-3h，之后放置于馬弗爐中，在溫度為350-400℃的條件下煅燒3-4h，之后隨爐冷卻，得到負(fù)載玻璃纖維；

8、步驟s3：將三聚氰胺、苯甲醛以及無水乙醇加入至安裝有攪拌器、溫度計以及導(dǎo)氣管的三口燒瓶中，通入氮氣保護(hù)，在溫度為25-30℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下攪拌反應(yīng)5-10min，之后升溫至85-90℃的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)5-6h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后真空抽濾，將濾餅依次用飽和食鹽水、蒸餾水洗滌3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在溫度為60-65℃的條件下干燥2-3h，得到席夫堿中間體；

9、步驟s4：將席夫堿中間體、亞磷酸、亞磷酸二甲酯以及n，n-二甲基甲酰胺加入至安裝有攪拌器、溫度計、導(dǎo)氣管以及回流冷凝管的三口燒瓶中，通入氮氣保護(hù)，在溫度為25-30℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下攪拌反應(yīng)10-15min，之后升溫至60-65℃的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)1-2h，之后升溫至回流的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)3-4h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，之后用無水乙醇洗滌3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在溫度為60-65℃的條件下干燥2-3h，得到有機磷氮中間體；

10、步驟s5：將有機磷氮中間體、三乙胺以及無水四氫呋喃加入至安裝有攪拌器、溫度計、導(dǎo)氣管以及恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中，通入氮氣保護(hù)，在溫度為25-30℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下攪拌反應(yīng)20-30min，之后邊攪拌邊逐滴加入異氰酸丙基三乙氧基硅烷溶液，控制滴加速率為1-2滴/s，滴加完畢后升溫至90-100℃的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)10-15h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，之后用混合溶劑作為洗脫劑進(jìn)行硅膠柱層析法分離純化，得到玻璃纖維改性劑；

11、步驟s6：將玻璃纖維改性劑、去離子水以及無水乙醇加入至安裝有攪拌器、溫度計以及回流冷凝管的三口燒瓶中，在溫度為25-30℃，攪拌速率為400-500r/min的條件下攪拌反應(yīng)20-30min，之后加入負(fù)載玻璃纖維并升溫至回流的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)8-10h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后離心，將沉淀物用無水甲醇洗滌3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在溫度為40-45℃的條件下干燥4-5h，得到有機磷氮改性玻璃纖維。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s1中的所述玻璃纖維、混合溶液的用量比為1g：8-10ml。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s1中的所述玻璃纖維為ecs305k-4.5mm短切玻璃纖維；所述混合溶液為濃硫酸、雙氧水按照體積比7：1-3的混合物；所述濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%；所述雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s2中的所述九水合硝酸鐵、尿素、無水乙醇以及預(yù)處理玻璃纖維的用量比為10mmol：0.05-0.09g：50-60ml：3g。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s3中的所述三聚氰胺、苯甲醛以及無水乙醇的用量比為10mmol：15-25mmol：60-70ml。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s4中的所述席夫堿中間體、亞磷酸、亞磷酸二甲酯以及n，n-二甲基甲酰胺的用量比為10g：10-20mmol：15-30mmol：100-120ml。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s5中的所述有機磷氮中間體、三乙胺、無水四氫呋喃以及異氰酸丙基三乙氧基硅烷溶液的用量比為10g：0.1-0.2g：100-120ml：15-20ml。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s5中的所述異氰酸丙基三乙氧基硅烷溶液為異氰酸丙基三乙氧基硅烷按照1.5-3.5ml：15ml溶解于無水四氫呋喃所形成的溶液。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s6中的所述玻璃纖維改性劑、去離子水、無水乙醇以及負(fù)載玻璃纖維的用量比為3-11g：25-35ml：90-110ml：10g。

20、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：一種玻纖增強改性聚烯烴塑料的制備方法，包括以下步驟：

21、步驟一：按照重量份稱取聚烯烴樹脂35-45份、有機磷氮改性玻璃纖維12-26份、相容劑3-7份、潤滑劑0.3-0.7份、抗氧劑0.3-0.7份以及分散劑0.1-0.3份，備用；

22、步驟二：將聚烯烴樹脂、有機磷氮改性玻璃纖維、相容劑、潤滑劑、抗氧劑以及分散劑加入到高速混合機中，在攪拌速率為800-1000r/min的條件下攪拌混合5-15min，之后加入到雙螺桿擠出機中，在擠出溫度為180-220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400r/min的條件下進(jìn)行擠出造粒，得到玻纖增強改性聚烯烴塑料。

23、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述聚烯烴樹脂為聚丙烯；所述聚丙烯為型號為ppypj-1215c中石化揚子。

24、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述相容劑為pp-g-st、pp-g-mah中的一種。

25、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅以及硬脂酸鎂中的一種。

26、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010以及抗氧劑1076中的一種。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述分散劑為分散劑e525。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、本發(fā)明的一種玻纖增強改性聚烯烴塑料及其制備方法，通過將聚烯烴樹脂、有機磷氮改性玻璃纖維、相容劑、潤滑劑、抗氧劑以及分散劑加入到高速混合機中攪拌混合，之后加入到雙螺桿擠出機中進(jìn)行擠出造粒，得到玻纖增強改性聚烯烴塑料；該制備方法通過向聚烯烴樹脂中添加特定比例的有機磷氮改性玻璃纖維作為增強劑，使得聚烯烴塑料不僅在力學(xué)性能方面有了明顯提升，而且在高溫環(huán)境下也能保持較好的性能，并且阻燃性能和防火等級得到顯著提高，使其能夠滿足更高要求的防火標(biāo)準(zhǔn)。同時，該制備方法采用合理的生產(chǎn)工藝和技術(shù)手段，確保了玻纖與聚烯烴材料的良好結(jié)合，從而實現(xiàn)了塑料性能的全面優(yōu)化，顯著提升了聚烯烴塑料的性能和應(yīng)用范圍，滿足了在各種復(fù)雜環(huán)境條件下高性能應(yīng)用的需求；

30、制備玻纖增強改性聚烯烴塑料的過程中首先制備了一種有機磷氮改性玻璃纖維，首先利用混合溶液對玻璃纖維進(jìn)行酸化氧化處理，去除玻璃纖維表面雜質(zhì)的同時提升表面粗糙度，并引入大量的含氧基團(tuán)，得到預(yù)處理玻璃纖維，之后利用九水合硝酸鐵為原料在預(yù)處理玻璃纖維的表面上負(fù)載大量的氧化鐵，得到負(fù)載玻璃纖維，之后利用三聚氰胺、苯甲醛反應(yīng)，三聚氰胺上的部分氨基與苯甲醛上的醛基發(fā)生反應(yīng)，形成席夫堿結(jié)構(gòu)，得到席夫堿中間體，之后席夫堿中間體、亞磷酸、亞磷酸二甲酯反應(yīng)，席夫堿中間體上的席夫堿結(jié)構(gòu)與亞磷酸、亞磷酸二甲酯上的p-h發(fā)生加成反應(yīng)，引入大量的有機磷結(jié)構(gòu)，得到有機磷氮中間體，之后有機磷氮中間體、異氰酸丙基三乙氧基硅烷反應(yīng)，有機磷氮中間體上的氨基與異氰酸丙基三乙氧基硅烷上的異氰酸酯基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，引入大量的硅氧烷基團(tuán)，得到玻璃纖維改性劑，最后利用玻璃纖維改性劑對負(fù)載玻璃纖維進(jìn)行改性處理，玻璃纖維改性劑上的硅氧烷水解形成硅醇后能夠接枝于負(fù)載玻璃纖維的表面，對其進(jìn)行包裹，提升其相容性，得到有機磷氮改性玻璃纖維；該有機磷氮改性玻璃纖維的相容性優(yōu)良，提高了玻璃纖維與聚烯烴樹脂之間的相容性，使兩者能夠更好地結(jié)合，減少界面缺陷，從而提高了聚烯烴塑料的整體性能，而且引入的氧化鐵對玻璃纖維進(jìn)行負(fù)載后，氧化鐵可以作為一種耐高溫的隔熱層并對玻璃纖維進(jìn)行保護(hù)，改善玻璃纖維引起的“燭芯效應(yīng)”，同時氧化鐵能夠催化聚烯烴塑料在高溫下形成炭層，炭層覆蓋在材料表面，能夠隔絕氧氣和熱量，同時在燃燒過程中，氧化鐵能夠捕獲燃燒產(chǎn)生的自由基，從而中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這有助于降低燃燒速率，甚至使燃燒反應(yīng)完全停止，提高聚烯烴塑料的阻燃防火性能，同時引入的大量的有機磷氮結(jié)構(gòu)，磷元素在高溫下分解生成含磷酸性物質(zhì)進(jìn)而促進(jìn)聚烯烴塑料脫水炭化，進(jìn)一步促進(jìn)炭層形成，而氮元素在高溫下則會形成n2、nh3等不燃性氣體來稀釋火焰中的氧氣和可燃?xì)怏w濃度，同時帶走部分熱量，降低燃燒溫度，因此，在這兩種元素的協(xié)同作用能夠顯著提高聚烯烴塑料的阻燃防火效果。