專利名稱：一種超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯是ー種通用塑料，廣泛應(yīng)用于電エ電子行業(yè)。但是，由于聚丙烯屬于易燃材料，其氧指數(shù)(LOI)只有18左右，需要添加阻燃劑來提高其阻燃性能。然而，當(dāng)聚丙烯中添加大量阻燃劑后，材料的機(jī)械性能往往會受到較大的影響，尤其是沖擊性能迅速下降，沖擊強(qiáng)度明顯降低。常用于增韌聚丙烯材料的方法是添加適量的熱塑性弾性體，例如POE(聚烯烴彈性體)、SBS (苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物)、EPDM(三元こ丙橡膠)等，弾性體的添加可以大大提高熱塑性樹脂的韌性，但同時又會造成材料剛性的降低，難以實現(xiàn)在不損失材料其它性能的前提下使材料的韌性得以提高?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。該材料在實現(xiàn)其阻燃性能及超高韌性的同時，保證其拉伸、彎曲等性能優(yōu)
巳升。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的有機(jī)纖維具有很好的剛性，同時具有優(yōu)異的伸長率和韌性，作為骨架材料可以提高樹脂材料的韌性和剛性。本發(fā)明提供的超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料，由于有機(jī)纖維在加工過程中沒有剪切并控制熔體樹脂的溫度，使得有機(jī)纖維在制得的復(fù)合材料中沒受到損害，保持了粒料中纖維的連續(xù)性，因此通過后續(xù)的注塑和熱壓得到的制品中很好的保持了纖維的完整性，因此，復(fù)合材料在加入了阻燃母粒之后仍然具有超高韌性，同時材料的強(qiáng)度和剛性并沒有因其韌性的提高而降低，材料的綜合性能非常優(yōu)異?！N聚丙烯復(fù)合材料，該材料包含以下組分及其重量百分比有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料 50-60%，阻燃母粒40-50%。所述的有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料包括以下組分及其重量分?jǐn)?shù)聚丙烯55-67%，有機(jī)纖維30-40%，第一相容劑 3-4%，第一抗氧劑0_1%，第一助劑0_1%。所述的有機(jī)纖維為熔點高于210°C的纖維,選自尼龍6纖維、尼龍66纖維、尼龍46纖維、尼龍6T纖維、尼龍9T纖維、凱夫拉纖維、聚苯硫醚纖維、聚醚醚酮纖維、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯纖維、聚對苯ニ甲酸丙ニ醇酯纖維或聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酯纖維等。
所述的第一相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯或甲基丙烯酸縮水甘油酯與聚烯烴的共聚物。所述的第一抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯或硫醚類抗氧劑中的ー種或幾種，優(yōu)選抗氧劑1010(四[￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酷]季戊四醇酷)、抗氧劑1098 (N, N' _雙-(3-(3, 5-ニ叔丁基-4-輕基苯基)丙酸基)己ニ胺)、抗氧劑168 (三[2. 4- ニ叔丁基苯基]亞磷酸酯)或抗氧劑DSTDP (雙硬脂?；虼p丙酸脂)等。所述的第一助劑選自第一光穩(wěn)劑、第一偶聯(lián)劑或第一潤滑劑中的ー種或幾種。所述的第一光穩(wěn)劑選自2_(2'-羥苯基)苯并三唑、2-羥基-4-烷氧基ニ苯酮、3，5-雙叔丁基-4-羥基苯甲酸、癸ニ酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯或ニ氧化鈦等。所述的第一偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑，優(yōu)選偶聯(lián)劑KH550(Y_氨丙基三こ氧基硅烷)或KH590(Y-巰丙基三甲氧基硅烷)等。所述的第一潤滑劑選自石蠟、聚丙烯蠟、聚こ烯蠟、酰胺蠟或硬脂酸及硬脂酸鹽·
坐寸o所述的硬脂酸鹽為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。所述的阻燃母粒包括以下組分及其重量百分比聚丙烯40-60%，阻燃劑40-60%，第二抗氧劑 0_1%，第二助劑0_1%。所述的阻燃劑選自含鹵阻燃劑、膨脹型阻燃劑、無機(jī)阻燃劑。所述的含鹵阻燃劑選自十溴ニ苯こ烷。 所述的膨脹型阻燃劑選自聚磷酸銨。所述的無機(jī)阻燃劑選自三氧化ニ銻或氫氧化鎂等。所述的第二抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯或硫醚類抗氧劑中的ー種或幾種，優(yōu)選抗氧劑1010(四[￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酷]季戊四醇酷)、抗氧劑1098 (N, N' _雙-(3-(3, 5-ニ叔丁基-4-輕基苯基)丙酸基)己ニ胺)、抗氧劑168 (三[2. 4- ニ叔丁基苯基]亞磷酸酯)或抗氧劑DSTDP (雙硬脂?；虼p丙酸脂)等。所述的第二助劑選自第二偶聯(lián)劑或第二潤滑劑中的ー種或幾種。所述的第二偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑，優(yōu)選偶聯(lián)劑KH550 (Y-氨丙基三こ氧基硅烷)或KH590(Y-巰丙基三甲氧基硅烷)等。所述的第二潤滑劑選自石蠟、聚丙烯蠟、聚こ烯蠟、酰胺蠟或硬脂酸及其鹽。所述的硬脂酸鹽為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。ー種上述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟(I)制備有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料以重量分?jǐn)?shù)計，將聚丙烯55-67%，有機(jī)纖維30-40%，第一相容劑3_4%，第一抗氧劑0-1%,第一助劑0-1%混合均勻， 將上述混合物加熱，形成熔融樹脂熔體，通過擠出機(jī)將上述熔融樹脂熔體擠到熔融浸潰模具中，將連續(xù)纖維浸潰到上述熔融樹脂熔體中，冷卻固化后切粒，得有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料；
(2)制備阻燃母粒以重量分?jǐn)?shù)計，將聚丙烯40-60 %，阻燃劑40-60 %、第二抗氧劑0_1 %、第二助劑0-1%，加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合5 10分鐘，轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行擠出并造粒，得到阻燃母粒；(3)按上述比例稱取步驟(I)制備的有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料和步驟
(2)制備的阻燃母粒；將上述稱取的有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料和和阻燃母粒加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻。所述的步驟(I)中的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)。所述的步驟(3)中混合時間為5 10分鐘。有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包含如下步驟連續(xù)的有機(jī)纖維由紗架引出，經(jīng)張カ輥調(diào)節(jié)張カ，進(jìn)入熔體浸潰模頭，在模頭內(nèi)實現(xiàn)纖維的分散和浸潤，通過模頭的纖維的出口控制纖維的含量，冷卻固化，經(jīng)切粒機(jī)切成固定的長度，如8mm、12mm等。在粒料中纖維平行排列，長度與粒料的長度一致。在連續(xù)纖維熔融浸潰的過程中，聚丙烯與各種添加劑通過單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)將熔融的樹脂熔體擠到熔融浸潰模具中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明中的超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料在保證其阻燃性能的同時實現(xiàn)了超高的韌性，并且其拉伸、彎曲等性能優(yōu)異。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例，對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明(實施例中所有組分含量均為重量百分比)
實施例I(I)制備PET纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料將聚丙烯66. I %、馬來酸酐接枝聚丙烯3%、抗氧劑10100. 2%、抗氧劑1680. 4%,潤滑劑酰胺蠟0. 3%在180 200°C溫度條件下塑化熔融，得到聚丙烯樹脂熔體；連續(xù)的PET(聚對苯ニ甲酸こニ醇酯)纖維經(jīng)過所述聚丙烯樹脂的熔體浸潰，使得PET纖維完全浸潤。其中，所述的連續(xù)PET纖維由紗架引出，經(jīng)張カ輥調(diào)節(jié)張カ，進(jìn)入熔體浸潰模頭，在模頭內(nèi)實現(xiàn)纖維的分散和浸潤，通過模頭的纖維的出ロ控制纖維的含量為30%，冷卻固化，經(jīng)切粒機(jī)切成IOmm長度，得到PET纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料。(2)制備十溴ニ苯こ烷阻燃母粒將聚丙烯47.4%、十溴ニ苯こ烷39%、三氧化ニ銻13%、抗氧劑10100. 1%、抗氧劑1680. 2%、偶聯(lián)劑KH5500. 3%加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合5 10分鐘，然后轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，在180 210°C溫度下擠出并造粒，得到十溴ニ苯こ烷阻燃母粒。(3)制備超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料將PET纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料60%與十溴ニ苯こ烷阻燃母粒40%，加入到高速混合機(jī)中混合均勻即可。實施例2(I)制備PET纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料
將聚丙烯66. 4 %、甲基丙烯酸縮水甘油酯與聚丙烯的共聚物3 %、抗氧劑10100. 2%、抗氧劑1680. 4%在180 200°C溫度條件下塑化熔融，得到聚丙烯樹脂熔體；連續(xù)的PET (聚對苯ニ甲酸こニ醇酯)纖維經(jīng)過所述聚丙烯樹脂的熔體浸潰，使得PET纖維完全浸潤。其中，所述的連續(xù)PET纖維由紗架引出，經(jīng)張カ輥調(diào)節(jié)張カ，進(jìn)入熔體浸潰模頭，在模頭內(nèi)實現(xiàn)纖維的分散和浸潤，通過模頭的纖維的出ロ控制纖維的含量為30%，冷卻固化，經(jīng)切粒機(jī)切成IOmm長度，得到PET纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料。(2)制備聚磷酸銨阻燃母粒將聚丙烯45. 4%、聚磷酸銨阻燃劑54%、抗氧劑10100. I %、抗氧劑1680. 2%、潤滑劑聚丙烯蠟0. 3%加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合5 10分鐘，然后轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，在180 200°C溫度下擠出并造粒，得到聚磷酸銨阻燃母粒。(3)制備超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料 將PET纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料60 %與聚磷酸銨阻燃母粒40 %，加入到高速混合機(jī)中混合均勻即可。實施例3(I)制備尼龍66纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料將聚丙烯55. 4%、馬來酸酐接枝聚丙烯4%、抗氧劑10980. 2%、抗氧劑1680. 4%在180 200°C溫度條件下塑化熔融，得到聚丙烯樹脂熔體；連續(xù)的尼龍66纖維經(jīng)過所述聚丙烯樹脂的熔體浸潰，使得尼龍66纖維完全浸潤。其中，所述的連續(xù)尼龍66纖維由紗架引出，經(jīng)張カ輥調(diào)節(jié)張力，進(jìn)入熔體浸潰模頭，在模頭內(nèi)實現(xiàn)纖維的分散和浸潤，通過模頭的纖維的出口控制纖維的含量為40%，冷卻固化，經(jīng)切粒機(jī)切成12mm長度，得到尼龍66纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料。(2)制備十溴ニ苯こ烷阻燃母粒將聚丙烯59. 7%、十溴ニ苯こ烷30%、三氧化ニ銻10%、抗氧劑10100. 1%、抗氧劑1680. 2%加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合5 10分鐘，然后轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，在180 210°C溫度下擠出并造粒，得到十溴ニ苯こ烷阻燃母粒。(3)制備超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料將尼龍66纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料50%與十溴ニ苯こ烷阻燃母粒50%，カロ入到高速混合機(jī)中混合均勻即可。表I
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于該材料包含以下組分及其重量百分比 有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料 50-60 %， 阻燃母粒40-50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料包括以下組分及其重量分?jǐn)?shù) 聚丙烯55-67%， 有機(jī)纖維 30-40%， 第一相容劑 3-4%， 第一抗氧劑 0-1%， 第一助劑 0-1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的有機(jī)纖維為熔點高于210°C的纖維,優(yōu)選尼龍6纖維、尼龍66纖維、尼龍46纖維、尼龍6T纖維、尼龍9T纖維、凱夫拉纖維、聚苯硫醚纖維、聚醚醚酮纖維、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯纖維、聚對苯ニ甲酸丙ニ醇酯纖維或聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酯纖維； 或所述的第一相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯或甲基丙烯酸縮水甘油酯與聚烯烴的共聚物； 或所述的第一抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯或硫醚類抗氧劑中的ー種或幾種，優(yōu)選四[￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酷]季戊四醇酷、N，N'-雙-(3-(3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己ニ胺、三[2. 4- ニ叔丁基苯基]亞磷酸酯或雙硬脂?；虼p丙酸脂； 或所述的第一助劑選自第一光穩(wěn)劑、第一偶聯(lián)劑或第一潤滑劑中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的第一光穩(wěn)劑選自2-(2'-羥苯基)苯并三唑、2-羥基-4-烷氧基ニ苯酮、3，5-雙叔丁基-4-羥基苯甲酸、癸ニ酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯或ニ氧化鈦； 或所述的第一偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑，優(yōu)選Y-氨丙基三こ氧基硅烷或Y-疏丙基ニ甲氧基娃燒； 或所述的第一潤滑劑選自石蠟、聚丙烯蠟、聚こ烯蠟、酰胺蠟、硬脂酸或硬脂酸鹽，所述的硬脂酸鹽優(yōu)選硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的阻燃母粒包括以下組分及其重量百分比 聚丙烯40-60%， 阻燃劑40-60%， 第二抗氧劑 0-1%， 第二助劑 0-1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的阻燃劑選自含鹵阻燃齊U、膨脹型阻燃劑、無機(jī)阻燃劑，所述的含鹵阻燃劑優(yōu)選十溴ニ苯こ烷，所述的膨脹型阻燃劑優(yōu)選聚磷酸銨，所述的無機(jī)阻燃劑優(yōu)選三氧化ニ銻或氫氧化鎂； 或所述的第二抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯或硫醚類抗氧劑中的ー種或幾種，優(yōu)選四[￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酷]季戊四醇酷、N，N'-雙-(3-(3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己ニ胺、三[2. 4- ニ叔丁基苯基]亞磷酸酯或雙硬脂?；虼p丙酸脂； 或所述的第二助劑選自第二偶聯(lián)劑或第二潤滑劑中的ー種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的第二偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑，優(yōu)選Y-氨丙基三こ氧基硅烷或Y-巰丙基三甲氧基硅烷；或所述的第二潤滑劑選自石蠟、聚丙烯蠟、聚こ烯蠟、酰胺蠟或硬脂酸及其鹽，所述的硬脂酸鹽優(yōu)選硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。
8.—種權(quán)利要求1-7中任一所述的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)制備有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料 以重量分?jǐn)?shù)計，將聚丙烯55-67%，有機(jī)纖維30-40%，第一相容劑3_4%，第一抗氧劑0-1%，第一助劑0-1%混合均勻， 將上述混合物加熱,形成熔融樹脂熔體， 通過擠出機(jī)將上述熔融樹脂熔體擠到熔融浸潰模具中，將連續(xù)纖維浸潰到上述熔融樹脂熔體中，冷卻固化后切粒，得有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料； (2)制備阻燃母粒 以重量分?jǐn)?shù)計，將聚丙烯40-60 %，阻燃劑40-60 %、第二抗氧劑0-1 %、第二助劑0-1%，加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合5 10分鐘，轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行擠出并造粒，得到阻燃母粒； (3)按上述比例稱取步驟(I)制備的有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料和步驟(2)制備的阻燃母粒；將上述稱取的有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料和和阻燃母粒加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在干所述的步驟(I)中的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在干所述的步驟(3)中混合時間為5 10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超高韌性阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料包括以下組分及其重量百分比有機(jī)纖維增強(qiáng)增韌聚丙烯復(fù)合材料50-60％，阻燃母粒40-50％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該材料在保證其阻燃性能的同時實現(xiàn)了超高的韌性，并且其拉伸、彎曲等性能優(yōu)異。
文檔編號B29C70/52GK102964674SQ20111025650
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者肖玲玲 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司