专利名称：碱式硫酸镁晶须增强pp材料性能的方法及产品的制作方法
技术领域：
一种制取PP基复合材料的方法及产品。
背景技术：
碱式硫酸镁粉剂是一种性能优良的无机阻燃添加剂，将其加入到PP基体材 料中可明显起到抑烟、阻燃环保作用，所制成的复合材料具有较好的耐热及防
火性能。如能应用于电线、电缆外绝缘材料，可有效预防火灾发生；在家电、 家具、建材等行业单独使用，是一种价格低廉、性能优良、应用广泛的新材料。 但是普通颗粒或片状碱式硫酸镁粉体最为添加剂使用未必能收到理想的效果。 其主要原因在于，粉剂添加数量较少时阻燃效果并不显著，添加数量较大如达 到30份以上时阻燃效果显著却又明显降低了复合材料的力学性能，无法实现更 广泛的使用。
碱式硫酸镁晶须(MgSCV5Mg(OH)2.H20)是一种具有较大长径比的单晶纤 维状材料。采用碱式硫酸镁晶须为添加剂，加入到PP基材料中，以此寻求能够 明显改善PP材料性能的晶须最佳加入量及其加入方法，并制造出相应的复合材 料帝lj品。
发明内容
碱式硫酸镁晶须材料加入到PP材料中具有阻燃、抑烟和抗拉增强的多重作 用。这是因为较大长径比的晶须材料加入到PP中后能够均匀的分布在PP材料 中，当材料受热达到260度以上时，碱式硫酸镁晶须首先分解释放结晶水，减 缓材料温度提高速度，避免材料燃烧，进而起到了阻燃作用。另外，从晶须增 强材料的机理分析认为加入晶须制成的复合材料在拉伸过程中，经历了一个
塑性变形、界面解离和脆断的过程。由于晶须为单晶体，具有较高的弹性模量， 复合材料承受外力经历了一定的塑性变形之后，晶须开始承担和吸收大部分外 来作用力，通过晶须传导使其对于基体的作用力大为减弱，在一定的范围内， 基体中的晶须增多且分布的越均匀，晶须所承受和消耗的作用力越大，因此复
3合材料的拉伸强度也会逐渐加大。当拉应力达到足够大时，复合材料表面及其 内部会出现诸多微小裂纹并向多个方向扩展，当裂纹扩展到晶须所在位置时， 因晶须弹性模量极高，裂纹一般难以穿过晶须继续按原来的方向扩展，裂纹发 生偏转致使局部作用力改变了方向，进一步消耗作用能量。偏转后的裂纹因扩 展路径的增长需要消耗更多的能量，这些因素都导致材料拉伸强度的增加。
本方法所使用的碱式硫酸镁晶须的直径3.(^m,长径比S0以上，纯度为 95%以上。所使用的PP材料为市场普遍出售的粉末状原料。PP材料与碱式硫酸 镁晶须按照以下方法进行混炼制得复合材料
1,原料比例。本项发明方法中当PP基料的质量为100份时，碱式硫酸镁 晶须的加入质量比例为20 50份，如在质量为IOO份PP基料中晶须加入质量为 20份时，简称晶须加入量为20份；
2,混炼工艺。将混炼机预热到160~200 "C度，然后加入PP基料搅拌熔融 10-15 min，再按比例加入碱式硫酸镁晶须进行混合熔炼，混炼搅拌转速25r/min， 混炼时间10-20min，然后冷却并制成颗粒状PP基碱式硫酸镁晶须复合材料，供 企业制作各种零部件使用。
上述复合材料也可以通过双螺杆挤出机进行挤压成型，具体方法是在PP基 料中按前述比例加入碱式硫酸镁晶须，经充分混匀后放入到双螺杆挤出机中混 炼，并制成颗粒状复合材料。
发明效果
l.发明人将复合材料按照国标制成标准试样，利用GRJ-10型微机控制电子 万能材料实验机对所得复合材料试样进行力学性能测试。测试该种复合材料的 拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量等项力学性能指标，发现比基体材料都有明 显提高。另外材料的燃烧性能明显下降，可以达到V-1级阻燃性能。
2发明人将复合材料试样置于液氮中冷却2min后迅速脆断，利用S-3400N 型高分辨率扫描电子显微镜观察复合材料断口 ，从中看到在晶须用量在20份~50 份的条件下，晶须能够比较均匀的分散于基料中，且长径比保持较好。由此可 见，正是由于晶须在基体材料中的均匀分布，才使复合材料的力学性能得到明 显的改善。
碱式硫酸镁晶须是PP基料较为理想的阻燃增强添加剂，其最大添加量为40份时，不仅使复合材料具有良好的阻燃、抑烟环保性能，还能使拉伸强度、弹 性模量和材料尺寸稳定性大幅提高，由此制得的复合材料是一种具有很好应用 前景的新材料，值得在各相关领域作为功能性基础材料广泛推广使用。
具体实施例方式
.实施例
本项申请的发明创造已经进行了具体实施，其中在按质量计在100份PP基 体材料中，碱式硫酸镁晶须的加入量为40份，混炼的温度为170°C，混炼时间 为10分钟。所得复合材料经检测，拉伸强度提高了 62.43%，弹性模量提高了 52.38%，断裂伸长率降低到纯PP基料指标的15.09% ，氧指数为22.7。
权利要求
1. 一种制取PP基复合材料的方法，方法中以普通的PP材料为基料，以碱式硫酸镁粉剂为添加剂，其特征在于加工时混炼机预热到160～200℃，然后加入PP基料搅拌熔融10-15min，再按比例加入碱式硫酸镁晶须进行混合熔炼，混炼搅拌转速5～30r/min，经10～20min混炼后自然冷却制成PP基碱式硫酸镁晶须复合材料。
2. 根据权利要求1所说的一种制取PP基复合材料的方法，其特征在于 方法中所说的按比例加入碱式硫酸镁晶须是指按质量份数计当PP基料的质量为 100份时，碱式硫酸镁晶须的加入质量比例为20~50份。
3. —种含有碱式硫酸镁的PP基复合材料，其特征在于碱式硫酸镁粉剂 为晶须材料，晶须直径^1.0^im，长径比SO,碱式硫酸镁晶须在复合材料中的含 量按质量份数计当PP基料的质量为100份时，所加入的碱式硫酸镁晶须质量比 例为20-50份。
全文摘要
本项申请为一种制取PP基复合材料的方法及产品。方法中以普通的PP材料为基料，以碱式硫酸镁为添加剂，在一定的工艺条件下基料与添加剂按20-50份的质量比例进行混炼，制成PP基碱式硫酸镁晶须复合材料。方法中使用的碱式硫酸镁晶须直径≤1.0μm，长径比≥50；所制得的复合材料与纯的PP材料相比具有很好的阻燃、抑烟性能，材料的抗拉强度和弹性模量都有明显提高。
文档编号C08J3/20GK101508787SQ20091001063
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者姜玉芝, 邓子玉 申请人:沈阳理工大学