本发明涉及一种聚丙烯材料及其制备方法，具体涉及一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
矿物增强聚丙烯复合材料因其良好的强度、模量和外观，应用极为广泛。矿物改性
可以提高填充pp塑料的热变形温度，增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性；而且，随着社会的发展和人们对材料特性要求的不断增加，矿物增强聚丙烯材料中赋予其阻燃性，以扩大符合材料的应用范围。
目前多用卤系以满足复合材料的上述要求，但不符合环保要求。一般的无卤阻燃剂容易出现水华现象和阻燃剂析出问题，影响复合材料的加工和制品表观。一般的聚丙烯接枝马来酸酐(pp-g-mah)相容剂对无卤阻燃剂的阻燃性具有反作用，改善矿物增强聚丙烯的同时，却降低了复合材料的阻燃性能，严重影响材料要求的功能多样化特点的目标。
技术实现要素：
为了克服上述问题，本发明提供了一种无需更换滤芯也无需清洗滤芯或低成本清洗滤芯的净化装置。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，该材料包括以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯50～70％、矿物10～25％、相容剂3～8％、无卤阻燃剂5～15％、协效阻燃剂a0～5％、协效阻燃剂b0～5％、偶联剂0.2～1.0％、抗氧剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％、多面体倍半硅氧烷3~10%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物2~8%、酚醛纤维0.1~0.6%、腈氯纶0.1~0.3%、磺酸盐阻燃剂0.1~0.8%。
优选的，所述材料按照重量百分比包括：聚丙烯53％、矿物12％、相容剂5％、无卤阻燃剂9％、协效阻燃剂a2.5％、协效阻燃剂b2％、偶联剂0.6％、抗氧剂0.3％、润滑剂0.2％、多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%、酚醛纤维0.12%、腈氯纶0.15%、磺酸盐阻燃剂0.4%。
一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
1）按上述重量份数，分别取聚丙烯53％、矿物12％、相容剂5％、无卤阻燃剂9％、协效阻燃剂2.5％干燥备用；
2）取干燥后的一半的聚丙烯与偶联剂0.6％、抗氧剂0.3％、磺酸盐阻燃剂0.4%、酚醛纤维0.12%、腈氯纶0.15%和润滑剂0.2％混合均匀；
3）将步骤1）中干燥后的聚丙烯、矿物、相容剂、无卤阻燃剂、协效阻燃剂混合均匀放入双螺杆机中熔融挤出，制得矿物增强聚丙烯母粒，加工温度为160-230°c，整个挤出停留时间为1-2分钟，压力为12-19mpa，排气真空度达7-18kpa；
4）将步骤2）中的混合物并放入双螺杆机中熔融挤出，在熔融过程中添加多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%，制得阻燃聚丙烯母粒，加工温度为160-230°c，整个挤出停留时间为1-2分钟，压力为12-19mpa，排气真空度达7-18kpa；
5）将步骤3）和4）制得的矿物增强聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒搅拌，分散均匀后，经挤出机后并冷却；
6）冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料。
优选的，其具体步骤如下：
1）将步骤1）中干燥后的聚丙烯、矿物、相容剂、无卤阻燃剂、协效阻燃剂混合均匀放入双螺杆机中熔融挤出，制得矿物增强聚丙烯母粒，加工温度为210°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为15mpa，排气真空度达9kpa；
2）将步骤2）中的混合物并放入双螺杆机中熔融挤出，在熔融过程中添加多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%，制得阻燃聚丙烯母粒，加工温度为210°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为15mpa，排气真空度达9kpa。
上述技术方案的有益之处在于：
1、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过添加多面体倍半硅氧烷和丁二烯苯乙烯溴化共聚物大大的提升了其阻燃性，1.6mm阻燃可达到v0级，且具有良好的力学性能，丁二烯苯乙烯溴化共聚物其分子量较大，且不会迁移折出，不会水解降解，耐老化耐水性能好，另外酚醛纤维和腈氯纶为无卤本质阻燃高分子材料，阻燃和环保性能好。
2、本发明添加了磺酸盐阻燃剂大大的增强了材料的机械强度，应用前景广泛。
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式
实施例1
所述的一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，该材料包括以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯53％、矿物12％、相容剂5％、无卤阻燃剂9％、协效阻燃剂a2.5％、协效阻燃剂b2％、偶联剂0.6％、抗氧剂0.3％、润滑剂0.2％、多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%、酚醛纤维0.12%、腈氯纶0.15%、磺酸盐阻燃剂0.4%。
一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
1）按上述重量份数，分别取聚丙烯53％、矿物12％、相容剂5％、无卤阻燃剂9％、协效阻燃剂a2.5％、协效阻燃剂b2％干燥备用；
2）取干燥后的一半的聚丙烯与偶联剂0.6％、抗氧剂0.3％、磺酸盐阻燃剂0.4%、酚醛纤维0.12%、腈氯纶0.15%和润滑剂0.2％混合均匀；
3）将步骤1）中干燥后的聚丙烯、矿物、相容剂、无卤阻燃剂、协效阻燃剂a、协效阻燃剂混合均匀放入双螺杆机中熔融挤出，制得矿物增强聚丙烯母粒，加工温度为210°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为15mpa，排气真空度达9kpa；
4）将步骤2）中的混合物并放入双螺杆机中熔融挤出，在熔融过程中添加多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%，制得阻燃聚丙烯母粒，加工温度为210°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为15mpa，排气真空度达9kpa；
5）将步骤3）和4）制得的矿物增强聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒搅拌，分散均匀后，经挤出机后并冷却；
6）冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料。
实施例2
如实施例1所述的一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，该材料包括以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯50％、矿物10％、相容剂3％、无卤阻燃剂5％、协效阻燃剂1％、偶联剂0.2％、抗氧剂0.1％、润滑剂0.1％、多面体倍半硅氧烷3%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物2%、酚醛纤维0.1%、腈氯纶0.1%、磺酸盐阻燃剂0.1%。
一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
1）按上述重量份数，分别取聚丙烯50％、矿物10％、相容剂3％、无卤阻燃剂5％、协效阻燃剂1％干燥备用；
2）取干燥后的一半的聚丙烯与偶联剂0.2％、抗氧剂0.1％、磺酸盐阻燃剂0.1%、酚醛纤维0.1%、腈氯纶0.1%和润滑剂0.1％混合均匀；
3）将步骤1）中干燥后的聚丙烯、矿物、相容剂、无卤阻燃剂、协效阻燃剂混合均匀放入双螺杆机中熔融挤出，制得矿物增强聚丙烯母粒，加工温度为1600°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为12mpa，排气真空度达7kpa；
4）将步骤2）中的混合物并放入双螺杆机中熔融挤出，在熔融过程中添加多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%，制得阻燃聚丙烯母粒，加工温度为160°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为12mpa，排气真空度达7kpa；
5）将步骤3）和4）制得的矿物增强聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒搅拌，分散均匀后，经挤出机后并冷却；
6）冷却后切粒成8mm的颗粒，获得矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料。
实施例3
如实施例1所述的一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料，该材料包括以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯70％、矿物25％、相容剂8％、无卤阻燃剂15％、协效阻燃剂5％、偶联剂1％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.5％、多面体倍半硅氧烷10%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物8%、酚醛纤维0.6%、腈氯纶0.3%、磺酸盐阻燃剂0.8%。
一种矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
1）按上述重量份数，分别取聚丙烯70％、矿物25％、相容剂8％、无卤阻燃剂15％、协效阻燃剂5％干燥备用；
2）取干燥后的一半的聚丙烯与偶联剂1％、抗氧剂0.5％、磺酸盐阻燃剂0.8%、酚醛纤维0.6%、腈氯纶0.3%和润滑剂0.5％混合均匀；
3）将步骤1）中干燥后的聚丙烯、矿物、相容剂、无卤阻燃剂、协效阻燃剂混合均匀放入双螺杆机中熔融挤出，制得矿物增强聚丙烯母粒，加工温度为230°c，整个挤出停留时间为2分钟，压力为19mpa，排气真空度达18kpa；
4）将步骤2）中的混合物并放入双螺杆机中熔融挤出，在熔融过程中添加多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%，制得阻燃聚丙烯母粒，加工温度为230°c，整个挤出停留时间为2分钟，压力为19mpa，排气真空度达18kpa；
5）将步骤3）和4）制得的矿物增强聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒搅拌，分散均匀后，经挤出机后并冷却；
6）冷却后切粒成12mm的颗粒，获得矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料。
试验一：针对成品复合材料的阻燃性能做出测定
试验样品：经本发明上述3个实施例所记载技术方案制得的产品和市面上的普通聚丙烯产品，不同技术得到的产品分别采样4种，普通聚丙烯产品也采样4种。
注：抽样标准采用gb/t2828.1-2012。
试验方法：对每个样品进行两次10秒的燃烧测试后，记录火焰熄灭时间，及是否有燃烧物掉落。
试验结果如表1所示：
表1（单位：秒）
在以上测试中，系列1-4的4个重复均无燃烧物掉落。
注：表1中，系列1-3分别为本发明四个实施例所制得的产品，系列4为普通聚丙烯产品，重复1-4为各产品的重复采样。
通过表1可以看出，经过本发明所制得的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料在测试时，最低时间为2秒，最高为7秒，而普通聚丙烯产品的最低时间为16秒，最高为18秒，可以证明经过本发明三个实施例所记载的技术方案所制得的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的阻燃等级均为v-0级，普通聚丙烯产品的阻燃性能为v-1级。
试验二：
试验样品：经本发明上述3个实施例所记载技术方案制得的产品和市面上的普通聚丙烯产品，进行性能测试对比，力学性能以astm测试，结果如表2所示：
根据测试结果，经本发明所记载的技术方案所制得的矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的阻燃特性和力学性能远高于市面上的普通聚丙烯产品，其中以实施例1所记载的方法，1）聚丙烯50％、矿物10％、相容剂3％、无卤阻燃剂5％、协效阻燃剂1％干燥备用；2）取干燥后的一半的聚丙烯与偶联剂0.2％、抗氧剂0.1％、磺酸盐阻燃剂0.1%、酚醛纤维0.1%、腈氯纶0.1%和润滑剂0.1％混合均匀；3）将步骤1）中干燥后的聚丙烯、矿物、相容剂、无卤阻燃剂、协效阻燃剂混合均匀放入双螺杆机中熔融挤出，制得矿物增强聚丙烯母粒，加工温度为1600°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为12mpa，排气真空度达7kpa；4）将步骤2）中的混合物并放入双螺杆机中熔融挤出，在熔融过程中添加多面体倍半硅氧烷6%、丁二烯苯乙烯溴化共聚物4%，制得阻燃聚丙烯母粒，加工温度为160°c，整个挤出停留时间为1分钟，压力为12mpa，排气真空度达7kpa；5）将步骤3）和4）制得的矿物增强聚丙烯母粒和阻燃聚丙烯母粒搅拌，分散均匀后，经挤出机后并冷却；6）冷却后切粒成8mm的颗粒，获得矿物增强无卤阻燃聚丙烯复合材料；所制得的成品性能最优异，相比普通的聚丙烯复合材料，提升明显。