本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体地说涉及一种低发烟密度的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制造方法。
背景技术：
长玻纤增强热塑性树脂(PP-LGF)是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂粒料长度相同的增强热塑性树脂。与常规短纤维增强热塑性树脂(PP-GF)相比，它具有更加优异的力学性能、耐疲劳性能、抗蠕变性能、耐气候交变性等；特别是材料的低温抗冲击性能极为优异。与短纤增强尼龙(PA6,6-GF)材料相比，长玻纤增强聚丙烯材料密度低，且力学性能可与平衡态下的PA6,6-GF材料相媲美，性价比较高，能满足较多车内零部件的力学性能要求，因此具有很大的市场开发和应用前景。
尤其在客车等大型运输设备上，由于国家及相关机构对整车阻燃性能等安全指标的要求，具备轻质高强特点的长玻纤增强聚丙烯材料在客车座椅盆，蓄电池托盘等大型零部件上的应用受到了越来越多的青睐。此类零件的单件重量一般在2～3kg或以上，因此如能在实现轻量化、节能减排的同时，充分满足主机厂低发烟，阻燃指标要求，将会大大有利于其进一步推广。
由于在阻燃材料的挤出成型过程中，阻燃剂无法耐受高温，并会一定程度上产生降解等现象，因此其加工过程中的温度控制等对阻燃有效性具有决定性作用。此外，烟密度的降低需要主要阻燃剂与辅助阻燃剂的协同窒息效果，因此复配阻燃剂的组合配方设计也对其烟密度的降低产生重要影响。本发明重点针对低烟密度的阻燃长玻纤增强聚丙烯材料的具体配方设计和工艺进行了研究，并对相应的原材料进行了系统性的筛选，挑选出最具性价比的设计。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种低烟密度的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯的复合材料，以提升长玻璃纤维增强聚丙烯制件在大型客车等有严格烟密度和阻燃性能要求的场合中应用，同时不影响材料原有力学性能，低VOC和综合性能优异的PP-LGF复合材料，满足作为汽车内饰件材料的基础技术性能要求。
本发明的另一个目的是提供上述低烟密度的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法。
本发明目的是这样实现的：
一种低烟密度的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括以下按重量百分比计的原料：20～40％的长玻璃纤维，30～50％的改性聚丙烯树脂，10～30％的复配阻燃剂。
所述改性聚丙烯树脂是将聚丙烯树脂原料与马来酸酐接枝物，润滑剂，抗氧化助剂，色母粒等原料混合后，通过双螺杆挤出机等在熔融状态下均匀浸渍到长玻璃纤维表面，进而挤出切粒，所述改性聚丙烯树脂包含以下重量百分比计的原料：
所述的聚丙烯树脂的熔融指数为45～75g/10min。
所述的马来酸酐接枝物的有效接枝活性在5％以上，游离马来酸酐的残留量需在25％以下。
所述的润滑剂为硅酮母粒型，硅氧烷的含量在50％左右。
所述的黑色母为粒径在0.5mm-2.0mm之间的色母粒，色粉浓度在50％含量及以上，载体为PP或者PE；
所述的复配阻燃剂是以十溴二苯乙烷起主要阻燃效果的复配型阻燃。
上述低烟密度的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备改性聚丙烯树脂：使用双组份计量称，在主进料口加入聚丙烯树脂，在侧向进料口加入PP-g-MAH马来酸酐接枝物，润滑剂，抗氧助剂，黑色母，复配阻燃剂，物料混合均匀后进入双螺杆挤出机；挤出加工温度为100～250℃，喂料速度在30-100Hz，主机转速是300～500rpm。
(2)制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料：熔融改性聚丙烯树脂挤出浸渍连续长玻璃纤维束，浸渍模腔的加工温度为220～260℃，采用拉挤工艺制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料。经水槽冷却、切粒机切粒成长度为9～13mm的长玻璃纤维增强聚丙烯材料颗粒。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过筛选合适的原料进行加工改性，使得材料具备较好的力学强度，并在复配阻燃剂作用下降低烟密度，制备成具有良好阻燃特性的产品，对国内大部分客车、轿车上低烟密度产品的应用推广起到了良好的辅助推动；同时注塑成型后得到的零部件气味小，小分子散发性低，对提升车内空气质量具有较好的作用。本发明的制品具有较好的机械力学性能，在实现零部件燃烧特性要求的前提下还能有助于气味，VOC等的改善，满足了大部分主机厂对于内饰零部件的散发性能要求。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明，在不违反本发明的宗旨下，本发明应不限于以下实验例具体明示的内容。
实施例所用原材料如下：
聚丙烯树脂1(PP-1)：熔融指数50，测试条件230℃*2.16kg；
聚丙烯树脂2(PP-2)：熔融指数70，测试条件230℃*2.16kg；
连续玻璃纤维；PCV公司4805-1200；
玻纤相容剂：，马来酸酐接枝聚丙烯，市售。
润滑剂：硅酮母粒，市售。
黑色母：粒径3mm,市售。
抗氧化助剂：Polyone 1010等，市售。
复配型阻燃剂：十溴二苯乙烷等，市售。
产品性能测试方法：
熔体质量流动指数(熔融指数)：按ISO 1133方法，在230℃，2.16千克载荷下测试。
密度：按1183方法，在23℃下测试。
拉伸性能：按ISO 527方法，拉伸速度5毫米/分钟。
弯曲性能：按ISO 178方法，试验速度2毫米/分钟。
缺口冲击强度：按ISO 179方法，4毫米厚试样。
烟密度；按GB/T 8627方法。
气味：按VDA 270方法，80℃*2h。
实施例1
使用带有侧向喂料口的TE-65(长径比L/D＝48)双螺杆挤出机，在主进料口加入820克聚丙烯树脂PP-1，在侧进料口加入100克马来酸酐接枝物，40克黑色母，30克抗氧剂，10克润滑剂，400克复配型阻燃剂1。加工温度(从喂料口到模头)分别是：100℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，250℃，250℃，主机转速是360rpm。
经挤出机熔融反应的复合物与连续玻璃纤维采用拉挤工艺，浸渍加工温度为255℃，通过浸渍机头后冷却切粒，制成纤维重量百分含量为30％且其长度与树脂粒料长度相同的长玻纤增强PP颗粒料，采用注塑机制备标准力学测试试样，测试结果见表1。
实施例2
使用带有侧向喂料口的TE-65(长径比L/D＝48)双螺杆挤出机，在主进料口加入820克聚丙烯树脂PP-2，在侧进料口加入100克马来酸酐接枝物，40克黑色母，30克抗氧剂，10克润滑剂，400克复配型阻燃剂1。加工温度(从喂料口到模头)分别是：100℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，250℃，250℃，主机转速是360rpm。
经挤出机熔融反应的复合物与连续玻璃纤维采用拉挤工艺，浸渍加工温度为255℃，通过浸渍机头后冷却切粒，制成纤维重量百分含量为30％且其长度与树脂粒料长度相同的长玻纤增强PP颗粒料，采用注塑机制备标准力学测试试样，测试结果见表1。
实施例3
使用带有侧向喂料口的TE-65(长径比L/D＝48)双螺杆挤出机，在主进料口加入820克聚丙烯树脂PP-2，在侧进料口加入100克马来酸酐接枝物，40克黑色母，30克抗氧剂，10克润滑剂，400克复配型阻燃剂2。加工温度(从喂料口到模头)分别是：100℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，250℃，250℃，主机转速是360rpm。
经挤出机熔融反应的复合物与连续玻璃纤维采用拉挤工艺，浸渍加工温度为255℃，通过浸渍机头后冷却切粒，制成纤维重量百分含量为30％且其长度与树脂粒料长度相同的长玻纤增强PP颗粒料，采用注塑机制备标准力学测试试样，测试结果见表1。
实施例4
使用带有侧向喂料口的TE-65(长径比L/D＝48)双螺杆挤出机，在主进料口加入720克聚丙烯树脂PP-2，在侧进料口加入100克马来酸酐接枝物，40克黑色母，30克抗氧剂，10克润滑剂，500克复配型阻燃剂2。加工温度(从喂料口到模头)分别是：100℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，250℃，250℃，主机转速是360rpm。
经挤出机熔融反应的复合物与连续玻璃纤维采用拉挤工艺，浸渍加工温度为255℃，通过浸渍机头后冷却切粒，制成纤维重量百分含量为30％且其长度与树脂粒料长度相同的长玻纤增强PP颗粒料，采用注塑机制备标准力学测试试样，测试结果见表1。
实施例5
使用带有侧向喂料口的TE-65(长径比L/D＝48)双螺杆挤出机，在主进料口加入620克聚丙烯树脂PP-2，在侧进料口加入100克马来酸酐接枝物，40克黑色母，30克抗氧剂，10克润滑剂，600克复配型阻燃剂2。加工温度(从喂料口到模头)分别是：100℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，250℃，250℃，主机转速是360rpm。
经挤出机熔融反应的复合物与连续玻璃纤维采用拉挤工艺，浸渍加工温度为255℃，通过浸渍机头后冷却切粒，制成纤维重量百分含量为30％且其长度与树脂粒料长度相同的长玻纤增强PP颗粒料，采用注塑机制备标准力学测试试样，测试结果见表1。
表1：性能测试结果
由上表可见，PP基料的熔指变化，对阻燃效果的影响不明显；明显的地方在于，相比于熔指50的基料，熔指为70的PP基料在挤出过程中速度略快，且不容易堵塞下料口，具有相对较优的加工效果；在阻燃复配剂1和2的对比结果中，后者的烟密度更低，气味也较好，说明其同时具有良好的燃烧低烟效果和低气味散发性能；但是随着阻燃复配剂2的用量由20上升至30，虽然烟密度指数良好，但其力学性能也有明显下降，同时气味也在变差，因此需更根据具体应用需求和客户标准要求来选择合适的复配剂用量。
本发明通过对已有的商品化聚丙烯树脂采用双螺杆挤出机进行反应挤出，制备出流动性适中的改性聚丙烯，以此作为树脂基体，采用熔融浸渍方法，拉挤浸渍工艺制备了长玻璃纤维增强聚丙烯材料。通过添加不同种类和比例的复配阻燃剂，可以实现制品的低烟密度与低气味的双重效果。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过筛选合适的原料进行加工改性，使得材料具备较好的力学强度，并在复配阻燃剂作用下降低烟密度，制备成具有良好阻燃特性的产品，对国内大部分客车、轿车上低烟密度产品的应用推广起到了良好的辅助推动；同时注塑成型后得到的零部件气味小，小分子散发性低，对提升车内空气质量具有较好的作用。
通过本发明得到的塑料产品可广泛应用于汽车工业中需要满足低烟密度和低气味的长玻纤增强聚丙烯制件，具有显著轻质高强，安全性能高，大大响应了国家的节能减排号召，市场应用前景广阔。