本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抗翘曲兼具协同阻燃效果的环保功能母料。该母料可用于热塑性树脂改性，也可与基体树脂或改性树脂配混后采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法直接加工成型。
背景技术：
热塑性树脂复合材料具有来源广、种类多、密度小、价格便宜且易加工成型的特点，在国民经济各个领域具有非常广泛的应用。热塑性树脂复合材料通常采用注塑、挤塑、吹塑、热压等成型工艺，在模具中热熔状态下定型，然后冷却固化制得相应制件。但制件自模具中取出冷却到室温以及后期放置过程中，由于受热胀冷缩、取向不同、厚度不均等影响，往往会产生不同方向上的收缩差异而翘曲变形。解决热塑性树脂复合材料翘曲变形一直是业内研究的一个重点，尤其是在纤维增强类热塑性树脂复合材料方面。目前，改善热塑性树脂复合材料翘曲变形的方法主要有：采用非结晶型抗收缩聚合物、采用非圆形截面的玻璃纤维以及添加球形各向同性填料，如玻璃微珠、空心玻璃微珠。
空心玻璃微珠是一种规则球形结构的刚性粉状材料，具有密度低、分散性、流动性及稳定性好、各向同性的优点，将其应用到热塑性树脂复合材料中不仅可以降低材料密度、导热系数，提高材料刚性及热稳定性，还可以有效改善树脂成型时树脂分子链或纤维状填充材料取向不均引起的收缩翘曲，提高制件的尺寸稳定性。如公开号为cn101580636a及cn107892772a的专利就是采用空心玻璃微珠来提高材料的抗翘曲性能。此外，空心玻璃微珠主要成分为碱石灰硼硅酸盐，本身不燃，其硅还能促进燃烧成炭，抑制燃烧，起到协同阻燃作用。然而，在上述专利中，空心玻璃微珠均是作为一种粉体材料直接应用，不仅工艺过程复杂，计量困难，还容易造成粉尘污染及物料分层使材料的稳定性变差。
公开号cn108276670a的发明专利公开了一种聚丙烯注塑用低比重填充母料及其制备方法，其包括如下重量份数的组分：聚丙烯35-50份、空心玻璃微珠20-40份、滑石粉20-25份、相容剂3-5份、抗氧剂0.5-1份及炭黑1-2份，其中空心玻璃微珠粒径为15～20μm。该发明专利不仅简化了聚丙烯注塑时添加粉状空心玻璃微珠的操作，避免添加时产生扬尘，还解决了粉状的空心玻璃微珠在聚丙烯中分散难、易分层问题，但由于滑石粉会导致阻燃剂失效，其配方中引入滑石粉降低甚至丧失了空心玻璃微珠的协同阻燃效果，且空心玻璃微珠粒径要求过小、范围过窄，抗翘曲效果不明显，且原料来源困难，价格也昂贵，不利于大范围推广应用。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，而提供一种使用方便、环保性好且成本低的抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料。
本发明的另一个目的是提供上述抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料的制备方法。
为实现本发明的上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明一种抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料，按照重量百分比，原料各组分百分含量为：
其中：热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶中的任意一种或两种及以上混合物。
原料各组分重量百分含量优选为：
所述的空心玻璃微珠粒径为20～60μm，密度为0.8～1.8g/cm3，且经过改性剂表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种。
所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的任意一种或两种及以上混合物。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃弹性体、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐三元共聚物、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物中的任意一种或两种及以上混合物。
所述的润滑剂为硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺中的一种或二者任意比例的混合物。
本发明一种抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料的制备方法，其特征在于采用以下工艺：
(1)按原料配比称取各种组分；
(2)将称量好的热塑性树脂、热稳定剂、相容剂、润滑剂在混料机中混合均匀；
(3)将步骤(2)制备的物料从平行双螺杆挤出机的主喂料口加入，空心玻璃微珠从侧喂料口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒；挤出加工时，机筒温度控制在160℃～280℃。
步骤(3)中挤出机的机筒温度控制在210℃～245℃范围为佳。
本发明一种抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料的制备方法，综合考虑产品的综合性能，在原料各组分重量百分含量按照以下配比下为优：
所述的热塑性树脂聚酰胺，所述的热稳定剂为胺类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂之比为2:1的混合物，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体，所述的润滑剂为硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺之比为4:3的混合物。
与现有技术相比，本发明一种抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料及制备方法采用以上技术方案后具有以下积极效果：
(1)本发明有效解决了直接使用空心玻璃微珠粉体易造成粉尘污染、计量不准、分层及破碎的问题，所制备的母料空心玻璃微珠含量高，使用方便，既可用于热塑性树脂改性，也可与基体树脂或改性树脂配混后采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法直接加工成型；
(2)本发明严格筛选并控制小分子助剂的使用，所制备的母料有机挥发物含量低、气味小，环保性能好；
(3)本发明空心玻璃微珠来源广泛，价格低廉，所制备的母料具有优异的抗翘曲及协同阻燃效果。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合实施例，对本发明一种抗翘曲兼具协同阻燃的环保功能母料及制备方法进行进一步详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这都属于本发明的保护范围。
实施例1
将45.7kg均聚聚丙烯、0.2kg受阻酚类抗氧剂、0.1kg亚磷酸酯类抗氧剂、1.5kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.5kg乙撑双硬脂酰胺在混料机中混合均匀后从平行双螺杆挤出机主喂料口加入，52kg空心玻璃微珠从侧喂料口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒，挤出机机筒温度控制在175℃～220℃。
实施例2
将37.2kg均聚聚丙烯、0.1kg受阻酚类抗氧剂、0.1kg亚磷酸酯类抗氧剂、2kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.6kg乙撑双硬脂酰胺在混料机中混合均匀后从平行双螺杆挤出机主喂料口加入，60kg空心玻璃微珠从侧喂料口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒，挤出机机筒温度控制在175℃～220℃。
实施例3
将31.5kg均聚聚丙烯、0.1kg受阻酚类抗氧剂、0.1kg亚磷酸酯类抗氧剂、2.5kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.8kg乙撑双硬脂酰胺在混料机中混合均匀后从平行双螺杆挤出机主喂料口加入，65kg空心玻璃微珠从侧喂料口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒，挤出机机筒温度控制在175℃～220℃。
实施例4
将42kg聚酰胺6、0.2kg胺类抗氧剂、0.1kg亚磷酸酯类抗氧剂、2kg马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、0.4kg乙撑双硬脂酰胺、0.3kg硅酮粉在混料机中混合均匀后从平行双螺杆挤出机主喂料口加入，55kg空心玻璃微珠从侧喂料口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒，挤出机机筒温度控制在210℃～245℃。
实施例5
将31.5kg聚酰胺6、0.2kg胺类抗氧剂、0.1kg亚磷酸酯类抗氧剂、2.4kg马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、0.5kg乙撑双硬脂酰胺、0.3kg硅酮粉在混料机中混合均匀后从平行双螺杆挤出机主喂料口加入，65kg空心玻璃微珠从侧喂料口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒，挤出机机筒温度控制在210℃～245℃。
对实施例1-5所得的母料进行测试，结果如表1所示。
表1
从以上实验数据可看出，本发明母料具有良好的环保性。
为进一步说明本发明母料实际应用效果，采用实施例2及实施例4所得母料分别进行了复配应用实验。
对比例1
将600g质量比50％长玻纤增强聚丙烯、90g高熔共聚聚丙烯、300g阻燃母料、10g炭黑色母混合均匀后，在注塑机中注塑成型。
应用实例1
将600g质量比50％长玻纤增强聚丙烯、90g高熔共聚聚丙烯、300g阻燃母料、10g炭黑色母、100g实施例2所得母料混合均匀后，在注塑机中注塑成型。
应用实例2
将600g质量比50％长玻纤增强聚丙烯、90g高熔共聚聚丙烯、300g阻燃母料、10g炭黑色母、150g实施例2所得母料混合均匀后，在注塑机中注塑成型。
应用实例3
将550g质量比50％长玻纤增强聚丙烯、90g高熔共聚聚丙烯、250g阻燃母料、10g炭黑色母、100g实施例2所得母料混合均匀后，在注塑机中注塑成型。
对比例2
将45kg聚酰胺66、0.2kg胺类抗氧剂、0.1kg亚磷酸酯类抗氧剂、0.5kg硅酮粉、0.2kg流动改性剂、5kg三氧化二锑、18kg溴化聚苯乙烯、1kg尼龙专用黑色母在混料机中混合均匀后从平行双螺杆挤出机主喂料口加入，30kg玻璃纤维纱从玻纤口加入，熔融混合均化后，挤出并造粒，挤出机机筒温度控制在220℃～265℃，并将所得粒子烘干后在注塑机中注塑成型。
应用实例4
将850g对比例2所得粒子与150g实施例4所得母料混合均匀后烘干，并在注塑机中注塑成型。
以上对比例及应用实例分别在注塑机中注塑成长150mm×宽100mm×厚3mm平板、长150mm×宽10mm×厚4mm标准哑铃形测试样条、长80mm×宽10mm×厚4mm标准条形测试样条及长125mm×宽13mm×厚3mm标准阻燃测试样条，并按相关标准测试其性能，结果如表2所示。
表2
注：翘曲度测试参照gb/t4677.5-1984方法，采用成型长150mm×宽100mm×厚3mm尺寸的平板，以长度150mm为弯曲边长度，翘曲度(％)＝平板的翘曲高度/弯曲边长度(150mm)×100％。
由上表的测试结果可看出，通过本发明制得的环保功能母料在应用过程中不会降低原始材料的物理机械性能，并具有优异的抗翘曲性能及协同阻燃效果。
本发明采用的空心玻璃微珠为一种规则球形结构的刚性粉状材料，各向同性，在热塑性树脂中可以起到骨架支撑作用，有效改善树脂成型时由于熔体流动取向引起的收缩翘曲；空心玻璃微珠在树脂燃烧时还能促进燃烧成炭，隔绝氧气及热量传递，抑制燃烧，达到协同阻燃效果。此外，本发明制备的功能母料避免了直接使用空心玻璃微珠粉体造成的粉尘污染、计量不准、分层及破碎问题，且环保性好，使用方便，可用于热塑性树脂改性，也可与基体树脂或改性树脂配混后采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法直接加工成型。