一种玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 玻纤增强聚丙烯复合材料因其优异的强度和模量，应用极为广泛。玻纤改性可以 提高填充即塑料的热变形温度、增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性，尤其是 无碱短玻纤的加入在一定填充范围内作为聚丙烯的补强填充剂，不但能够显著的提高聚丙 烯制品的强度、模量、表面硬度、耐蠕变性、电绝缘性，还可以提高聚丙烯的冲击强度，改善 耐冲击能力；而且随着社会的发展和人们对材料特性要求的不断增加，要求玻纤增强聚丙 烯材料具有阻燃性，以扩大复合材料的应用范围。
[0003]目前，国内外已经出现多种玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，这些材料多采用卤系 阻燃剂以满足复合材料的阻燃性能，其具有阻燃效率高、与聚合物亲和性好、对聚合物的物 理性能和加工流动性影响较小等优点。但阻燃剂的加入量对复合材料力学性能和加工性能 影响很大，在保证复合材料阻燃性能的同时尽可能减少阻燃剂用量、保证复合材料的加工 性能是本领域的技术难题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种玻纤增 强聚丙烯复合材料及其制备方法，以少量阻燃剂和阻燃协效剂复配，减少添加剂使用量，所 得玻纤增强聚丙烯复合材料阻燃性能和加工性能良好。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0006] 提供一种玻纤增强聚丙烯复合材料，其包含以下重量百分含量的组份：
[0007] 聚丙烯 部~m%
[0008] 玻纤 20~30% 相容剂 6~10% 阻燃剂 15~18% 抗氧剂 0, 3~0, 6% 润滑剂 0, 5~1% 阻燃协效剂5~6%;
[0009]所述阻燃剂为乙基-双（四溴邻苯二甲酰亚胺）（BT-93W);
[0010] 所述阻燃协效剂为硼酸锌（ZB)和三氧化二锑（Sb203)的混合物。
[0011] 按上述方案，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，熔融指数为18g/10min。
[0012] 按上述方案，所述玻纤为中性无碱玻纤。
[0013] 按上述方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1. 0%。
[0014] 按上述方案，所述抗氧剂为抗氧剂100和抗氧剂168按质量比1:2复配得到。
[0015] 按上述方案，所述润滑剂为乙烯基双硬质酰胺（EBS)。
[0016] 优选的是，所述阻燃协效剂为硼酸锌和三氧化二锑按质量比1:1得到的混合物。
[0017] 本发明垃玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法步骤如下：将原料按比例称重，然 后将除玻纤以外的原料放入高混机中混合3~5分钟，出料，然后将混合均匀的原料放入双 螺杆挤出机中，玻纤从侧喂料口加入，挤出机温度为185~200°C，转速为75~125r/min， 挤出造粒即得到玻纤增强聚丙烯复合材料。
[0018] 在高温下阻燃协效剂中三氧化二锑与溴系阻燃剂乙基-双（四溴邻苯二甲酰亚 胺）高温分解产生的溴化氢反应生成溴化锑或溴氧化梯，而溴氧化锑又可进一步分解为三 溴化梯，三溴化梯是一种高效的火焰抑制剂，它能捕捉火焰中的Η、H0等燃烧自由基，与此 同时一部分溴化梯在凝聚相中可以催化成炭，从而达到固相阻燃效果。
[0019] 阻燃协效剂中硼酸锌在燃烧时分解成氧化锌和氧化硼的混合物，这些金属氧化物 在材料表面可以促进表面炭化，形成一个玻璃化的覆盖层，此覆盖层将高温和氧气隔绝在 外，与内部可燃物质分离，从根本上阻断凝聚相的燃烧进程；硼酸锌还与溴化物反应生成 气态三溴化硼，三溴化硼在火焰中生成溴化氢，从而阻止高活性自由基间的链锁反应，抑制 气相燃烧反应。另外溴化氢和硼酸锌发生反应产生的溴化硼、气态溴化锌稀释了可燃气体 的浓度，很大程度上降低燃烧速率，实现高效阻燃作用，从而用小添加量实现高阻燃性能。 本发明研究发现：硼酸锌和三氧化二锑按质量比1:1复配效果显著。
[0020] 本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的阻燃剂和阻燃协效剂复 配效果良好，用于玻纤增强聚丙烯复合材料可减少用量，最多可减少30 %阻燃剂的用量，对 释烟量大、加工流动性低等缺陷改善明显，使复合材料保持良好的强度、模量和冲击性能， 其阻燃性能可达到1. 6mmUL94V-0,缺口冲击强度可达到9. 5KJ/m2,力学性能及加工性能优 于市售普通玻纤增强聚丙烯材料。
【具体实施方式】
[0021] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作 进一步详细描述。
[0022] 本发明实施例所用阻燃剂为乙基-双（四溴邻苯二甲酰亚胺）；所用阻燃协效 剂为硼酸锌和三氧化二锑按质量比1:1的混合物；所用聚丙烯为共聚聚丙烯，熔融指数 为18g/10min;所用玻纤为中性无碱玻纤；所用相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为 1. 〇% ;所用抗氧剂为抗氧剂100和抗氧剂168按质量比1:2复配所得抗氧剂；所用润滑剂 为乙烯基双硬质酰胺。
[0023] 实施例1
[0024] 玻纤增强聚丙烯复合材料原材料组分及质量比：聚丙烯53%，玻纤20%，相容剂 6 %，阻燃剂15 %，抗氧剂0. 5 %，润滑剂0. 5 %，阻燃协效剂5 %。
[0025] 将原料按上述配比称重后，将除玻纤以外的原料放入高混机中混合4分钟，出料， 然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中，玻纤从侧喂料口加入，挤出机温度为185~ 200°C(各段温度分别为 185°C，190°C，195°C，200°C，195°C，190°C)，转速为 75r/min，挤出 造粒即得到玻纤增强聚丙烯复合材料。
[0026] 实施例2
[0027] 玻纤增强聚丙烯复合材料原材料组分及质量比：聚丙烯37%，玻纤30%，相容剂 8 %，阻燃剂18 %，抗氧剂0. 5 %，润滑剂0. 5 %，阻燃协效剂6 %。
[0028] 将原料按上述配比称重后，将除玻纤以外的原料放入高混机中混合5分钟，出料， 然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中，玻纤从侧喂料口加入，挤出机温度为185~ 200°C(各段温度分别为 185°C，190°C，195°C，200°C，195°C，190°C)，转速为 125r/min，挤出 造粒即得到玻纤增强聚丙烯复合材料。
[0029] 实施例3
[0030] 玻纤增强聚丙烯复合材料原材料组分及质量比：聚丙烯36%，玻纤30%，相容剂 10 %，阻燃剂18 %，抗氧剂0. 5 %，润滑剂0. 5 %，阻燃协效剂5 %。
[0031] 将原料按上述配比称重后，将除玻纤以外的原料放入高混机中混合5分钟，出料， 然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中，玻纤从侧喂料口加入，挤出机温度为185~ 200°C(各段温度分别为 185°C，190°C，195°C，200°C，195°C，190°C)，转速为 100r/min，挤出 造粒即得到玻纤增强聚丙烯复合材料。
[0032] 对比例1
[0033] 玻纤增强聚丙烯复合材料原材料组分及质量比：聚丙烯61%，玻纤30%，相容剂 8 %，阻燃剂0 %，抗氧剂0. 5 %，润滑剂0. 5 %，阻燃协效剂0 %。
[0034] 将原料按上述配比称重后，将除玻纤以外的原料放入高混机中混合5分钟，出料， 然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中，玻纤从侧喂料口加入，挤出机温度为185~ 200°C(各段温度分别为 185°C，190°C，195°C，200°C，195°C，190°C)，转速为 100/min，挤出 造粒即得到玻纤增强聚丙烯复合材料。
[0035] 对比例2
[0036] 市售玻纤增强聚丙烯复合材料，含溴系阻燃剂十溴二苯乙烷24wt%，阻燃协效剂 三氧化二铺8wt%。
[0037] 实施例4
[0038] 对实施例1-3及对比例1-2所得玻纤增强聚丙烯复合材料进行力学性能和阻燃性 能测试，结果如表1所示：
[0039]表1
[0040]
[0041]由表1可知，本发明实施例制备的玻纤增强聚丙烯复合材料与不加阻燃剂及阻燃 协效剂的体系（对比例1)相比，不仅阻燃性能良好，而且具有良好的强度、模量和冲击性 能，其缺口冲击强度可达到9. 5KJ/m2,弯曲模量可达6740MPa。与市售玻纤增强聚丙烯复合 材料（对比文件2)相比，在达到相同的阻燃效果的基础上，本发明能够减少阻燃剂及阻燃 协效剂用量达30%，释烟量大、加工流动性低等缺陷也得到改明显善。
[0042]由以上实施例可知本发明提供的玻纤增强聚丙烯复合材料冲击强度高（达7. 6~ 9. 5KJ/m2)、弯曲模量高（达4460~6740MPa)、烟密度小（为76~96)阻燃性能良好，在电 子家电、建材等领域具有极为广阔的应用前景。
【主权项】
1. 一种玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于，包含W下重量百分含量的组份： 聚丙稀 ：36~61% 玻纤 20~30% 相容剂 目~10% 阻燃剂 15~18% 抗氧剂 0.3^).6% 滴滑剂 阻燃称效剂5~6%; 所述阻燃剂为乙基-双（四漠邻苯二甲酯亚胺）； 所述阻燃协效剂为棚酸锋和Ξ氧化二錬的混合物。2. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于所述聚丙締为共聚聚 丙締，烙融指数为18g/10min。3. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于所述玻纤为中性无碱 玻纤。4. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于所述相容剂为马来酸 酢接枝聚丙締，接枝率为1.0%。5. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂 100和抗氧剂168按质量比1:2复配得到。6. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于所述润滑剂为乙締基 双硬质酷胺。7. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚丙締复合材料，其特征在于所述阻燃协效剂为棚 酸锋和Ξ氧化二錬按质量比1:1得到的混合物。8. -种根据权利要求1-7任一所述的玻纤增强聚丙締复合材料的制备方法，其特征在 于步骤如下：将原料按比例称重，然后将除玻纤W外的原料放入高混机中混合3~5分钟， 出料，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中，玻纤从侧喂料口加入，挤出机溫度为 185~200°C，转速为75~125r/min，挤出造粒即得到玻纤增强聚丙締复合材料。
【专利摘要】本发明涉及一种玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，它包含以下重量百分含量的组份：聚丙烯36～61％，玻纤20～30％，相容剂6～10％，阻燃剂15～18％，抗氧剂0.3～0.6％，润滑剂0.5～1％，阻燃协效剂5～6％。本发明提供的阻燃剂和阻燃协效剂复配效果良好，用于玻纤增强聚丙烯复合材料可减少用量，对释烟量大、阻燃剂析出、加工流动性低等缺陷改善明显，使复合材料保持良好的强度、模量和冲击性能。
【IPC分类】C08L51/06, C08K3/22, B29C47/92, C08K5/526, C08K13/04, C08K5/3417, C08K7/14, C08K3/38, C08L23/14
【公开号】CN105237887
【申请号】CN201510760999
【发明人】高山俊, 代巍, 沈春晖, 严文, 柳扬
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月10日