一种环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体地说涉及一种环保阻燃、长玻璃纤维增强 聚丙烯复合材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业迅猛发展，乘用车人均占有率节节攀高，于此伴随而来的是对汽车 材料日益增长的需求，对材料各方面的要求也越来越高。尤其随着电动，以及混合动力车型 的开发和投入市场，对于蓄电池外壳等诸多零部件提出了高耐候性，高阻燃性的要求。市场 上车用内饰材料中，长玻纤增强聚丙烯材料具有良好的刚韧平衡性，能满足较多车内零部 件的力学性能要求，耐热性良好；同时，在经过阻燃改性以后，仍能在保持相对较好的性能 前提下，实现低廉的价格，因此具有很大的市场开发和应用前景。
[0003] 长玻纤增强热塑性树脂是一种玻璃纤维在粒子中平行排布且其长度与树脂粒料 长度相同的热塑性树脂。与常规短纤维增强热塑性树脂相比，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;特别是材料的抗冲击性能极为优异。
[0004] 但是，在此材料制备技术中，由于加工温度较高，常常会使得阻燃剂在玻纤熔融浸 渍的过程中发生降解，从而使阻燃效果变差，而且浸渍的均匀性也是一大难点。虽然在使用 热固性树脂(如环氧树脂或聚酯）来浸渍纤维的情况下，困难不会太大，因为这些热固性树 脂在固化前常为液体或溶液。用室温下为固体并有相当高的熔点的热塑性树脂，由于较高 的熔融温度和非常高的结晶速率，纤维的充分浸渍是比较困难的。因此，选用高温下流动特 性较为匹配的树脂基体与阻燃剂，必要的条件下加入润滑剂，也是在材料制备过程中较为 重要的一点。
[0005] -直以来，环保阻燃体系的长玻纤增强材料，由于其加工所要求的高温、玻纤的分 散性以及阻燃特性的要求，业内进行该领域产品的制造和生产不多。其潜在原因之一在于 阻燃剂高昂的价格，众所周知，在塑料中，溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占据绝对优势，虽 然在环保问题上"非议"多端但一直难以有其他阻燃剂体系取代。非卤素阻燃剂虽然具有添 加量少、阻燃效率高、低烟、低毒、用途广泛等优点，但其价格却让大多数使用者望而却步， 因此，在进行原材料开发时，就应将这些因素加以考虑和取舍，降低后续成型和使用成本。 本发明使用的十溴二苯乙烷和阻燃协效剂虽然是含卤性阻燃剂，但其不属于多溴二苯醚， 在燃烧中绝对不可能产生TODD或PBDF，因而是一款环保型阻燃剂。同时价格相对低廉，能够 适应规模化生产的需要，具有较为广阔的市场应用前景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种制备工艺简单、各项力学性能优异的环保阻燃、长玻璃 纤维增强聚丙烯材料，以提高材料的阻燃特性，同时不影响材料原有力学性能，低散发和综 合性能优异的PP复合材料，满足作为汽车内饰件材料的基础技术性能要求。
[0007] 本发明的另一个目的是提供上述环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方 法。
[0008] 本发明目的是这样实现的：
[0009] -种环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成按重量百分比计，包括10 ~50%长玻璃纤维，35~70%的改性聚丙烯树脂，15~30%复配型阻燃剂。
[0010] 所述改性聚丙烯树脂是对已有的商品化的聚丙烯树脂通过双螺杆等熔融捏合设 备进行反应挤出制备，所述改性聚丙烯树脂包含有以下重量百分比计的原料： 聚丙烯树脂 54.3~74.3 %; 1,4-(双叔丁基过氧）二异丙苯 0.05~0.3%;
[0011] 复配型阻燃剂 25~45%; 马来酸酐 0.15~5 %; 黑色母 0.5~4 %。
[0012] 其中，
[0013]所述的复配型阻燃剂是由含磷阻燃剂苯基次磷酸铝、十溴二苯乙烷和阻燃协效剂 混合而成。所述的苯基次磷酸铝:十溴二苯乙烷:阻燃协效剂= 2:3-4:1-2。
[0014]所述的聚丙稀树脂的恪融指数为30~60g/10min。
[0015] 所述的黑色母为粒径在0.5mm-3mm之间的炭黑母粒。
[0016] 上述环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的方法，其步骤如下：
[0017] (1)制备带改性聚丙烯树脂:使用双组份计量称，在主进料口加入聚丙烯树脂和复 配型阻燃剂，在侧向进料口加入马来酸酐和1，4_(双叔丁基过氧)二异丙苯，黑色母，物料混 合均匀后进入双螺杆挤出机;挤出加工温度为100~240°C，主机转速是200~500rpm。
[0018] (2)制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料:熔融改性聚丙烯树脂熔体浸渍连续长玻璃 纤维束，浸渍加工温度为240~260°C，采用拉挤工艺制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料。
[0019] 所述的复合物从挤出机进入浸渍模头，均匀包裹浸渍被牵引的连续玻璃纤维后， 经水槽冷却、切粒机切粒成长度为10~15mm的长玻璃纤维增强聚丙烯材料颗粒。
[0020] 本发明具有如下有益效果:材料成本低廉，加工工艺简单，制品性能优良，易规模 化生产加工，尤其针对阻燃要求高的车用零部件，具有良好的成型效果和阻燃特性;本发明 的制品具有良好的机械性能，如良好的拉伸、弯曲强度及抗冲性能；同时还具有良好的低气 味，低V0C等特性。
【具体实施方式】
[0021] 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。
[0022]实施例所用原材料如下：
[0023]聚丙烯树脂l(PP-l):熔融指数50,测试条件230°C*2.16kg;
[0024] 聚丙烯树脂2(PP-2):熔融指数70,测试条件230°C*2.16kg;
[0025] 阻燃体系配方1 (A1):苯基次磷酸铝:十溴二苯乙烷:阻燃协效剂=2:3:2;
[0026] 阻燃体系配方2(A2):苯基次磷酸铝:十溴二苯乙烷:阻燃协效剂= 2:4:1;
[0027] 连续玻璃纤维;PPG公司EC 17-4588;
[0028] 1，4_(双叔丁基过氧)二异丙苯:分析纯，市售。
[0029] 马来酸酐:工业级，市售。
[0030] 黑色母:粒径3mm,市售。
[0031]产品性能测试方法：
[0032]熔体质量流动指数(熔融指数）：按I SO 1133方法，在230°C，2.16kg载荷下测试。 [0033] 拉伸性能:按ISO 527方法，拉伸速度5mm/min。
[0034] 弯曲性能:按ISO 178方法，试验速度2mm/min。
[0035] 缺口冲击强度:按ISO 179方法，4mm厚试样。
[0036] 燃烧特性：按UL 94方法，1.6mm。
[0037] 总碳V0C测试:根据PV 3341标准用GC-MS进行测试，测试值< 50ygC/g为合格。
[0038] 实施例1
[0039] 使用带有侧向喂料口的TE-6 5 (长径比L/D = 48)双螺杆挤出机，在主进料口加入 1106克聚丙烯树脂PP-1和400克阻燃剂A1，在侧进料口加入20克黑色母，4克1，4-(双叔丁基 过氧)二异丙苯和70克马来酸酐。加工温度(从喂料口到模头)分别是：150°C，190°C，200°C， 220°C，240°C，240°C，240°C，245°C，主机转速是 350rpm。
[0040]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240 °C，通过浸渍机头后冷却切粒，制成纤维重量百分含量为20%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。
[0041 ] 实施例2