专利名称：一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料。
背景技术：
聚丙烯(简称PP)作为一种通用塑料，具有良好的物理和化学性能，且价格低廉， 其产品品种多、产量大、应用范围广。迄今为止，在汽车配件行业使用的合成树脂中，聚丙烯所占比例最大。但PP属于易燃材料，因此，在电气、电子、电器、汽车、车辆、航空等行业的应用中，有必要进行阻燃化改性，使之成为难燃材料，保证使用的安全性。氢氧化镁是一种廉价的无机填料，也是一种应用广泛的阻燃剂。但氢氧化镁的阻燃效率不高，通常需要填充大量的氢氧化镁才能达到一定的阻燃效果。并且因为氢氧化镁为无机物，所以它同PP的相容性较差，大量的氢氧化镁填充PP会导致材料性能的显著下降，尤其会使材料的冲击性能急剧恶化，使材料表现出明显的脆性。为了提高氢氧化镁阻燃PP复合材料的性能，通常会对氢氧化镁进行表面处理。此外，弹性体也被广泛应用于氢氧化镁阻燃PP复合材料中以提高复合材料的韧性。动态硫化技术是指在弹性体和塑料熔融共混时，加入弹性体硫化剂，使弹性体相一边交联一边在机械力作用下剪碎的过程。当这种技术应用于塑料/弹性体/无机填料复合材料的加工时，可提高复合材料的综合力学性能。综上所述，通过对氢氧化镁的表面处理、弹性体增韧、动态硫化等工艺可以提高氢氧化镁阻燃PP复合材料的力学性能。但前提是氢氧化镁表面处理合理、弹性体用量适当、 动态硫化工艺控制得当。齐兴国，黄兆阁，李荣勋，等.Mg(OH)2/PP和APP/PP阻燃复合材料的性能对比.塑料助剂，2007，61(1) :25 28.该文献报道了用氢氧化镁(Mg(OH)2)和聚丙烯(PP)共混来制备氢氧化镁阻燃PP复合材料。制备的氢氧化镁填充量为70份的氢氧化镁阻燃PP复合材料悬臂梁缺口冲击强度为7. 75KJ/m2，难以满足高抗冲产品的需要。陈晓浪，于杰，郭少云，等.表面改性对聚丙烯/纳米氢氧化镁复合材料性能的影响.高分子材料科学与工程，2006，22 (5) :170 174.该文献报道了一种用硅烷偶联剂表面处理氢氧化镁(硅烷偶联剂用量为氢氧化镁质量的2%)填充的氢氧化镁阻燃PP复合材料。当氢氧化镁填充量为100份时，未经改性的复合材料悬臂梁缺口冲击强度只有I. 4J/ m2,而经硅烷偶联剂改性的复合材料悬臂梁缺口冲击强度也仅为2. 3kJ/m2，材料表现出较大脆性。并且硅烷偶联剂成本相对较高，这也使制品缺乏经济性。因此，需要寻找更为经济实用的方法和工艺来制备力学性能好的氢氧化镁阻燃PP 复合材料
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，制备一种成本更低、综合力学性能更好， 具有高抗冲性能的氢氧化镁阻燃PP复合材料，以及氢氧化镁阻燃PP复合材料的制备方法。按质量份由下述组分组成
聚丙烯(简称PP)80氢氧化镁70 100微胶囊化红磷6~8乙烯-醋酸乙烯共聚物(简称EVA)20表面改性剂A0.5 0.7表面改性剂B0.5 0.7硫化剂0.6助硫化剂0.12其中，所述表面改性剂A为钛酸酯偶联剂，表面改性剂B为马来酸酐，硫化剂为2， 5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷(简称双25)，助硫化剂为硫黄。本发明还提供上述复合材料的制备方法，包括如下步骤①称取质量份为70 100份氢氧化镁、O. 5 O. 7份表面处理剂A、0. 5 O. 7份表面处理剂B ；②将①称取好的氢氧化镁、表面处理剂A —起加入高混机中，在80°C下混合30分钟后，加入①称取好的表面处理剂B，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化③称取80份聚丙烯、20份EVA、0. 6份硫化剂、O. 12份助硫化剂、6 8份微胶囊化
红磷；④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6 8份微胶囊化红磷、O. 6份硫化剂和
②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混3min,得混合熔体；⑤将③称取好的O. 12份的助硫化剂加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混lOmin，出料，即为改性复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料。相比于现有技术，本发明具有以下优点I.本发明所提供的复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，采用廉价的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为增韧剂来改善复合材料的韧性。2.本发明所提供的复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，通过对 PP/EVA/氢氧化镁/微胶囊化红磷共混物进行动态硫化处理来提高材料的综合机械性能。3.本发明所提供的复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料在制备过程中采用了独特的氢氧化镁表面处理工艺。首先用钛酸酯偶联剂作为表面处理剂，然后再加入马来酸酐进行二次表面处理。用马来酸酐作为表面处理剂不仅能够给氢氧化镁表面增加大量的活性基团，而且原料成本较低。4.本发明所提供的复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料制备方法简单，易于操作，成本低。
图I是实施例I中的复合材料的拉伸断面的扫描电镜照片，放大倍数为10000倍。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。如无特殊说明，本发明中所使用的密炼机(转矩流变仪)，型号 RM-200，哈博电气制造公司生产；高混机，型号SHR-10A，江苏白熊机械有限公司生产。本发明所使用的原料，聚丙烯来源于燕山石化有限公司，牌号为K7726 ;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物购于韩国韩华公司，牌号1528，VA含量28% ;氢氧化镁规格为5000目， 购于大连亚泰科技新材料有限公司；微胶囊化红磷，规格为1000目，购于济南泰兴精细化工有限公司；硫化剂(2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，简称双25)购于湖南以翔化工有限公司，分析纯；助硫化剂(硫黄)来源于临沂新盛化工厂，分析纯；马来酸酐 (MAH)，购于沈阳市试剂一厂，分析纯；本发明实施例中使用的钛酸酯偶联剂包括两种类型 单烷氧型钛酸酯偶联剂，牌号101，购于南京道宁化工公司；焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，牌号TM48，购于南京仪征天扬化工厂。本发明中使用下述仪器测试材料的性能，按GB/T 1040-2006标准在RG1-5型电子万能试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公司生产)上进行拉伸性能测试，试样尺寸为 140_X10_X4mm，测试速度为50mm/min ;按GB/T16420-1998标准在UJ-40型悬臂梁冲击试验机(河北省承德市材料试验机厂生产)上测定悬臂梁缺口冲击强度，试样尺寸为 70mmX IOmmX 4mm ;按GB/T3682-2000标准在XRZ-400型熔体流动速率测试仪(吉林大学仪器厂生产)上测定熔体流动速率，测试温度230°C，负载2. 16kg ;按GB/T9341-2008在 RG1-5型电子万能试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公司生产)上进行弯曲性能测试，试样尺寸为80mmX IOmmX 4mm,测试速度为2mm/min ;复合材料试样被拉断后,经喷金处理,采用 JSM-6460LV型扫描电子显微镜(日本电子公司生产)观测复合材料的断面形貌。本发明中使用GB 4609-84垂直燃烧测定判别标准判断复合材料阻燃性能。实施例I一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，按质量份由下述组分组成
聚丙烯80
氢氧化镁90
微胶囊化红磷6 8
乙烯-醋酸乙烯共聚物20
单烷氧型钛酸酯偶联剂(牌号101)0.7
马来酸酐0.7
双 250.6
硫黄0.12按如下方法制备①称取质量份为90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂、O. 7份马来酸酐；②将①称取好的氢氧化镁、钛酸酯偶联剂一起加入高混机中，在80°C下混合30分钟后，加入①称取好的马来酸酐，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化镁。③称取80份聚丙烯、20份EVA、0. 6份硫化剂、6份微胶囊化红磷、O. 12份助硫化剂；④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25和②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混 3min,得混合熔体；⑤将③称取好的硫黄加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混lOmin，出料， 即为复合材料。由图I可见，在复合材料断面处，仅模糊可见氢氧化镁的轮廓，并且氢氧化镁被聚合物基体牢牢包覆。表明经过表面处理的氢氧化镁同聚合物基体之间有很好的相容性。
组成
表I列出了复合材料的力学性能测试结果。
实施例2
一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无齒阻燃复合材料，按质量份由下述组分
聚丙烯80
氢氧化镁90
微胶囊化红磷6 8
乙烯-醋酸乙烯共聚物20
焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂(牌号0.7
TM48)
马来酸酐
0.7
双25
0.6
硫黄0.12按如下方法制备①称取质量份为90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂、O. 7份马来酸酐；②将①称取好的氢氧化镁、钛酸酯偶联剂一起加入高混机中，在80°C下混合30分钟后，加入①称取好的马来酸酐，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化镁。③称取80份聚丙烯、20份EVA、0. 6份硫化剂、6份微胶囊化红磷、O. 12份助硫化剂；④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25和②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混 3min,得混合熔体；⑤将③称取好的硫黄加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混lOmin，出料， 即为复合材料。
组成
表I列出了复合材料的力学性能测试结果。
实施例3
一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无齒阻燃复合材料，按质量份由下述组分
聚丙烯
80
氢氧化镁
90
微胶囊化红磷
6~8
乙烯-醋酸乙烯共聚物20
单烷氧型钛酸酯偶联剂(牌号101) 0.5
马来酸酐
0.7
双25
0.6
0.12
硫黄按如下方法制备
①称取质量份为90份氢氧化镁、O. 5份钛酸酯偶联剂、O. 7份马来酸酐；
②将①称取好的90份氢氧化镁、O. 5份钛酸酯偶联剂一起加入高混机中，在80°C 下混合30分钟后，加入①称取好的O. 7份马来酸酐，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化镁。③称取80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25、0. 12份硫黄；④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25和②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混 3min,得混合熔体；
IOmin,
组成
⑤将③称取好的O. 12份的硫黄加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混出料，即为复合材料。
表I列出了复合材料的力学性能测试结果。
实施例4
一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无齒阻燃复合材料，按质量份由下述组分
聚丙烯氢氧化镁微胶囊化红磷乙烯-醋酸乙烯共聚物
80
90
6~8
20
单烷氧型钛酸酯偶联剂(牌号101) 0.7
马来酸酐双25
0.5
0.6
0.12
硫黄按如下方法制备①称取质量份为90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂、O. 5份马来酸酐；②将①称取好的90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂一起加入高混机中，在80°C 下混合30分钟后，加入①称取好的O. 5份表面处理剂B，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化镁。③称取80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25、0. 12份硫黄；④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25和②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混 3min,得混合熔体；⑤将③称取好的硫黄加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混lOmin，出料， 即为复合材料。表I列出了复合材料的力学性能测试结果。
8
对比例I①称取质量份为90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂；②将①称取好的90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂一起加入高混机中，在80°C 下混合30分钟后，出料，得到经表面处理的氢氧化镁；③称取80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25、0. 12份硫黄；④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25和②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混 3min,得混合熔体；⑤将③称取好的O. 12份的硫黄加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混 IOmin,出料，即为复合材料。表I列出了复合材料的性能测试结果。对比例2①称取质量份为90份氢氧化镁、80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷、O. 6份双25和O. 12份硫黄一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混3min，得混合熔体；②将O. 12份的硫黄加入到①的混合熔体中，继续在密炼机中共混lOmin，出料，即为复合材料。表I列出了复合材料的性能测试结果。对比例3①称取质量份为90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂、O. 7份马来酸酐；②将①称取好的90份氢氧化镁、O. 7份钛酸酯偶联剂一起加入高混机中，在80°C 下混合30分钟后，加入①称取好的O. 7份马来酸酐，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化镁。③称取质量份为80份聚丙烯、20份EVA、6份微胶囊化红磷和②得到的经表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混13min，出料，即为复合材料。表I列出了复合材料的性能测试结果。对比例4称取质量份为90份氢氧化镁、6份微胶囊化红磷和100份聚丙烯，三种原料一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混13min，出料，即为复合材料。表I列出了复合材料的力学性能测试结果。表I
权利要求
1.一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，其特征在于按质量份由下述组分组成聚丙烯80氢氧化镁微胶囊化红磷乙烯-醋酸乙烯共聚物表面改性剂A 表面改性剂B 硫化剂70 100 6~8 200.5 0.7 0.5 0.7 0.6助硫化剂0.12其中，所述表面改性剂A为钛酸酯偶联剂，表面改性剂B为马来酸酐，硫化剂为2，5- 二甲基-2，5- 二(叔丁基过氧基)己烷，助硫化剂为硫黄。
2.如权利要求I所述复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤①称取质量份为70 100份氢氧化镁、O.5 O. 7份表面处理剂A、0. 5 O. 7份表面处理剂B ；②将①称取好的氢氧化镁、表面处理剂A—起加入高混机中，在80°C下混合30分钟后， 加入①称取好的表面处理剂B，继续混合20分钟后出料，得到经表面处理的氢氧化镁；③称取80份聚丙烯、20份EVA、0.6份硫化剂、O. 12份助硫化剂、6 8份微胶囊化红④将③称取好的80份聚丙烯、20份EVA、6 8份微胶囊化红磷、O.6份硫化剂和②得到的经过表面处理的氢氧化镁一起加入到温度为185°C，转速60r/min的密炼机中，共混 3min,得混合熔体；⑤将③称取好的O.12份的助硫化剂加入到④的混合熔体中，继续在密炼机中共混 IOmin,出料，即为改性复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料。
全文摘要
本发明涉及一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，由聚丙烯、氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯共聚物及硫化剂、助硫化剂组成。本发明的优点是制备了一种复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料，用特殊工艺对氢氧化镁进行了表面处理，并对复合材料进行了动态硫化加工，使得该复合改性氢氧化镁/聚丙烯高抗冲无卤阻燃复合材料具有成本低、氢氧化镁填充量高、综合力学性能好、冲击性能尤其高等特点，能用于电器产品、汽车部件等高端领域。
文档编号C08K3/02GK102604230SQ20121007713
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者吕枭枭, 夏英, 李婷婷, 王雪雯, 翁伟明 申请人:大连工业大学