本发明涉及高分子组合物改性领域，具体涉及阻燃抗滴落聚丙烯改性，同时涉及其制备方法和应用。
背景技术：
pp(聚丙烯)材料相对于pc(聚碳酸酯)或者abs(丙烯腈(a)-丁二烯(b)-苯乙烯(s)共聚物)材料而言单价便宜，且密度低，因此当采用pp材料制作零部件时，系统成本比同规格的pc或abs低30％以上。因此pp近几年一直是电工产品替代pc或者abs用料的重点研究方向。作为墙壁开关底盒和压板，首先需要材料有良好的刚性，保证安装时底盒或者压板不变形；需要材料有良好的阻燃性，保证接线部位或插销插入插套过程中在高温或者打火的情况下底盒或者压板不着火或着火后离开引燃源能够快速熄灭，且燃烧部位不滴落；其次需要材料有良好的强度和韧性，在底盒运输及底盒和压板安装及拆卸过程中能够经受冲击载荷及固定拉力的考验。但pp材料本身比较软，弯曲模量小于1300mpa，需要添加如玻纤等填充剂增加刚性，但增加玻纤后，材料韧性下降明显，限制了pp材料在底盒和压板上的应用；此外pp分子链上只有c-h元素，容易燃烧，除添加阻燃剂外还需要添加抗滴落剂，成本昂贵。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种阻燃抗滴落效果良好，且成本较低、可用于电工产品零部件制造的聚丙烯改性材料。
本发明的技术方案是提供一种高抗冲、高刚性、阻燃抗滴落聚丙烯改性料，以重量份计，其原料组成包括：聚丙烯45-75份，阻燃剂6-18份，增强填料10-20份，表面亲油疏水处理的晶须0.5-8份，抗氧剂0.1-1份，相容剂1-6份，其中表面亲油疏水处理的晶须长度为100μm≥l≥65μm。
进一步地，还包括抗铜害剂0.1-0.8份。
进一步地，晶须为硫酸镁晶须或者硫酸钙晶须或者碳酸镁晶须中的一种或多种。
进一步地，晶须直径为1.2μm≥d≥0.7μm，长径比l/d≥45。
进一步地，阻燃剂为卤素阻燃剂、无卤阻燃剂氮系或磷系中的一种或者多种。
进一步地，增强填料优选为玻纤，且玻纤采用偶联剂对表面进行改性处理。
进一步地，抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或多种。
进一步地，抗铜害剂为n,n′-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。
进一步地，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)。
本发明还提供上述聚丙烯改性料的制备方法，步骤包括：
(1)按照配比称取原料；
(2)高速混合机混合原料，得到搅拌均匀的初混物；
(3)通过双螺杆挤出机将初混物熔融，挤出，造粒；双螺杆挤出机的加工温度为160-200℃，螺杆转速260-400r/min。
本发明的优点和有益效果：以聚丙烯为基体树脂，通过阻燃剂、增强填料、表面处理的晶须、抗氧剂、相容剂等各配料合理配比，获得力学性能、阻燃性能均良好的改性料；特别是在聚丙烯基体树脂中添加0.5-8份长度为100μm≥l≥65μm的晶须，且晶须经过表面改性处理，其与聚丙烯结合力良好，能够在聚丙烯基体树脂中形成“骨架”结构，起到固定基体树脂的作用，从而提高聚丙烯改性料的抗滴落阻燃性能，阻燃级别达到v0级；满足不需要单独添加昂贵的增韧剂和抗滴落剂即可得到满足电工产品如底盒和压板各项性能要求的低成本材料的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
针对高分子聚合物的阻燃、热学性能等改性，例如现有技术中有利用直径d<1.0微米、长度l在10-60微米、长径比l/d>30的碱式硫酸镁晶须代替传统的抗滴落剂，添加至高分子基材中，得到了阻燃级别达到v0的组合物。但是当应用到聚丙烯中时，其并没有考虑到聚丙烯材料本身偏软，当作为结构材料使用时，需要通过添加增强填料(例如玻璃纤维或有机纤维、石棉、或无机填料(如滑石粉、碳酸钙))来增加材料的刚性，由此也无法考虑到增强填料对聚丙烯材料韧性的影响，更加无法考虑到碱式硫酸镁晶须作为抗滴落剂对聚丙烯材料的力学性能的影响，对于材料的力学性能没有给出相应检测数据。
本发明以聚丙烯作为基体树脂，聚丙烯可以是均聚聚丙烯(pph)或共聚聚丙烯(ppb)，通过复合改性使得到的材料具备结构件需要的强度、韧性、绝缘性能等。其中磷氮系阻燃剂相对成本较低，但能够解决聚丙烯材料易燃烧、阻燃性能差的问题；增强材料的加入改善和提升聚丙烯材料模量低，解决制作成电工产品用低盒时偏软的问题；晶须加入在提升聚丙烯材料刚性的同时，避免玻纤等增强填料的加入量过大导致材料韧性急剧下降的问题，此外未表面处理的晶须，虽然也能够基本解决上述问题，但由于其亲水疏油，与有机聚丙烯分子链的结合力相对较弱，而经过处理后晶须具有亲油疏水能力，与聚丙烯基体树脂具有良好的浸润性，更好解决了材料由于加入增强填料导致的韧性急剧下降的问题，同时晶须本身具有抗滴落的作用，选择合适的晶须尺寸解决了聚丙烯材料在正常燃烧时滴落的问题，保证材料在灼热丝和垂直燃烧测试中不滴落。抗氧剂解决材料在注塑机料筒及螺杆中高温滞留或者产品在较高温度下使用时间较长而氧化分解及黄变问题；聚丙烯材料由于分子结构中具有侧甲基，导致铜离子存在时，铜离子作为催化剂在聚丙烯分子链中形成自由基，导致分子链快速降解，宏观上表现为聚丙烯制件脆裂，抗铜害助剂又称铜离子抑制剂，别名抗铜剂，化学名称n,n′双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，具有受阻酚和酰肼两种官能基团，受阻酚结构能阻止高分子材料受热氧老化；酰肼结构能对金属离子(如铜离子)进行络合反应，使其失去破坏作用，改善由于铜离子的催化作用而出现的过早老化现象，对于与铜线和铜端子接触的底盒部件起到保护作用。相容剂pp-g-mah，利用马来酸酐端浸润玻纤等增强填料，聚丙烯端和聚丙烯基料有良好相容性，特别能够保证相容性非常差的无机玻纤和有机聚丙烯之间形成偶联桥，有助于最大程度减小玻纤等增强填料加入后材料韧性的损失；上述配方中还可以添加钛白粉等颜料，以调节材料的颜色。
以下实施例和对比例中，玻纤改性方法为：高速搅拌玻纤，同时将硅烷偶联剂溶液慢慢加入并均匀分散在玻纤表面，其中硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.8％。晶须改性方法相同。
实施例1
本发明提供一种高抗冲、高刚性、阻燃抗滴落聚丙烯改性料，以重量份计，其原料组成包括：聚丙烯58.3份，红磷阻燃剂15份，改性玻纤15份，改性硫酸镁晶须5份，抗氧剂1680.3份，相容剂3份，抗铜害剂0.4份，钛白粉2份，其中晶须长度为100μm≥l≥65μm，直径为1.2μm≥d≥0.7μm，长径比l/d≥45。
将上述原料利用高速混合机混合后，将混合物喂入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为160-200℃，螺杆转速260-400r/min。控制该转速范围，可减轻转速对晶须长度的破坏，保证晶须长度在100μm>l>65μm范围内。
实施例2
本发明提供一种高抗冲、高刚性、阻燃抗滴落聚丙烯改性料，以重量份计，其原料组成包括：聚丙烯58.3份，红磷阻燃剂15份，改性玻纤12份，改性硫酸镁晶须8份，抗氧剂1680.3份，相容剂3份，抗铜害剂0.4份，钛白粉2份，其中晶须长度为100μm≥l≥65μm，直径为1.2μm≥d≥0.7μm，长径比l/d≥45。
制备方法同实施例1。
对比例1
一种聚丙烯改性料，以重量份计，其原料组成包括：聚丙烯58.3份，红磷阻燃剂15份，改性玻纤15份，普通硫酸镁晶须(即未经表面改性处理的晶须)8份，抗氧剂1680.3份，相容剂3份，抗铜害剂0.4份，钛白粉2份，其中晶须长度为100μm≥l≥65μm，直径为1.2μm≥d≥0.7μm，长径比l/d≥45。
制备方法同实施例1。
对比例2
一种聚丙烯改性料，以重量份计，其原料组成包括：聚丙烯58.3份，红磷阻燃剂15份，改性玻纤20份，抗氧剂1680.3份，相容剂3份，抗铜害剂0.4份，钛白粉2份。
制备方法同实施例1。
对比例3
一种聚丙烯改性料，以重量份计，其原料组成包括：聚丙烯58.3份，红磷阻燃剂15份，改性玻纤15份，改性硫酸镁晶须5份，抗氧剂1680.3份，相容剂3份，抗铜害剂0.4份，钛白粉2份，其中晶须长度为l＜65μm，直径1.2um>d>0.7um。
制备方法同实施例1。
对上述各实施例与对比例所得的材料进行检测，并对纯聚丙烯基料进行相同检测，结果如下：
由上述结果可知，表面亲油疏水处理后的晶须添加，可以明显改善聚丙烯材料由于添加玻纤后的冲击韧性下降的幅度。由对比例1可知，晶须表面处理与否对材料冲击韧性有明显的影响，对阻燃抗滴落性能也有明显影响，未表面处理的晶须有抗滴落效果但不能完全避免滴落，而如实施例1所示的添加表面处理后的晶须则完全不滴落。晶须的尺寸对材料的力学性能、耐热性能及阻燃抗滴落性能均有明显的影响，申请人意外发现，不同于现有技术中碱式硫酸镁晶须长度为10-60μm，当长度≥65μm的改性晶须添加至聚丙烯基体树脂时抗滴落阻燃性能和力学性能都得到改善，其中分析对抗滴落性能改善的原因是，晶须较长时，在燃烧过程中，晶须对pp材料的固定作用比较好，可以抑制燃烧过程中pp液化后的滴落，反之，固定作用较弱，因此会出现轻微滴落问题。此外，改性晶须与增强填料(如玻纤)形成复合增强体系，使聚丙烯改性料的刚性和韧性都能满足需求，与单纯玻纤增强聚丙烯材料相比，刚性提升至少70％的同时，保证材料的冲击韧性比单纯玻纤增强方案提升50％以上。
从实施例1和实施例2可知，当晶须含量超过5份后，对冲击韧性改善有限，对材料拉伸性能没有改善，而且晶须价格高，影响材料的成本。综合考虑力学性能，刚性、耐热性、阻燃性，实施例1为强度、刚性、韧性及阻燃性能平衡的最优方案。
本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符合高分子组合物改性领域的市售产品。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。