无卤阻燃长玻纤pp复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料技术领域，具体一种无卤阻燃长玻纤PP复合材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 长玻璃纤维增强粒料指的是纤维单向排布的粒料，其纤维长度与粒料长度相等， 一般大于5mm。在国内，长玻纤的研究仍处于起步阶段，长玻纤一般用于改善高分子材料的 力学性能。聚丙烯树脂（PP)是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合制得，聚丙烯树 脂的优点在于密度低、价格便宜，并具有优良的耐化学腐蚀性、较好的机械性能、突出的耐 折叠性和良好的成型加工性能。作为典型的结晶型材料，其熔点在165Γ附近。
[0003] 长玻纤增强PP材料是具有高强度，高抗冲击性能，尺寸稳定好，是一种"强而韧" 的材料，PP在添加玻璃纤维增强后，大大提高其机械性能、耐热型和尺寸稳定性。在实际应 用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要 求。现有的PP聚合物通常阻燃性能较差，安全性低，限制了其在许多领域的应用；例如在 照明设备/汽车构造中的应用，PP聚合物必须满足非常苛刻的防火标准，为此只能通过加 入阻燃剂来增强产品的阻燃性能。同时，用长玻纤增强PP时，由于长玻纤的"灯芯效应"，更 是促进了PP树脂的燃烧。现有的PP、长玻纤产品为了达到较好的阻燃效果，均在其原料中 添加溴、氯等卤素阻燃剂，虽然阻燃效果优秀，但是燃烧时会产生烟雾大、毒性强的卤化氢 和其它含卤有机物，且燃烧时会产生二噁英，对人体危害极大。众所周知，卤系阻燃剂阻燃 的材料在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾，对环境、模具有污染、腐蚀作用，在许多 发达国家已经遭到禁用；大多数无卤阻燃剂虽然效果不错，但由于成本太高，使其很难在 国内推广使用。此外，这些阻燃剂对长玻纤的"灯芯效应"并无实质的缓解效果，且对高温 不耐受，在高温下容易分解而失效，无法从根本上解决长玻纤PP复合材料防火性能差的问 题。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明公开一种无卤素、阻燃性能优良的长玻纤PP复合材料。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现： 一种无卤阻燃长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括： 无碱长玻纤 10-20份； PP 50-70 份； 相容剂 2-6份； 抗氧剂 0. 3-0. 8份； 阻燃剂 0.11-1. 15份 所述无碱连续玻纤长度为6-12mm，直径为11-20μm;所述阻燃剂其原料按重量计包括 邻羟基苯甲醛1-6份、己二醇2-4份、三氧化二铁0. 01-0. 07份。
[0006] 所述PP可选用现有技术实现。所述相容剂、抗氧剂均可选用任一种适合PP树脂 的现有技术实现。本发明特别设计一种阻燃剂，其包含适量的邻羟基苯甲醛、己二醇、三氧 化二铁。邻羟基苯甲醛，别名水杨醛，常用于有机合成的原料。己二醇由丙酮缩合得到双丙 酮醇，再经液相加氢而得，是常用的有机溶剂。三氧化二铁为市售产品。发明人在研究中发 现，向长玻纤PP复合材料中添加三氧化二铁、邻羟基苯甲醛、己二醇时可以有效提高产品 的阻燃性能，在高温下复合材料仍不发生燃烧。尤其是，上述阻燃剂可以有效抑制复合材料 在燃烧时滴落。所述无碱连续玻纤优选长度为6-12mm，直径为11-20μπι。本发明的阻燃剂 对上述规格的长玻纤效果最为明显。
[0007] 进一步的，所述相容剂为ABS相容剂、所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168。
[0008] 上述相容剂和抗氧剂均为市售产品。
[0009] 优选的，所述无卤阻燃长玻纤ΡΡ复合材料还包括按重量计0. 2-0. 3份的热塑稳定 剂；所述热塑稳定剂包括按重量计1-3份的硫酸钠、0. 1-0. 4份氯化钙以及2-3份3wt%浓 度的盐酸。
[0010] 长玻纤PP复合材料在注塑时，由于模具的低温、PP和长玻纤的流动性、密度差异， 长玻纤容易与PP分离，导致成型的产品表面浮纤长玻纤，影响产品外观的同时，由于产品 表面的长玻纤聚集而硬脆、易碎，而产品内部长玻纤浓度低而容易受力变形。因此本发明 特别添加热塑稳定剂，在本发明长玻纤PP复合材料注塑时维持长玻纤、PP混合体系的稳定 性，防止熔融状态下长玻纤与PP分层，确保注塑产品的外观光滑和具备良好的力学性能。 以上效果有硫酸钠、氯化钙和盐酸协效产生。
[0011] 本发明同时提供一种制备所述无卤阻燃长玻纤PP复合材料的方法，包括如下步 骤： a. 制备阻燃剂：将邻羟基苯甲醛、己二醇、三氧化二铁采用水浴加热至80摄氏度，保温 120min； b. 热塑稳定剂的制备：将所述硫酸钠、氯化钙和盐酸混合，加热至50°C并保持20min; c. 按设定重量份将PP、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、热塑稳定剂加入高速混合器混合均匀 后加热至100~ll〇°C后冷却至35~40°C，然后加入设定重量份的无碱长玻纤，经混 炼、成型处理制得长玻纤增强PP复合材料。
[0012] 以上阻燃剂、热塑稳定剂的制备方法，有利于提高相容剂、热塑稳定剂效用的发 挥。本发明未详细说明的技术特征，均可选用现有技术实现。
[0013] 本发明特别设计一种阻燃剂添加至长玻纤PP复合材料中，其包含适量的邻羟基 苯甲醛、己二醇、三氧化二铁，可以有效提高产品的阻燃性能，在高温下复合材料仍不发生 燃烧、滴落，有效消除长玻纤的"灯芯效应"。本发明同时提供一种可进一步提高长玻纤PP 复合材料阻燃性能的制备方法。由于具备优秀的力学性能和阻燃性能，本发明提供的长玻 纤PP复合材料尤其适用于制备汽车零部件、电子产品原件等。
【具体实施方式】
[0014] 为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述： 实施例1 本实施例提供一种无卤阻燃长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括： 无碱长玻纤 17份； PP 65 份； 相容剂 4份； 抗氧剂 〇. 5份； 阻燃剂 0. 90份； 所述无碱连续玻纤长度为l〇mm，直径为15μm;所述阻燃剂其原料按重量计包括邻羟 基苯甲醛5份、己二醇3份、三氧化二铁0. 05份。
[0015] 进一步的，所述相容剂为ABS相容剂、所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168。
[0016] 更进一步的，所述无卤阻燃长玻纤PP复合材料还包括按重量计0.2份的热塑稳定 剂；所述热塑稳定剂包括按重量计2份的硫酸钠、0. 3份氯化钙以及3份3wt%浓度的盐酸。
[0017] 本实施例同时提供一种制备如上述无卤阻燃长玻纤PP复合材料的方法，包括如 下步骤： a. 制备阻燃剂：将邻羟基苯甲醛、己二醇、三氧化二铁采用水浴加热至80摄氏度，保温 120min； b. 热塑稳定剂的制备：将所述硫酸钠、氯化钙和盐酸混合，加热至50°C并保持20min; c. 按设定重量份将PP、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、热塑稳定剂加入高速混合器混合均匀 后加热至ll〇°C后冷却至35°C，然后加入设定重量份的无碱长玻纤，经混炼、成型处理制 得长玻纤增强PP复合材料。
[0018] 实施例2 本实施例提供一种无卤阻燃长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括： 无碱长玻纤 20份； PP 50 份； 相容剂 6份； 抗氧剂 〇. 3份； 阻燃剂 1. 15份； 所述无碱连续玻纤长度为6mm，直径为20μm;所述阻燃剂其原料按重量计包括邻羟基 苯甲醛1份、己二醇4份、三氧化二铁0. 01份。
[0019] 进一步的，所述相容剂为ABS相