CN102050988A - 一种阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：长玻璃纤维增强聚丙烯母粒40％～60％、阻燃母粒25％～40％、聚丙烯树脂13％～18％、功能助剂母粒1.5％～2.5％，所述阻燃母粒是由高密度聚乙烯与溴化环氧类阻燃剂及三氧化二锑类协效阻燃剂经130℃密炼机密炼后趁热经单螺杆挤出机挤出造粒制成。本发明产品不仅具有较好的阻燃性能，且具有较好的力学性能，可满足中低端市场对阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的性能要求；另外，本发明产品的制备工艺简单、成本较低，符合工业化生产要求，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明是涉及一种具有阻燃功能的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，属于改性聚丙烯复合材料技术领域。
背景技术
因长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有高强度、高刚度、高冲击强度、低翘曲蠕变小、抗动态疲劳性能好等优点，因此其已广泛应用于家用电器、汽车零部件、纺织工业等领域。随着长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料在家电及汽车领域的应用不断扩大，以及人们的安全意识的不断增强，这就对长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的阻燃性能提出了更高要求。
由于聚丙烯树脂熔体的粘度较大，浸渍困难，世界各大长玻纤增强热塑性塑料生产厂商研究工作的重点长期集中在浸渍技术方面，各种长玻璃纤维增强热塑性塑料的不同制备工艺的根本区别在于浸渍方法和浸渍工艺的不同。目前所采用的浸渍技术主要包括反应型浸渍工艺、溶剂浸渍工艺、粉末浸渍工艺、混杂编纺浸渍工艺以及熔融浸渍工艺，由于聚丙烯树脂熔体温度较高，分散困难以及生产工艺复杂等原因，因此现有的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备技术不能直接用于制备阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。虽然已有专利CN101418100A报道了一种无卤阻燃的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备技术，但因为无卤阻燃剂的成本很高，若将该技术使用于中低端市场的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，会存在性价比不高的缺陷问题，因此，研究一种适合于中低端市场的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有重要意义和必要性。
发明内容
本发明的目的是旨在提供一种适合于中低端市场的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，以克服现有技术所存在的上述缺陷和满足市场需求。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 40％～60％
阻燃母粒 25％～40％
聚丙烯树脂 13％～18％
功能助剂母粒 1.5％～2.5％
上述各组成的配比之和为100％；所述阻燃母粒是由高密度聚乙烯与溴化环氧类阻燃剂及三氧化二锑类协效阻燃剂经130℃密炼机密炼后趁热经单螺杆挤出机挤出造粒制成。
所述阻燃母粒中的高密度聚乙烯的含量是18wt％～32wt％，溴化环氧类阻燃剂的含量是50wt％～60wt％，三氧化二锑类协效阻燃剂的含量是18wt％～22wt％；所述阻燃母粒的用量优选为32wt％。
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒优选其中的聚丙烯和长玻璃纤维的含量均在40wt％～60wt％范围内。
所述功能助剂母粒优选由85wt％聚丙烯树脂和15wt％四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯经180℃、400rpm转速的挤出机挤出造粒制成。
本发明所述的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺如下：
A)将长玻璃纤维增强聚丙烯母粒、阻燃母粒、聚丙烯树脂和功能助剂母粒按配比加入高混机中，在室温下进行混合均匀；
B)将上述混合均匀的物料在80℃烘干5小时，然后利用塑料注射成型机进行注塑成型，注塑成型的工艺条件为：一区温度210～220℃，二区温度220～230℃，三区温度220～230℃，四区温度220～230℃，压力为30MPa～50MPa，速度为30～50mm/s。
与现有技术相比，本发明产品不仅具有较好的阻燃性能，且具有较好的力学性能，可满足中低端市场对阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的性能要求；另外，本发明产品的制备工艺简单、成本较低，符合工业化生产要求；因此，本发明的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明是如何实现的做进一步详细、清楚、完整地说明，所列实施例仅对本发明予以进一步的说明，并不因此而限制本发明。
实施例1
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 40％
阻燃母粒 40％
聚丙烯树脂 17.5％
功能助剂母粒 2.5％
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒是由金发科技股份有限公司生产，牌号为PP MB120H-7#，其中的聚丙烯和长玻璃纤维的含量均为50wt％；
所述阻燃母粒是由本发明人将中国石化扬子石油化工有限公司生产的高密度聚乙烯与韩国宇进生产的溴化环氧类阻燃剂CXB-2000H及常德辰州锑品有限公司生产的三氧化二锑类协效阻燃剂S-05N，经130℃密炼机密炼后趁热经单螺杆挤出机挤出造粒制成，阻燃母粒中的高密度聚乙烯的含量是18wt％、溴化环氧类阻燃剂的含量是60wt％、三氧化二锑类协效阻燃剂的含量是22wt％；
所述聚丙烯树脂是由中海壳牌石油化工有限公司生产，牌号为PP HP550R；
所述功能助剂母粒是由本发明人将中海壳牌石油化工有限公司生产的聚丙烯树脂PP HP550R和四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯经180℃、400rpm转速的挤出机挤出造粒制成，其中的聚丙烯树脂的含量为85wt％、四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的含量为15wt％。
所述的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺如下：
A)将长玻璃纤维增强聚丙烯母粒、阻燃母粒、聚丙烯树脂和功能助剂母粒按配比加入高混机中，在室温下进行混合均匀；
B)将上述混合均匀的物料在80℃烘干5小时，然后利用震德塑料机械有限公司生产的塑料注射成型机CJ80M3V进行注塑成型，注塑成型的工艺条件为：一区温度215℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，压力为30MPa，速度为30mm/s。
实施例2
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 50％
阻燃母粒 32％
聚丙烯树脂 16％
功能助剂母粒 2％
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒、阻燃母粒、聚丙烯树脂及功能助剂母粒均与实施例1中所述相同。
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺与实施例1中所述相同。
实施例3
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 55％
阻燃母粒 25％
聚丙烯树脂 18％
功能助剂母粒 2％
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒、阻燃母粒、聚丙烯树脂及功能助剂母粒均与实施例1中所述相同。
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺与实施例1中所述相同。
实施例4
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 60％
阻燃母粒 25％
聚丙烯树脂 13％
功能助剂母粒 2％
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒、阻燃母粒、聚丙烯树脂及功能助剂母粒均与实施例1中所述相同。
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺与实施例1中所述相同。
实施例5
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 50％
阻燃母粒 32％
聚丙烯树脂 16％
功能助剂母粒 2％
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒是由金发科技股份有限公司生产，牌号为PP MB120H-6#，其中的聚丙烯的含量为40wt％、长玻璃纤维的含量为60wt％；
所述阻燃母粒、聚丙烯树脂及功能助剂母粒均与实施例1中所述相同。
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺与实施例1中所述相同。
实施例6
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 60％
阻燃母粒 25％
聚丙烯树脂 13％
功能助剂母粒 2％
所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒是由金发科技股份有限公司生产，牌号为PP MB120H-3#，其中的聚丙烯的含量为60wt％、长玻璃纤维的含量为40wt％；
所述阻燃母粒、聚丙烯树脂及功能助剂母粒均与实施例1中所述相同。
本实施例的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺与实施例1中所述相同。
将上述各实施例所制试样进行以下性能测试：
拉伸性能：按ISO527-2进行测试，试样尺寸为150×10×4mm，拉伸速度为10mm/min；
弯曲性能：按ISO178进行测试，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；
悬臂梁无缺口冲击强度：按ISO179进行测试，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为2mm；
阻燃性能：按UL-94进行测试，试样尺寸为120×10×1.6mm和120×10×3.2mm。
材料的综合性能通过测试得到的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、IZOD无缺口冲击强度以及阻燃性能的数值进行评判。
实施例1～6所制得的试样性能测试结果见表1所示：
表1实施例1～6所制得的试样性能测试结果
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 无缺口冲击强度(KJ/m2) | 16.7 | 26.4 | 25.4 | 24.3 | 24.3 | 23.8 |
| 拉伸断裂强度(MPa) | 72.4 | 92.4 | 89.7 | 87.7 | 88.4 | 89.7 |
| 断裂伸长率(％) | 4.2 | 4.3 | 4.3 | 4.2 | 4.2 | 4.3 |
| 弯曲强度(MPa) | 100.2 | 119.3 | 115.7 | 112.2 | 111.3 | 109.5 |
| 弯曲模量(MPa) | 4936 | 4992 | 5103 | 5214 | 5178 | 5234 |
| 阻燃性能 | 1.0mmV-0 | 3.2mmV-0 | 1.6mmV-0 | 1.6mmV-0 | 3.2mmV-0 | 1.6mmV-0 |
由表1可见：当阻燃母粒的用量为32％时，所制备的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料不仅具有较好的阻燃性能，而且具备较高的力学性能。
Claims (5)
1.一种阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，其组成及各组成的重量百分比如下：
长玻璃纤维增强聚丙烯母粒 40％～60％
阻燃母粒 25％～40％
聚丙烯树脂 13％～18％
功能助剂母粒 1.5％～2.5％
上述各组成的配比之和为100％；所述阻燃母粒是由高密度聚乙烯与溴化环氧类阻燃剂及三氧化二锑类协效阻燃剂经130℃密炼机密炼后趁热经单螺杆挤出机挤出造粒制成。
2.根据权利要求1所述的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃母粒中的高密度聚乙烯的含量是18wt％～32wt％，溴化环氧类阻燃剂的含量是50wt％～60wt％，三氧化二锑类协效阻燃剂的含量是18wt％～22wt％。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，阻燃母粒的用量为32wt％。
4.根据权利要求1所述的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述长玻璃纤维增强聚丙烯母粒中的聚丙烯和长玻璃纤维的含量均在40wt％～60wt％范围内。
5.根据权利要求1所述的阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述功能助剂母粒是由85wt％聚丙烯树脂和15wt％四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯经180℃、400rpm转速的挤出机挤出造粒制成。
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