CN102993564A - 阻燃材料及其制备方法以及汽车发动机装饰罩 - Google Patents

阻燃材料及其制备方法以及汽车发动机装饰罩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了阻燃材料及其制备方法以及汽车发动机装饰罩。阻燃材料的制备方法包括：将高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到85-95℃时加入10-30％wt的助剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；向所述有机蒙脱土中加入20-30％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌5-10min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；将所述纳米有机母粒与聚丙烯按照5-8％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述阻燃材料。测试表明，本发明的阻燃材料比现有阻燃聚丙烯复合材料的力学性能够提高50％以上。本发明的阻燃材料不但阻燃性能有所提高，而且增加了抗老化性能，因此特别适用于制备汽车发动机装饰罩。

Description

阻燃材料及其制备方法以及汽车发动机装饰罩
技术领域
本发明涉及阻燃材料，具体涉及阻燃材料及其制备方法以及汽车发动机装饰罩。
背景技术
发动机是汽车的心脏，一般情况下置于机舱内的发动机都装有一个发动机装饰罩，既能遮挡灰尘保护发动机，又能使机舱布置显得紧凑、美观。传统的发动机装饰罩是由矿物填充的聚丙烯材料做成，但在发动机舱高温的工作环境里，受高温的热辐射影响，普通的聚丙烯材料很容易老化变脆，并且由于发动机装饰罩与发动机的距离较近，要求其能够承受高温且具有一定的阻燃性能。通过添加传统的阻燃剂可以使聚丙烯材料具有一定的阻燃性，但传统阻燃剂含溴，不环保，已被限制使用。目前，已有关于无卤素阻燃聚丙烯及其制备方法的记载，如中国发明专利（申请号：200510040986.6）公开了一种“无卤素阻燃聚丙烯及制备方法”，中国专利申请（申请号：201110263574.4）公开了一种“高熔指无卤阻燃聚丙烯及其制备方法”，但上述现有技术将蒙脱土和聚丙烯复合的方式没有使蒙脱土与聚丙烯较好地融合，导致复合材料的机械性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种阻燃材料及其制备方法，该阻燃材料尤其适合于制备汽车发动机装饰罩。
为了实现上述目的，本发明提供了一种阻燃材料的制备方法，包括：
将高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到85-95℃时加入10-30％wt的助剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；
向所述有机蒙脱土中加入20-30％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌5-10mi n后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将所述纳米有机母粒与聚丙烯按照5-8％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述阻燃材料。
在本发明中，高速搅拌机的转速可以在2000-3000r/min之间。低速搅拌机的转速可以在300-400r/min之间。
本发明中的助剂包括相容剂、抗氧剂、偶联剂和插层剂中的一种或多种。所述相容剂可以为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂，所述偶联剂可以为钛酸酯偶联剂，所述插层剂可以为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）。
在本发明中，所述高纯蒙脱土是指蒙脱土中蒙脱石的含量在98％以上。高纯蒙土的粒度可选在2000-3500目之间。在优选的实施例中，所述高纯蒙脱土的粒径为3000目，白度为98％以上。
所述高剪切双螺杆挤出机的转速可以为300-400转/分，温度可以为180-230℃。
所述低剪切双螺杆挤出机的转速可以为200-300转/分，温度可以为180-230℃。
本发明还包括一种阻燃材料，根据上述的制备方法制成。
本发明也还包括一种汽车发动机装饰罩，所述汽车发动机装饰罩是将上述的阻燃材料经注塑成型制得。
本发明利用了蒙脱土天然的片层结构，将具有刚性和阻燃的蒙脱土均匀分散到聚丙烯树脂中，形成纳米复合材料，纳米级的无机片层阻断了材料燃烧时氧气的进入，大大降低了聚丙烯的燃烧速率，起到了阻燃作用。蒙脱土的加入可以使有机高分子材料兼具无机材料和有机材料的双重特性，能够增加聚丙烯材料的刚性和抗老化性能。但由于蒙脱土层间有大量无机离子，对有机化合物呈疏性，所以需要先将蒙脱土进行有机化处理，再与聚丙烯材料混合形成复合材料。现有技术中将蒙脱土和聚丙烯复合的方式没有使蒙脱土与聚丙烯很好地融合，导致复合物的机械性能不佳，而本发明的方法能够使有聚丙烯与无机蒙脱土得到很好地融合。测试表明，本发明的阻燃材料比现有阻燃聚丙烯复合材料的力学性能够提高50％以上。本发明的阻燃材料不但阻燃性能也有所提高，而且增加了抗老化性能，特别适用于制备汽车发动机装饰罩。
具体实施方式
下面通过具体实施例阐述本发明的内容。本领域技术人员可以理解，以下举例示出的仅用于解释本发明而非用于对其作出任何限制。
实施例1
将粒径为3000目、白度为98％的高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到85℃时加入2％wt的马来酸酐接枝相容剂、3％wt的钛酸酯偶联剂、3％wt的受阻酚类抗氧剂以及2％wt的十六烷基三甲基溴化铵插层剂继续搅拌得到有机蒙脱土；
向上述有机蒙脱土中加入20％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌5min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，高剪切双螺杆挤出机的转速为300转/分，温度为180℃，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将上述纳米有机母粒与聚丙烯按照5％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，低剪切双螺杆挤出机的转速为200转/分，温度为180℃，得到阻燃材料。
实施例2
将粒径为2500目的高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到95℃时加入10％wt的马来酸酐接枝相容剂、5％wt的钛酸酯偶联剂、5％wt的受阻酚类抗氧剂以及10％wt的十六烷基三甲基溴化铵插层剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；
向上述有机蒙脱土中加入25％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌10min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，高剪切双螺杆挤出机的转速为350转/分，温度为200℃，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将上述纳米有机母粒与聚丙烯按照8％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，低剪切双螺杆挤出机的转速为300转/分，温度为230℃，得到阻燃材料。
实施例3
将粒径为3000目、白度为98.5％的高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到90℃时加入3％wt的马来酸酐接枝相容剂、9％wt的钛酸酯偶联剂、6％wt的受阻酚类抗氧剂以及5％wt的十六烷基三甲基溴化铵插层剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；
向上述有机蒙脱土中加入30％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌5min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，高剪切双螺杆挤出机的转速为400转/分，温度为230℃，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将上述纳米有机母粒与聚丙烯按照6％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，低剪切双螺杆挤出机的转速为250转/分，温度为200℃，得到阻燃材料。
实施例4
将粒径为3000目、白度为99％的高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到90℃时加入5％wt的马来酸酐接枝相容剂、5％wt的钛酸酯偶联剂、5％wt的受阻酚类抗氧剂以及5％wt的十六烷基三甲基溴化铵插层剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；
向上述有机蒙脱土中加入25％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌8min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，高剪切双螺杆挤出机的转速为350转/分，温度为200℃，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将上述纳米有机母粒与聚丙烯按照8％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，低剪切双螺杆挤出机的转速为300转/分，温度为230℃，得到阻燃材料。
实施例5
将粒径为3500目、白度为99％的高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到95℃时加入7％wt的马来酸酐接枝相容剂、7％wt的钛酸酯偶联剂、7％wt的受阻酚类抗氧剂以及7％wt的十六烷基三甲基溴化铵插层剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；
向上述有机蒙脱土中加入20％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌10min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，高剪切双螺杆挤出机的转速为300转/分，温度为230℃，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将上述纳米有机母粒与聚丙烯按照6％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，低剪切双螺杆挤出机的转速为300转/分，温度为200℃，得到阻燃材料。
表1给出了按照本发明的方法制备的阻燃材料的物理性能测试结果。从表1可知，采用本发明的方法所制备的阻燃材料具有较好的力学性能，如拉伸强度30Mpa以上，弯曲强度40Mpa以上，弯曲模量2000Mpa以上，冲击强度50J/m以上，断裂伸长率130％以上。与无机阻燃剂与聚丙烯直接混合得到的聚丙烯复合材料相比，力学性能提高了50％以上。从表1还可以看出本发明还具有良好的阻燃性，阻燃等级达UL94-VO级。因此，本发明的阻燃材料特别适用于制备汽车发动机装饰罩。与现有技术中制备发动机装饰罩的方法类似，将上述制备的阻燃材料经注塑成型即可制得本发明的汽车发动机装饰罩。
表1本发明阻燃材料的物理性能
Figure BDA00002496537400051

Claims (8)

1.一种阻燃材料的制备方法，包括：
将高纯蒙脱土在高速搅拌机中高速搅拌，当高纯脱蒙土的温度达到85-95℃时加入10-30％wt的助剂，继续搅拌得到有机蒙脱土；
向所述有机蒙脱土中加入20-30％wt的聚丙烯，在低速搅拌机中低速搅拌5-10min后，在高剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，得到高含量蒙脱土的纳米有机母粒；
将所述纳米有机母粒与聚丙烯按照5-8％wt的比例混合后，在低剪切双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述阻燃材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括相容剂、抗氧剂、偶联剂和插层剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述插层剂为十六烷基三甲基溴化铵。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高纯蒙脱土的粒径为3000目，白度为98％以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高剪切双螺杆挤出机的转速为300-400转/分，温度为180-230℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低剪切双螺杆挤出机的转速为200-300转/分，温度为180-230℃。
7.一种阻燃材料，根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得。
8.一种汽车发动机装饰罩，其特征在于，所述汽车发动机装饰罩是将权利要求7所述的阻燃材料经注塑成型制得。
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