CN103396612B - 微电机外壳用改性聚丙烯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微电机外壳用改性聚丙烯材料，由下述重量百分比的组分制成：聚丙烯25%～45%；玻璃纤维25%～35%；相容剂3%～7%；复合润滑分散剂3%～7%；复合无卤阻燃剂20%～40%；抗氧剂0.1%～1%。所述的复合无卤阻燃剂由有机硅树脂、纳米级三氧化二锑以及聚磷酸铵、按照1∶（1～5）∶（2～10）的重量比组成；所述的复合润滑分散剂由光亮润滑剂TAS-2A、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡按照1∶（1～3）∶（1～5）∶（1～7）的重量比组成。本发明的聚丙烯材料在具有较好的阻燃性的同时，还具有较高的力学性能，完全适用于制备微电机外壳。

Description

微电机外壳用改性聚丙烯材料
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种微电机外壳用改性聚丙烯材料。
背景技术
微电机，全称“微型电动机”，是指直径小于160mm或者额定功率小于750W的电机。微电机常用于控制系统或传动机械负载中，用于实现机电信号或者能量的检测、解析运算、放大、执行或者转换等功能。
微电机虽然体积较小，但是其组成与普通电机差不多，包括外壳、转子、定子、换向器、电刷等等，其中微电机外壳要求力学性能高、电绝缘性能好、阻燃性好。
中国专利文献CN102558782A公开了一种增强阻燃PET专用料，该文献通过向PET中加入增强剂玻璃纤维、增容剂PP-g-MAH以及阻燃剂，从而解决了PET材料强度低、成型收缩率大、易燃的缺点，该专用料适用于微电机集电器、小型直流电机的线圈框架、大型线圈骨架、分流器、开关或配电装置的零件和外壳、照明灯插座、发动机真空泵壳体、发动机凸轮盖和闸、风挡刮水器马达外壳和托架、门把手等。采用PET材料存在以下不足：（1）价格相对较高；（2）电绝缘性能不佳；（3）成型工艺复杂，加工性能较差。
聚丙烯作为一种通用塑料，具有加工性能优良、价格低廉等优点，尤其是具有优异的电绝缘性能。但是其易燃，而且力学性能不理想，特别是加入阻燃剂后力学性能更差，从而限制了其在一些领域（如微电机外壳）上的应用。
目前尚未发现采用（改性）聚丙烯材料制备微电机外壳的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种在具有较好的阻燃性能的同时，具有较高的力学性能的微电机外壳用改性聚丙烯材料。
实现本发明目的的技术方案是：一种微电机外壳用改性聚丙烯材料，由下述重量百分比的组分制成：聚丙烯25%～45%；玻璃纤维25%～35%；相容剂3%～7%；复合润滑分散剂3%～7%；复合无卤阻燃剂20%～40%；抗氧剂0.1%～1%。
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯，其平均分子量为20000～50000。
所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，其长度为3mm～30mm。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述的抗氧剂为抗氧剂168或者抗氧剂1010。
所述的复合润滑分散剂由光亮润滑剂TAS-2A、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡按照1∶（1～3）∶（1～5）∶（1～7）的重量比组成；优选由光亮分散润滑剂TAS-2A、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡按照1∶2∶3∶4的重量比组成。所述的光亮润滑剂TAS-2A来源于苏州兴泰国光化学助剂有限公司，其主要成分为亚乙基双脂肪酸酰类化合物。
所述的复合无卤阻燃剂由有机硅树脂、纳米级三氧化二锑以及聚磷酸铵、按照1∶（1～5）∶（2～10）的重量比组成；优选由有机硅树脂、纳米级三氧化二锑以及聚磷酸铵按照1∶3∶6的重量比组成。
本发明具有的积极效果：（1）本发明采用有机硅树脂、纳米级三氧化二锑以及聚磷酸铵按照一定的重量比组成复合无卤阻燃剂，一方面保证改性聚丙烯材料中不含卤素，对环境无害；另一方面三种阻燃剂存在良好的阻燃协同作用，使得本发明的改性聚丙烯材料具有较好的阻燃性能。（2）通常来讲，三氧化二锑与非卤系阻燃剂的复配效果不及与卤系阻燃剂的复配效果，但是本发明却发现其与有机硅树脂以及聚磷酸铵复配效果十分理想；而且采用粒径较小的纳米级三氧化二锑还能起到填充剂的作用，有利于提高改性聚丙烯材料的力学性能。聚磷酸铵与聚丙烯具有良好的亲和力，有利于改善熔体的流动性，进一步改善改性聚丙烯材料的力学性能。而有机硅树脂对改性聚丙烯材料的力学性能有一定的影响，因此其用量限制在阻燃剂总重量的10%以下，最大限度地降低其影响。（3）本发明采用光亮分散润滑剂TAS-2A、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡按照一定的重量比组成复合润滑分散剂，其中光亮分散润滑剂TAS-2A可以显著提高改性聚丙烯材料的力学性能，尤其是抗缺口冲击强度和弯曲强度；而聚乙烯蜡的加入能有效降低加工中的熔体流动阻力，提高改性聚丙烯材料的力学性能，同时还有利于复合无卤阻燃剂均匀分散于材料中，提高改性聚丙烯材料的阻燃性。（4）经过上述改性使得本发明的改性聚丙烯材料在具有较好的阻燃性的同时，还具有较高的力学性能，完全适用于制备微电机外壳。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的微电机外壳用改性聚丙烯材料由下述组分制成：
69g的均聚聚丙烯，其平均分子量为30000。
60g的短切玻璃纤维，其长度为12mm。
10g作为相容剂的马来酸酐接枝聚丙烯。
10g的复合润滑分散剂；由0.5g的来源于苏州兴泰国光化学助剂有限公司的光亮润滑剂TAS-2A、1g的乙撑双硬脂酰胺、1.5g的硬脂酸锌以及2g的聚乙烯蜡组成。
50g的复合无卤阻燃剂；由5g的有机硅树脂、15g的纳米级三氧化二锑以及30g的聚磷酸铵组成。
1g作为抗氧剂的抗氧剂1010。
该微电机外壳用改性聚丙烯材料的制备方法是：将上述各组分按照配方倒入高速混合机中混合（也可以先将除短切玻璃纤维外的其他组分按照配方倒入高速混合机中混合，期间在线加入短切玻璃纤维），然后出料冷却，接着送入双螺杆挤出机中熔融挤出，最后经冷却、造粒得到。
（实施例2～实施例5）
各实施例与实施例1基本相同，不同之处在于复合润滑分散剂的组成，具体见表1。
表1
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
TAS-2A 0.5g 0.5g 0.5g 1g 0.5g
乙撑双硬脂酰胺 1g 0.5g 1.5g 1.5g 2g
硬脂酸锌 1.5g 0.5g 2.5g 2g 1.5g
聚乙烯蜡 2g 0.5g 3.5g 2.5g 1g
（实施例6～实施例9）
各实施例与实施例1基本相同，不同之处在于复合无卤阻燃剂的组成，具体见表2。
表2
  实施例1 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
有机硅树脂 5g 10g 15g 5g 5g
纳米级三氧化二锑 15g 15g 15g 5g 45g
聚磷酸铵 30g 20g 30g 50g 10g
（对比例1～对比例5）
各对比例与实施例1基本相同，不同之处在于润滑分散剂的组成，具体见表3。
表3
  对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
TAS-2A - - 5g - -
乙撑双硬脂酰胺 - 1.5g   - 2g
硬脂酸锌 2g - - 3g -
聚乙烯蜡 3g 3.5g - - 2g
其它润滑分散剂 - - - 固体石蜡2g 液体石蜡1g
（对比例6～对比例10）
各对比例与实施例1基本相同，不同之处在于阻燃剂的组成，具体见表4。
表4
  对比例6 对比例7 对比例8 对比例9 对比例10
有机硅树脂 50g - - 23g -
纳米级三氧化二锑 - 50g -   25g
聚磷酸铵 - - 50g   -
其它阻燃剂 - - - 氢氧化镁27g 氢氧化铝25g
（应用例）
将实施例1～实施例9的改性聚丙烯材料制成微电机外壳，并测试其性能，结果见表5。
（对比应用例）
将对比例1～对比例10的改性聚丙烯材料制成微电机外壳，并测试其性能，结果仍见表5。
表5
  拉伸强度/MPa 弯曲强度/MPa 弯曲模量/MPa 断裂伸长率/% 缺口冲击强度/KJ·m-2 无缺口冲击强度/KJ·m-2 氧指数/% UL-94垂直燃烧等级
实施例1 58.5 83.3 5388 5.8 9.8 38 38 V-0
实施例2 57.3 80.9 5267 5.1 8.5 33 36 V-0
实施例3 57.6 80.3 5306 5.0 7.9 34 36 V-0
实施例4 57.2 80.6 5318 5.2 8.2 33 35 V-0
实施例5 57.1 81.1 5297 5.1 7.7 34 36 V-0
实施例6 58.0 81.6 5342 5.5 9.1 36 32 V-1
实施例7 57.9 81.5 5367 5.3 9.6 36 30 V-1
实施例8 58.2 82.2 5358 5.4 9.3 35 31 V-1
实施例9 58.1 82.3 5332 5.5 8.8 36 30 V-1
对比例1 51.3 73.1 5267 3.8 7.2 26 32 V-1
对比例2 50.7 73.6 5244 4.1 7.5 27 32 V-1
对比例3 52.3 73.5 5238 3.9 6.9 26 30 V-1
对比例4 49.3 73.2 5227 4.3 7.4 27 31 V-1
对比例5 49.2 73.3 5257 4.0 7.1 28 30 V-1
对比例6 54.8 75.3 5306 5.2 8.1 30 26 V-2
对比例7 56.2 75.4 5302 4.9 7.6 29 27 V-2
对比例8 54.7 75.1 5291 4.8 8.0 31 26 V-2
对比例9 55.3 76.2 5287 5.0 7.8 30 27 V-2
对比例10 55.3 75.0 5288 4.8 8.1 29 28 V-2
由表5可以明显看出，采用本发明的复合润滑分散剂可以明显提高材料的力学性能，而采用本发明的复合无卤阻燃剂既可以有效改善材料的阻燃性能，还能够进一步提供材料的力学性能。

Claims (6)

1.一种微电机外壳用改性聚丙烯材料，其特征在于由下述重量百分比的组分制成：
聚丙烯25%～45%；
玻璃纤维25%～35%；
相容剂3%～7%；
复合润滑分散剂3%～7%；所述的复合润滑分散剂由光亮润滑剂TAS-2A、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡按照1∶（1～3）∶（1～5）∶（1～7）的重量比组成；所述的光亮润滑剂TAS-2A来源于苏州兴泰国光化学助剂有限公司；
复合无卤阻燃剂20%～40%；所述的复合无卤阻燃剂由有机硅树脂、纳米级三氧化二锑以及聚磷酸铵按照1∶（1～5）∶（2～10）的重量比组成；
抗氧剂0.1%～1%。
2.根据权利要求1所述的微电机外壳用改性聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯，其平均分子量为20000～50000。
3.根据权利要求1所述的微电机外壳用改性聚丙烯材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，其长度为3mm～30mm。
4.根据权利要求1所述的微电机外壳用改性聚丙烯材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的微电机外壳用改性聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂168或者抗氧剂1010。
6.根据权利要求1所述的微电机外壳用改性聚丙烯材料，其特征在于：所述的复合无卤阻燃剂由有机硅树脂、纳米级三氧化二锑以及聚磷酸铵按照1∶3∶6的重量比组成。
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