CN108250654A - 一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂30‑65份，热塑性弹性体4‑10份，异形玻璃纤维10‑40份，阻燃剂15‑30份，相容剂1‑6份，润滑剂0.3‑1份，抗氧剂0.1‑0.6份。本发明的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，采用的双螺杆挤出机，比普通挤出机有更高的长径比，增加了加纤之前原料的塑化和分散，改善了排气效果，保证熔体对玻璃纤维有更好的浸润，改善了现有玻纤增强阻燃聚丙烯材料外观差的问题，同时解决了浮纤、留痕等问题导致的其它性能缺陷。

Description

一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地是涉及一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。
背景技术
聚丙烯(PP)由于具有优良的综合性能、化学稳定性、加工成型性能和相对低廉的价格等特点，被广泛运用于家用电器、新能源电池组件等领域。然而未经改性的聚丙烯存在拉伸强度、弯曲模量、硬度低，耐热性差，成型收缩大，易老化，易燃等缺点，严重影响了聚丙烯的使用范围。随着人们对火灾的危害性的重视，在很多家用电器和车用塑料中都提出了防火、阻燃的概念，人们加大投入了在增强阻燃PP材料方面的研究。现有的玻纤增强阻燃聚丙烯材料制备方法是将聚丙烯树脂、阻燃剂/协效剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、紫外线吸收剂和抗氧剂等进行混合，然后通过挤出机进行熔融，同时一定比例的玻纤从挤出机中间段加入，最后挤出切粒做成玻纤增强阻燃聚丙烯材料，能够应用于家用电器、新能源电池等要求耐热温度高、阻燃性好的零部件。
但是采用上述方法制备的玻纤增强阻燃聚丙烯中需要添加大量的阻燃剂才能够有较好的阻燃效果，但阻燃剂的加入使PP料在挤出机熔融段熔体存在大量的空穴，并且阻燃剂分散不良会出现大尺寸团聚颗粒，不利于后面对玻璃纤维的浸润，影响表面外观。因此，这种方法做出的产品外观较差，常常存在表面大量浮纤、流痕等外观问题，并且容易导致熔接痕强度低，表面喷涂性能差等问题，限制了这种PP材料的应用，尤其是对于外观要求高的外部件产品。
发明内容
本发明旨在提供一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：
进一步的，所述聚丙烯树脂为熔融指数为60g/10min-160g/10min的均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的任意一种或多种。
进一步的，所述热塑性弹性体为POE、EPDM、SEBS、EPR、EMA、EVA或EAA中的任意一种或多种。
进一步的，所述异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述异形玻璃纤维的截面为椭圆形，所述异形玻璃纤维的异形比为2-8，异形玻璃纤维相比于传统圆形截面的玻璃纤维，在熔体中具有更好的流动稳定性，降低不稳定流动导致的表面浮纤、流痕等外观问题。
进一步的，所述阻燃剂为溴/锑阻燃剂或氮/磷阻燃剂。
进一步的，所述相容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH或PE-g-MAH中的任意一种或多种。
进一步的，所述润滑剂为EBS、极性改性EBS、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙或PETS中的任意一种或多种。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1790、抗氧剂1076、DLTP或DSTP中的任意一种或多种。
一种上述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。
进一步的，所述双螺杆挤出机的长径比为48:1，所述异形玻璃纤维从第7-9温区加入，该处熔融温度设定为190℃-240℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速设定为300转/分钟-550转/分钟。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：本发明的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，采用的双螺杆挤出机，比普通挤出机有更高的长径比，增加了加纤之前原料的塑化和分散，改善了排气效果，保证熔体对玻璃纤维有更好的浸润，改善了现有玻纤增强阻燃聚丙烯材料外观差的问题，同时解决了浮纤、留痕等问题导致的其它性能缺陷。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂40份、热塑性弹性体6份、异形玻璃纤维30份、阻燃剂20份、相容剂3份、润滑剂0.6份和抗氧剂0.4份。
其中，聚丙烯树脂为熔融指数80g/10min的嵌段共聚PP；热塑性弹性体为POE；异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，异形玻璃纤维的截面为椭圆形，异形比为4；阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比3:1的混合物；相容剂为PP-g-MAH；润滑剂为EBS；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1:2的混合物。
一种上述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。双螺杆挤出机长径比为48:1，从第8温区加入，熔融温度从下料口到机头分别设定为180-200-220-220-220-200-200-190-190℃，螺杆转速设定为400转/分钟。
实施例2
本实施例的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂45份、热塑性弹性体4份、异形玻璃纤维20份、阻燃剂25份、相容剂5份、润滑剂0.5份和抗氧剂0.5份。
其中，聚丙烯树脂为熔融指数100g/10min的嵌段共聚PP；热塑性弹性体为EPDM；异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，异形玻璃纤维的截面为椭圆形，异形比为5；阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比4:1的混合物；相容剂为POE-g-MAH；润滑剂为氧化聚乙烯蜡；抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂DSTP按质量比1:1的混合物。
一种上述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。双螺杆挤出机长径比为48:1，玻纤从第7温区加入，熔融温度从下料口到机头分别设定为180-200-220-220-220-200-200-200-200℃，螺杆转速设定为500转/分钟。
实施例3
本实施例的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂35.6份、热塑性弹性体8份、异形玻璃纤维25份、阻燃剂28份、相容剂4份、润滑剂0.8份和抗氧剂0.6份。
其中，聚丙烯树脂为熔融指数65g/10min的均聚PP；热塑性弹性体为EVA；异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，异形玻璃纤维的截面为椭圆形，异形比为6；阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比4:1的混合物；相容剂为PE-g-MAH；润滑剂为硬脂酸；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和DSTP按质量比1：1：1的混合物。
一种上述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。双螺杆挤出机长径比为48:1，玻纤从第7温区加入，熔融温度从下料口到机头分别设定为180-200-230-230-230-210-210-200-200℃，螺杆转速设定为450转/分钟。
实施例4
本实施例的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂65份、热塑性弹性体4份、异形玻璃纤维10份、阻燃剂15份、相容剂6份、润滑剂0.3份和抗氧剂0.1份。
其中，聚丙烯树脂为熔融指数60g/10min的无规共聚PP；热塑性弹性体为EPR、EMA、EVA和EAA的混合物；异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，异形玻璃纤维的截面为椭圆形，异形比为2；阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比4:1的混合物；相容剂为POE-g-MAH；润滑剂为硬脂酸钙和PETS的混合物；抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂DLTP按质量比1:1的混合物。
一种上述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。双螺杆挤出机长径比为48:1，玻纤从第9温区加入，熔融温度从下料口到机头分别设定为180-200-220-220-220-200-200-200-200℃，螺杆转速设定为300转/分钟。
实施例5
本实施例的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂30份、热塑性弹性体10份、异形玻璃纤维40份、阻燃剂30份、相容剂1份、润滑剂1份和抗氧剂0.6份。
其中，聚丙烯树脂为熔融指数160g/10min的均聚PP；热塑性弹性体为EPDM和SEBS的混合物；异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，异形玻璃纤维的截面为椭圆形，异形比为8；阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比4:1的混合物；相容剂为PE-g-MAH；润滑剂为极性改性EBS和聚乙烯蜡的混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1790和DSTP按质量比1：1：1的混合物。
一种上述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。双螺杆挤出机长径比为48:1，玻纤从第7温区加入，熔融温度从下料口到机头分别设定为180-200-230-230-230-240-240-230-210℃，螺杆转速设定为550转/分钟。
对比例
本对比例的一种玻纤增强阻燃聚丙烯材料，按重量份数计包括以下组分：聚丙烯树脂40份、热塑性弹性体6份、玻璃纤维30份、阻燃剂20份、相容剂3份、润滑剂0.6份和抗氧剂0.4份。
其中，聚丙烯树脂为熔融指数70g/10min的嵌段共聚物PP；热塑性弹性体为POE；玻璃纤维截面为圆形，直径13微米；阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比3:1的混合物；相容剂为PP-g-MAH；润滑剂为PE蜡；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1:2的混合物。
一种上述的玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述玻纤增强阻燃聚丙烯材料。双螺杆挤出机长径比为40:1，玻纤从第5温区加入，熔融温度从下料口到机头分别设定为180-200-210-210-210-200-200-190-190℃，螺杆转速设定为400转/分钟。
分别将实施例1-5和对比例制备得到的产品注塑成360mm×100mm的制件，观察表面浮纤和流痕，结果显示，实施例1-5比对比例有较大改善。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：按重量份数计包括以下组分：
2.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为熔融指数为60g/10min-160g/10min的均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的任意一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述热塑性弹性体为POE、EPDM、SEBS、EPR、EMA、EVA或EAA中的任意一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述异形玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述异形玻璃纤维的截面为椭圆形，所述异形玻璃纤维的异形比为2-8。
5.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述阻燃剂为溴/锑阻燃剂或氮/磷阻燃剂。
6.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述相容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH或PE-g-MAH中的任意一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述润滑剂为EBS、极性改性EBS、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙或PETS中的任意一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1790、抗氧剂1076、DLTP或DSTP中的任意一种或多种。
9.一种如权利要求1所述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：先将聚丙烯树脂、热塑性弹性体、阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按重量份数用高速混合机混合均匀，然后从双螺杆挤出机的主喂料加入，同时，将异形玻璃纤维在双螺杆挤出机的中间段用喂料机加入，然后对挤出的样条过水冷却、吹干、切粒、均化后得到所述低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料。
10.如权利要求9所述的低浮纤玻纤增强阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的长径比为48:1，所述异形玻璃纤维从第7-9温区加入，该处熔融温度设定为190℃-240℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速设定为300转/分钟-550转/分钟。
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