CN108276664B - 墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强pp材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料及其制备方法，其包括如下重量份数的各组分：PP 100份；阻燃剂5‑20份；玻纤强化剂1‑5份；连续长玻璃纤维10‑30份；阻燃协效剂10‑20份；相容剂2‑10份；抗氧剂0.1‑1份；金属钝化剂0.1‑1份。其制备方法包括：S1、将部分PP与相容剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂加入到双螺杆挤出机A中经混炼后进入浸润模具中；将剩余部分PP与阻燃剂、阻燃协效剂加入到双螺杆挤出机B中经混炼后进入浸润模具中；S2、将连续长玻璃纤维从浸润模具中穿过并被浸润模具内熔融混合物浸润和包覆，得到混合物料；混合物料经冷却、干燥等后进行造粒。本发明复合材料具有更高抗冲击强度、更好高抗热性、高阻燃、高电绝缘性能等。

Description

墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料及其制备方法
技术领域
本发明涉阻燃增强PP及制备方法，具体地，涉及一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料及其制备方法。
背景技术
墙壁开关的质量决定其安全性，也直接影响家庭的用电安全。质量不好的墙壁开关在使用过程中经常会出现冒火花、短路的现象，很有可能导致触电和火灾的发生。所以，质量很重要，关于质量，首先要看它的材质，像一些知名品牌的墙壁开关插座外壳，安全可靠，还有良好的耐漏电、耐电压阻燃性、耐高温性、抗冲击性等性能的材料。
墙壁开关对材料的要求是：要具有高强度、高抗热性、高阻燃、高韧性、高电绝缘性能等。行业内常规选材方案是使用阻燃尼龙材、阻燃PC材料、阻燃PBT、阻燃ABS。随着材料技术的进步，近几年新兴起了一种插座材料，即高强度轻质环保阻燃聚丙烯PP，同样具备要具有高强度、高抗热性、高阻燃、高电绝缘性能，值得关注的是，该阻燃聚丙烯PP材料在高电绝缘性、耐漏电起痕、加工成型、轻质低密度、环保性方面都明显优于阻燃ABS、阻燃PC材料。而且该材料已经广泛地被公牛、罗格朗、西门子等国内知名插座品牌所使用。
然而，现有的连续长玻纤阻燃增强聚丙烯材料由于很难在生产增强长纤增强PP的过程中同时加入阻燃剂，因此，无法同时实现阻燃和增强。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，包括如下重量份数的各组分：
Figure BDA0001534280250000021
优选地，所述PP为均聚PP，熔融指数为100-200g/10min。本发明中选用均聚PP是为了使材料具有更高的强度。对于熔融指数，如果熔融指数低于100g/10min，树脂对玻纤的浸润会很差，而熔融指数高于200g/10min，材料的机械性能不佳。
优选地，所述阻燃剂为次磷酸铝阻燃剂。
优选地，所述玻纤强化剂为硅烷和钛酸酯的复配物。所述硅烷包括KH550；所述钛酸酯为YH270。
优选地，所述硅烷与钛酸酯为1:1复配。经验证，仅当硅烷与钛酸酯采用该配比时，材料的强度最高。
优选地，所述连续玻璃纤维为巨石集团生产的连续长玻璃纤维。
优选地，所述阻燃协效剂为MCA。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝PP聚合物。更优选地，所述相容剂为上海日之升公司生产的马来酸酐接枝PP聚合物，CMG9801。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
优选地，所述金属钝化剂为胺的羰基缩合物。
本发明还提供一种所述墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将部分PP与相容剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂加入到双螺杆挤出机A中，经双螺杆挤出机A混炼塑化后进入浸润模具A部分中；将剩余部分PP与阻燃剂、阻燃协效剂加入到双螺杆挤出机B中，经双螺杆挤出机B混炼塑化后进入浸润模具B部分中；
S2、将连续长玻璃纤维从浸润模具A部分中穿过并被浸润模具A部分内的熔融混合物料浸润和包覆；浸润模具A部分和浸润模具B部分中的物料在机头部分得以混合，得到混合物料；所述混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒样品。
优选地，步骤S1中，所述部分PP与剩余部分PP的质量比为7:3。
优选地，所述颗粒样品的尺寸为5-20mm的长颗粒。
优选地，所述双螺杆挤出机A的温度为260-330℃；所述双螺杆挤出机B的温度为200-220℃；所述浸润模具A部分的温度为280-330℃，所述浸润模具B部分的温度为220-240℃。在上述温度范围内，既有利于玻纤与阻燃剂材料的分散，又不会导致温度过高使得PP原料和阻燃剂的分解。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明同时实现阻燃和增强的效果。
2、本发明制备的复合材料具有更高的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度、更好的高抗热性、高阻燃、高电绝缘性能等，可以广泛用于开关插座等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
各实施例中，PP为市售均聚PP；阻燃剂为市售次磷酸铝阻燃剂；
玻纤强化剂为KH550和YH270 1:1的复配物；
相容剂为上海日之升自产马来酸酐接枝PP，CMG9801；
实施例1-5和对比例1-4
实施例1-5和对比例1-4分别提供了一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，具体的原料配方如下表1所示：
表1
Figure BDA0001534280250000031
Figure BDA0001534280250000041
表2
Figure BDA0001534280250000042
具体的制备步骤如下：将部分聚丙烯PP(占PP总添加质量的70％)、相容剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂按比例加入到双螺杆挤出机A中，经双螺杆挤出机A混炼塑化后再经模具A口进入浸润模具A部分中；将剩余部分聚丙烯PP(占PP总添加质量的30％)与阻燃剂、阻燃协效剂按照比例加入到双螺杆挤出机B中，经双螺杆挤出机B混炼塑化后再经模具B口进入浸润模具B部分中,同时连续长玻纤从浸润模具A部分中穿过并被浸润模具A部分内熔融的混合物浸润和包覆；浸润模具A部分和浸润模具B部分中的物料在机头部分得以混合，然后获得混合物料；所述获得混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机，经切粒机切粒后获得颗粒样品。
最终切成5-20mm长的长颗粒，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如下表3所示。连续长玻纤浸润模具的温度280-330℃。
表3
Figure BDA0001534280250000051
对比例5
本对比例提供了一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，具体的原料配方如表2所示，采用实施例1的配方；但其制备方法采用常规双螺杆浸压技术，具体包括：将聚丙烯PP、相容剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂按比例加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼塑化后再经模具口进入浸润模具中同时连续长玻纤从浸润模具中穿过并被模具内部熔融的物料混合物浸润和包覆，然后获得混合物料。
最终切成5-20mm长的长颗粒，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如下表4所示。连续长玻纤浸润模具的温度280-330℃。
表4
Figure BDA0001534280250000061
测试结果
根据对比例1-5及实施例1-5制得的样品，进行性能测试对比，采用ISO标准。测试性能对比如下表5和表6所示：
表5
Figure BDA0001534280250000062
表6
Figure BDA0001534280250000063
Figure BDA0001534280250000071
对比例1-2与实施例1相比采用了不同配比的玻纤强化剂，有拉伸强度和弯曲强度的数据可以看出，玻纤强化剂硅烷和钛酸酯的复配比例为1:1时，获得的材料机械强度最佳。
对比例3与实施例1相比采用了较低熔融指数的均聚PP，所获材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击、阻燃等性能均较差，这是由于较低融指的均聚PP材料的分子链过高，严重影响玻纤及阻燃剂在PP树脂基体中的分散。
对比例4与实施例2相比采用了较高熔融指数的均聚PP，所获材料的缺口冲击相对较差，机械强度也不佳，这是由于低分子量的PP，分子链段较短，分子间作用力弱，缠结性不强。
对比例5与实施例1相比，采用常规技术制备阻燃长玻纤增强PP材料，会导致阻燃剂在螺杆中分解，进一步导致PP树脂的降解，所获材料的力学性能和阻燃性能恶化严重。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
PP 100份
阻燃剂5-20份；
玻纤强化剂1-5份；
连续长玻璃纤维10-30份；
阻燃协效剂10-20份；
相容剂2-10份；
抗氧剂0.1-1份；
金属钝化剂0.1-1份；
所述玻纤强化剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的复配物；所述硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂为1:1复配；所述金属钝化剂为胺的羰基缩合物；所述PP为均聚PP，熔融指数为100-200g/10min；
其制备方法包括如下步骤：
S1、将部分PP与相容剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂加入到双螺杆挤出机A中，经双螺杆挤出机A混炼塑化后进入浸润模具A部分中；将剩余部分PP与阻燃剂、阻燃协效剂加入到双螺杆挤出机B中，经双螺杆挤出机B混炼塑化后进入浸润模具B部分中；
S2、将连续长玻璃纤维从浸润模具A部分中穿过并被浸润模具A部分内的熔融混合物料浸润和包覆；浸润模具A部分和浸润模具B部分中的物料在机头部分得以混合，得到混合物料；所述混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒样品。
2.根据权利要求1所述的墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，其特征在于,所述阻燃剂为次磷酸铝阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为MCA。
4.根据权利要求1所述的墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝PP聚合物。
5.根据权利要求1所述的墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
6.一种如权利要求1所述的墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强PP材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将部分PP与相容剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂加入到双螺杆挤出机A中，经双螺杆挤出机A混炼塑化后进入浸润模具A部分中；将剩余部分PP与阻燃剂、阻燃协效剂加入到双螺杆挤出机B中，经双螺杆挤出机B混炼塑化后进入浸润模具B部分中；
S2、将连续长玻璃纤维从浸润模具A部分中穿过并被浸润模具A部分内的熔融混合物料浸润和包覆；浸润模具A部分和浸润模具B部分中的物料在机头部分得以混合，得到混合物料；所述混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒样品。
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