CN108864562A - 聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及挤出浸渍方法生产长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯材料领域,公开了一种聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法。该聚丙烯组合物包含:聚丙烯40~70重量份,连续玻璃纤维15~35重量份,阻燃剂8~20重量份,抗静电剂4~15重量份,增容剂1~10重量份,润滑剂0.3~2重量份和加工助剂0.1~2重量份;其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上;所述润滑剂为有机硅化合物。该组合物可以通过挤出浸渍方法制备同时具有阻燃、抗静电、增强的聚丙烯。
Description
技术领域
本发明涉及挤出浸渍方法生产长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯材料领域,具体地,涉及聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品。
背景技术
聚丙烯作为最广泛使用的商用聚合物之一,具有重量轻、耐化学品、耐腐蚀等优点,常被生产成管材、板材、薄膜等,广泛应用于农业、建筑、电子电器、包装等领域。但聚丙烯的极限氧指数只有18,属于易燃材料,且聚丙烯的高绝缘性,使得其表面电阻率高达1016Ω,导致表面容易发生静电积累,从而可能妨碍生产、损坏电子设备、产生经电火花导致爆炸等事故,极大限制了聚丙烯在煤矿、电子电器、化工生产、产品运输等诸多领域的应用。
通过添加阻燃剂、抗静电剂等共混后改性提高聚丙烯的阻燃抗静电性能成为研究热点。
CN103160027A公开了一种V-0阻燃抗静电聚丙烯材料,由包含以下重量份的组分制成:聚丙烯数值23-80.6,溴类阻燃剂12-14,阻燃协效剂3-5,阻燃母粒3-6,抗静电填料1-20,抗氧剂0.1-1,润滑剂0.3-1。通过添加阻燃剂、抗静电填料等提高聚丙烯材料的阻燃和抗静电效果。但该发明没有解决材料的强度增强。
CN104804356A公开了一种阻燃抗静电组合物,含有丙烯基聚合物、阻燃剂和抗静电剂,其中,所述丙烯基聚合物为丙烯均聚物和丙烯嵌段共聚物中的至少一种与丙烯无规共聚物的组合。提高聚丙烯材料的阻燃和抗静电效果。但该发明没有解决材料的强度增强。
CN102516667A公开了一种无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯材料,以重量百分比计,所述聚丙烯材料的原料配方包括:聚丙烯49-88.8%,热稳定剂0.1-0.5%,润滑剂0.1-0.5%,无卤阻燃剂5-20%,玻纤相容剂1-5%和长玻璃纤维5-25%,其中,所述聚丙烯为熔体流动速率在50-100g/10min之间的超高流动性聚丙烯。该材料的制备方法为分步成型:先将部分聚丙烯与玻纤相容剂进行挤出塑化,然后与长玻纤熔融共混成为长度为10-13mm的长玻璃纤维母粒;再将剩余的聚丙烯、热稳定剂、润滑剂和无卤阻燃剂熔融共混为无卤阻燃母粒;最后将长玻璃纤维母粒与无卤阻燃母粒混合均匀得到无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯材料。该发明提供的材料中没有涉及加入抗静电剂,而使用抗静电剂时不容易与长玻璃纤维(可以简称为长玻纤)相容。另外该发明的方法中,分别制备长玻璃纤维母粒(含有长玻璃纤维、聚丙烯、玻纤相容剂)与无卤阻燃母粒(含有聚丙烯、热稳定剂、润滑剂和无卤阻燃剂),使用时将两种母粒直接注塑制件。但是这样不利于聚丙烯基材中各添加组分的分散,更不能启示如何加入抗静电剂。
目前需要聚丙烯既具有阻燃抗静电性能,又要有增强的力学性能,如提高刚性和缺口冲击强度。但是抗静电剂的加入,如炭黑等易形成物理缠结网络,增加配方体系的粘度,不适合于对流动性要求较高的长玻纤挤出浸渍成型工艺。因此,需要提供一种适合于提供同时具备阻燃抗静电和增强性能的聚丙烯材料和方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决长玻纤增强的聚丙烯材料不容易同时获得阻燃、抗静电性能的问题,提供了聚丙烯组合物、增强阻燃抗静电聚丙烯及其制备方法和制品。本发明可以实现长玻纤填充聚丙烯时,长玻纤与阻燃剂、抗静电剂很好地协同,获得同时具有增强、阻燃、抗静电功能的聚丙烯。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种聚丙烯组合物,该聚丙烯组合物包含:聚丙烯40~70重量份,连续玻璃纤维15~35重量份,阻燃剂8~20重量份,抗静电剂4~15重量份,增容剂1~10重量份,润滑剂0.3~2重量份和加工助剂0.1~2重量份;其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50/10min以上;所述润滑剂为有机硅化合物。
本发明还提供了一种增强阻燃抗静电聚丙烯,以该增强阻燃抗静电聚丙烯的总重为基准,该增强阻燃抗静电聚丙烯含有15~35重量%的玻璃纤维,所述玻璃纤维的保留长度在1mm以上;依据标准MT 113-1995,该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s,无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm,自身表面阻抗低于3×108Ω;依据标准ISO 178所述增强阻燃抗静电聚丙烯的弯曲模量不小于5GPa;依据标准ISO 180/1eA所述增强阻燃抗静电聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度不小于25KJ/m2。
本发明的第二方面提供一种增强阻燃抗静电聚丙烯的制备方法,该方法包括:(1)将40~70重量份的聚丙烯、8~20重量份的阻燃剂、4~15重量份的抗静电剂、1~10重量份的增容剂、0.3~2重量份的润滑剂和0.1~2重量份的加工助剂进行混料,得到聚丙烯混合树脂;其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上;所述润滑剂为有机硅化合物;(2)将所述聚丙烯混合树脂进行挤出加工为树脂熔体;然后在挤出浸渍模头中,将所述树脂熔体和15~35重量份的连续玻璃纤维进行浸渍加工,使所述树脂熔体包裹所述连续玻璃纤维,得到增强阻燃抗静电聚丙烯。
本发明的第三方面提供一种制品,该制品所包含组件中的至少一个由本发明的增强阻燃抗静电聚丙烯制得。
通过上述技术方案,本发明提供的聚丙烯组合物中,选定有机硅化合物作为润滑剂,并进一步限定与阻燃剂、抗静电剂、连续玻璃纤维的重量关系,可以有效协调组合物中各组分间的相关作用,然后结合先将聚丙烯与除长玻纤之外的各添加组分经螺杆挤出为均一的树脂熔体,再经浸渍包裹长玻纤,制备得到同时具有阻燃、抗静电性能、长玻纤增强的聚丙烯材料。
本发明提供的技术方案可以更好地使阻燃剂、抗静电剂和长玻纤在聚丙烯中分散,克服长玻纤增强填充聚丙烯时不容易同时实现阻燃和抗静电的问题,实现制得同时具有阻燃抗静电性能,且能以长玻纤增强的增强阻燃抗静电聚丙烯。得到的增强阻燃抗静电聚丙烯可以具备以下性质:依据标准MT113-1995,该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s,无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm,自身表面阻抗低于3×108Ω;依据标准ISO 178所述增强阻燃抗静电聚丙烯的弯曲模量不小于5GPa;依据标准ISO 180/1eA所述增强阻燃抗静电聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度不小于25KJ/m2。
另外,短玻璃纤维(可简称短玻纤)一般长度为3-5mm,填充聚丙烯制得的成品中因受到成型加工的影响,保留的短玻纤的实际长度仅约为0.3mm。因短玻纤的长度短,一般可以采用和其他的组分一起混炼的方式进行短玻纤填充聚丙烯的制备。得到的制品虽然提高了刚性,但是韧性(可以以缺口冲击强度表征)差。采用长玻纤填充聚丙烯时,应玻璃纤维长度长无法采用混炼的方式进行物料的混合,且短玻纤的加工方法将破坏长玻纤在最终制品中实际保留的长度,影响填充增强的效果。再有长玻纤填充也影响阻燃剂、抗静电剂在聚丙烯基材中的分散。因此,为解决本发明的技术问题,要减少对长玻纤的破坏,也要不影响长玻纤、阻燃剂、抗静电剂等组分在聚丙烯基材中的分散。本发明提供的上述方法,通过配方组分选料以适应浸渍工艺,进行连续玻璃纤维填充加工,可以保证聚丙烯基材中长玻纤保留的长度,最终的制品中玻璃纤维保留长度可以在1mm以上,体现长玻纤的作用;并且选用有机硅化合物作为润滑剂组分,可以保证长玻纤、阻燃剂、抗静电剂在聚丙烯基材中的分散,以及与阻燃剂、抗静电剂的协同作用,提供同时具有增强阻燃抗静电性能的聚丙烯。
本发明提供的增强阻燃抗静电聚丙烯可以实现应用长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯,可以进一步地获得含有该增强阻燃抗静电聚丙烯制备的组件的制品,应用于煤矿、化学化工、生产运输、电子电器等多个领域。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的第一目的,提供一种聚丙烯组合物,该聚丙烯组合物包含:聚丙烯40~70重量份,连续玻璃纤维15~35重量份,阻燃剂8~20重量份,抗静电剂4~15重量份,增容剂1~10重量份,润滑剂0.3~2重量份和加工助剂0.1~2重量份;其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50/10min以上;所述润滑剂为有机硅化合物。
本发明中,优选地,该聚丙烯组合物包含:聚丙烯50~70重量份,连续玻璃纤维20~30重量份,阻燃剂13~20重量份,抗静电剂6~10重量份,增容剂3~8重量份,润滑剂0.5~1.5重量份和加工助剂0.3~1重量份。
根据本发明,所述聚丙烯在所述聚丙烯组合物中作为基体,可以选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的至少一种。本发明中优选所述聚丙烯为高流动性的聚丙烯。优选地,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为60g/10min~1600g/10min。聚丙烯为已知物质,可以商购获得,如HA5029、K6100、BX3920、MF650Y。
本发明提供的所述聚丙烯组合物可以用于实现高流动性聚丙烯中引入长玻璃纤维,更有利于提高聚丙烯的力学强度。所述聚丙烯组合物可以用于挤出浸渍法,适于连续玻璃纤维进行连续生产,有益于保留长玻璃纤维。优选情况下,所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维;所述连续玻璃纤维的线密度为1200~5000tex,优选为1800~2400tex;所述连续玻璃纤维的直径为10~25μm,优选为12~17μm。
根据本发明,所述聚丙烯组合物可以同时提供阻燃、抗静电性能,通常添加阻燃剂和抗静电剂,但是这类物质填充到聚丙烯,尤其是具有高流动性的聚丙烯中时,与长玻纤的增强填充不易协同,阻燃剂、抗静电剂和长玻纤均不能良好地在具有高流动性的聚丙烯中进行分散,难以获得增强阻燃抗静电聚丙烯。虽然已有技术采取分步制备阻燃长玻纤增强聚丙烯的方法,但也只能获得各自独立地含有阻燃剂的母粒和含有长玻纤的母粒,再混合使用,且没有实现抗静电性能,不能获得同时具备阻燃性能、抗静电性能和长玻纤增强的聚丙烯。为了改善阻燃剂、抗静电剂、长玻纤能够在聚丙烯中协同填充,本发明选取特定的有机硅润滑剂进行协同。优选情况下,所述润滑剂为通式(R2SiO)x所表示的有机硅化合物,其中R为C1-C6的烃基,如甲基、乙烯基、苯基等基团,x为800~8000的正整数。
本发明中,优选地,所述润滑剂为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、氨基烷基共聚型聚硅氧烷、亚苯基聚硅氧烷和多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的至少一种;所述有机硅化合物的分子量为10万~80万。所述润滑剂为已知物质,可以商购获得,例如济宁市北佳高分子材料有限公司生产的端羟基聚硅氧烷,上海吉来德公司生产的苯基甲基聚硅氧烷。
根据本发明,所述阻燃剂包含主阻燃剂和阻燃协效剂。所述主阻燃剂选自芳香族溴化物、环脂族溴化物和脂肪族溴化物中的至少一种,优选为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯乙醚;所述聚丙烯组合物包含所述主阻燃剂6~16重量份,优选为8~15重量份。
本发明中,优选地,所述阻燃协效剂三氧化二锑;所述聚丙烯组合物包含所述阻燃协效剂2~8重量份,优选为3~6重量份。
本发明中,所述聚丙烯组合物中加入的所述主阻燃剂和阻燃协效剂的总量满足所述聚丙烯组合物中所述阻燃剂的含量限定。
本发明一种优选实施方式,所述主阻燃剂与所述润滑剂的添加相协同,所述润滑剂与所述主阻燃剂的重量比为1:(3~50),优选为1:(6~20)。
根据本发明,优选地,所述润滑剂与所述阻燃剂的重量比为1:(4~70),优选为1:(8~26)。特别限定所述润滑剂与所述阻燃剂相匹配,以提高阻燃剂在聚丙烯中分散,以及与长玻纤的相容性。
根据本发明,在所述润滑剂作用下所述抗静电剂更易分散,可以提供所述聚丙烯组合物以抗静电性能。优选情况下,所述抗静电剂选自乙炔炭黑、捷克炭黑、硬脂酸甘油酯、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季铵盐中的至少一种。优选所述抗静电剂选自乙炔炭黑和/或捷克炭黑。所述抗静电剂可以商购获得。
根据本发明,优选地,所述润滑剂与所述抗静电剂的重量比为1:(2~50),优选为1:(4~12)。特别限定所述润滑剂与所述抗静电剂相匹配,以提高抗静电剂在聚丙烯中分散,以及与长玻纤的相容性。
根据本发明,所述聚丙烯组合物中还加入其他组分,有助于该组合物进一步制备为增强阻燃抗静电聚丙烯。优选地,所述增容剂选自聚(丙烯-接枝-极性单体),所述极性单体选自马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。优选所述聚(丙烯-接枝-极性单体)为聚(丙烯-接枝-马来酸酐)(PP-g-MAH),聚(丙烯-接枝-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(PP-g-GMA);更优选为聚(丙烯-接枝-马来酸酐)。
本发明中,优选地,所述聚(丙烯-接枝-极性单体)的接枝率为0.8~2重量%,优选为1~1.5重量%。所述聚(丙烯-接枝-极性单体)在190℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为100g/10min~1000g/10min,优选为100g/10min~500g/10min。所述聚(丙烯-接枝-极性单体)可以为已知物质,可以商购获得。例如,聚(丙烯-接枝-马来酸酐)可以为埃克森美孚公司的PO 1020。
本发明中,一种优选实施方式,所述润滑剂与所述连续玻璃纤维相协同,所述润滑剂与所述连续玻璃纤维的重量比为1:(7~120),优选为1:(12.5~40)。
本发明中,作为一种优选的实施方式,所述聚丙烯组合物的组成满足如下限定:
1)组成含量:聚丙烯40~70重量份,连续玻璃纤维15~35重量份,阻燃剂8~20重量份,抗静电剂4~15重量份,增容剂1~10重量份,润滑剂0.3~2重量份和加工助剂0.1~2重量份;
优选,聚丙烯50~70重量份,连续玻璃纤维20~30重量份,阻燃剂13~20重量份,抗静电剂6~10重量份,增容剂3~8重量份,润滑剂0.5~1.5重量份和加工助剂0.3~1重量份。
2)组分选定:所述润滑剂为通式(R2SiO)x所表示的有机硅化合物,其中R为C1-C6的烃基,如甲基、乙烯基、苯基等基团,x为800~8000的正整数;优选所述润滑剂为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、氨基烷基共聚型聚硅氧烷、亚苯基聚硅氧烷和多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的至少一种;所述有机硅化合物的分子量为10万~80万。
所述连续玻璃纤维的线密度为1200~5000tex,优选为1800~2400tex;所述连续玻璃纤维的直径为10~25μm,优选为12~17μm。
所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50/10min以上;优选地,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速60g/10min~1600g/10min。
3)组分间关系限定:
所述润滑剂与所述阻燃剂的重量比为1:(4~70),优选为1:(8~26);
所述润滑剂与所述抗静电剂的重量比为1:(2~50),优选为1:(4~12);
所述润滑剂与所述主阻燃剂的重量比为1:(3~50),优选为1:(6~20);
所述润滑剂与所述连续玻璃纤维的重量比为1:(7~120),优选为1:(12.5~40)。
在上述限定下,所述聚丙烯组合物的组成中,可以有主要组分间的协同作用,可以提供获得长玻纤增强的聚丙烯材料且同时获得阻燃、抗静电性能。
本发明中,所述加工助剂可包含但不限于以下助剂:抗氧化剂、偶联剂、抗光老化剂、热稳定剂、抗滴落剂、流变性添加剂、脱模剂、成核剂等,所述加工助剂在组合物中的总含量为0.1~2重量份。所述加工助剂均可商购获得,例如抗氧剂可以商购BASF公司的Irganox B 225,其中主要成分为按照IRGANOX 1010:IRGAFOS 168=1:1(重量份比)复配而成,其中IRGANOX 1010为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,IRGAFOS168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
本发明的第二目的,提供一种增强阻燃抗静电聚丙烯,以该增强阻燃抗静电聚丙烯的总重为基准,该增强阻燃抗静电聚丙烯含有15~35重量%的玻璃纤维,所述玻璃纤维的保留长度为1mm以上;依据标准MT 113-1995,该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s,无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm,自身表面阻抗低于3×108Ω;依据标准ISO 178所述增强阻燃抗静电聚丙烯的弯曲模量不小于5GPa;依据标准ISO 180/1eA所述增强阻燃抗静电聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度不小于25KJ/m2。
本发明中,所述增强阻燃抗静电聚丙烯可以实现在具有阻燃和抗静电性能的聚丙烯中填充长玻纤,达到增强的目的。所述增强阻燃抗静电聚丙烯可以通过例如DSC(差示扫描量热仪)分析测定的方法确定为以聚丙烯为基材的材料。进一步通过将所述增强阻燃抗静电聚丙烯进行燃烧,剩余玻璃纤维,可以测量长度为1mm以上并称重,长玻纤的含量。所述增强阻燃抗静电聚丙烯具有的性能,可以通过上述标准进行测试获得。
根据本发明,优选情况下,所述增强阻燃抗静电聚丙烯由本发明的聚丙烯组合物制备得到。可以是挤出浸渍法制备。
本发明的第三目的,提供一种增强阻燃抗静电聚丙烯的制备方法,该方法包括:(1)将40~70重量份的聚丙烯、8~20重量份的阻燃剂、4~15重量份的抗静电剂、1~10重量份的增容剂、0.3~2重量份的润滑剂和0.1~2重量份的加工助剂进行混料,得到聚丙烯混合树脂;其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上;所述润滑剂为有机硅化合物;(2)将所述聚丙烯混合树脂进行挤出加工为树脂熔体;然后在挤出浸渍模头中,将所述树脂熔体和15~35重量份的连续玻璃纤维进行浸渍加工,使所述树脂熔体包裹所述连续玻璃纤维,得到增强阻燃抗静电聚丙烯。
本发明提供的聚丙烯组合物,添加特定的有机硅化合物作为润滑剂,与阻燃剂,甚至抗静电剂相协同,不仅可以实现长玻纤的添加,而且可以通过一步挤出浸渍法生产所述增强阻燃抗静电聚丙烯。可以进一步根据后续制品成型的要求,将步骤(2)得到的所述增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为8~12mm长的颗粒,再应用于其他的成型加工为制品。
本发明提供的方法,可以先聚丙烯组合物中长玻纤以外的组分一步混炼为树脂熔体,然后再与连续玻璃纤维将复合,包裹玻璃纤维。特别选定有机硅化合物为润滑剂组分,可以改善阻燃剂、抗静电剂在聚丙烯基材中的分散,还可以改善与玻璃纤维间的相容性,以及玻璃纤维与聚丙烯组合物中其他组分间的相互协同,并简化加工方法。
根据本发明,优选情况下,在步骤(1)中,混料温度为40~80℃,混料时间为3~5min,混料搅拌速度为30~200rpm。用于将聚丙烯组合物中除连续玻璃纤维外的其他组分先混合均匀,使所述阻燃剂、抗静电剂与所述润滑剂更好地接触,有利于在加入连续玻璃纤维后在聚丙烯基体中更好地分散。
根据本发明,优选情况下,在步骤(2)中,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为50~200rpm;浸渍温度为230~280℃,优选为240~260℃。挤出温度和挤出机转速可以用于保证步骤(1)得到的聚丙烯混合树脂很好地熔融为树脂熔体,以适用于包裹所述连续玻璃纤维。浸渍温度为挤出浸渍模头的温度,可以保证所述树脂熔体和连续玻璃纤维在所述挤出浸渍模头中的浸渍加工。
本发明提供的方法的步骤(1)中,优选地,聚丙烯50~70重量份,连续玻璃纤维20~30重量份,阻燃剂13~20重量份,抗静电剂6~10重量份,增容剂3~8重量份,有机硅塑料润滑剂0.5~1.5重量份和加工助剂0.3~1.0重量份。
根据本发明,所述聚丙烯作为基体具有高流动性。优选情况下,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上;优选为60g/10min~1600g/10min。
根据本发明,优选情况下,所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维,所述连续玻璃纤维的线密度为1200~5000tex,所述连续玻璃纤维的直径为10~25μm。
根据本发明,优选情况下,所述润滑剂选自有机硅化合物;优选所述润滑剂为通式(R2SiO)x表示的有机硅化合物,其中R为C1-C6的烃基,如甲基、乙烯基、苯基等基团,x为800~8000的正整数;优选所述润滑剂为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、氨基烷基共聚型聚硅氧烷、亚苯基聚硅氧烷和多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的至少一种;所述有机硅化合物的分子量为10万~80万。
本发明中,优选地,所述润滑剂、抗静电剂、阻燃剂和连续玻璃纤维的重量比为1:(2~50):(4~70):(7~120),优选为1:(4~12):(8~26):(12.5~40)。
根据本发明,优选情况下,所述增容剂选自聚(丙烯-接枝-极性单体)。优选所述聚(丙烯-接枝-极性单体)为聚(丙烯-接枝-马来酸酐)(PP-g-MAH),聚(丙烯-接枝-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(PP-g-GMA);更优选为聚(丙烯-接枝-马来酸酐)。所述聚(丙烯-接枝-极性单体)的接枝率为0.8~2重量%,优选为1~1.5重量%。所述聚(丙烯-接枝-极性单体)在190℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为100g/10min~1000g/10min,优选为100g/10min~500g/10min。所述聚(丙烯-接枝-极性单体)可以为已知物质,可以商购获得。
根据本发明,优选情况下,所述抗静电剂选自乙炔炭黑、捷克炭黑、硬脂酸甘油酯、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季铵盐中的至少一种;优选为所述抗静电剂选自乙炔炭黑和/或捷克炭黑。可以商购获得。
根据本发明,优选情况下,所述阻燃剂包含主阻燃剂和阻燃协效剂所述主阻燃剂选自芳香族溴化物、环脂族溴化物和脂肪族溴化物中的至少一种,优选为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯乙醚;优选地,所述聚丙烯组合物包含所述主阻燃剂6~16重量份,优选为8~14重量份;所述阻燃协效剂三氧化二锑;优选地,所述聚丙烯组合物包含所述阻燃协效剂2~8重量份,优选为3~6重量份。
本发明中,所述加工助剂可以包含但不限于以下助剂:抗氧化剂、偶联剂、抗光老化剂、热稳定剂、抗滴落剂、流变性添加剂、脱模剂、成核剂等,所述加工助剂在组合物中的总含量为0.1~2重量份。例如抗氧剂可以为商购BASF公司的Irganox B 225。
本发明提供的上述制备方法中,步骤(2)可以挤出获得树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物。待该混合物冷却后即得到增强阻燃抗静电聚丙烯。为方便将该增强阻燃抗静电聚丙烯可以进一步进行各种成型聚丙烯制品的加工,可以进一步地将该增强阻燃抗静电聚丙烯经切粒机切成8~15mm的颗粒,优选8~12mm,作为成型加工的母粒备用。
本发明的第四目的,提供一种制品,该制品包含的组件中至少一个为本发明的增强阻燃抗静电聚丙烯。可以是本发明的增强阻燃抗静电聚丙烯与其他材料的复合材料,如本发明的增强阻燃抗静电聚丙烯与金属的复合材料;也可是制品中的某个组件为本发明的增强阻燃抗静电聚丙烯。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中,增强阻燃抗静电聚丙烯的组成按照投料确定。
熔体流动速率可以通过标准GB/T 3682-2000测得;
阻燃性能和抗静电性能可以通过标准MT 113-1995测得;
弯曲模量可以通过标准ISO 178测得;
悬臂梁缺口冲击强度可以通过标准ISO 180/1eA测得。
聚丙烯原料:HA5029(载荷2.16kg和230℃下的MI=65g/10min,韩国Polymirae株式会社)、K6100(载荷2.16kg和230℃下的MI=100g/10min,燕山石化公司)、BX3920(载荷2.16kg和230℃下的MI=100g/10min,韩国SK集团)、MF650Y(载荷2.16kg和230℃下的MI=1600g/10min,韩国Polymirae株式会社);
PP-g-MAH:埃克森美孚公司的PO 1020,接枝率1.0重量%,MI=430g/10min(2.16kg,230℃);
连续玻璃纤维:线密度2400tex,纤维直径17μm,中国巨石股份有限公司;
十溴二苯乙烷:美国雅保公司的8010,主阻燃剂;
三氧化二锑:中国闪星锑业公司,有效含量>99.8%,助阻燃剂;
抗静电剂:捷克炭黑BP2000,卡波特炭黑有限公司;
润滑剂:端羟基聚硅氧烷,活性物含量为100%,有机硅含量>70%,济宁市北佳高分子材料有限公司;苯基甲基聚硅氧烷,上海吉来德公司;
抗氧剂:BASF公司的B 225。
实施例1
(1)将50重量份的聚丙烯(BX3920)、10重量份十溴二苯乙烷、3重量份三氧化二锑、6重量份的捷克炭黑、3重量份的PP-g-MAH,0.5重量份的端羟基聚硅氧烷,0.3重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将20重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为20重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例2
(1)将70重量份的聚丙烯(BX3920)、15重量份十溴二苯乙烷、5重量份三氧化二锑、10重量份的捷克炭黑、8重量份的PP-g-MAH,1.5重量份的端羟基聚硅氧烷,1.0重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将30重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为30重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例3
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、12重量份十溴二苯乙烷、4重量份三氧化二锑、8重量份的捷克炭黑、5重量份的PP-g-MAH,1重量份的端羟基聚硅氧烷,1.0重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例4
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、12重量份十溴二苯乙烷、4重量份三氧化二锑、8重量份的捷克炭黑、5重量份的PP-g-MAH,2重量份的苯基甲基聚硅氧烷和0.5重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例5
(1)将60重量份的聚丙烯(HA5029)、12重量份十溴二苯乙烷、4重量份三氧化二锑、8重量份的捷克炭黑、5重量份的PP-g-MAH,1重量份的端羟基聚硅氧烷和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例6
(1)将60重量份的聚丙烯(K6100)、12重量份十溴二苯乙烷、4重量份三氧化二锑、8重量份的捷克炭黑、5重量份的PP-g-MAH,1重量份的苯基甲基聚硅氧烷和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例7
(1)将60重量份的聚丙烯(MF650Y)、14重量份十溴二苯乙烷、5重量份三氧化二锑、10重量份的捷克炭黑、5份的PP-g-MAH,2重量份的苯基甲基聚硅氧烷和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
实施例8
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、10重量份十溴二苯乙烷、3重量份三氧化二锑、6重量份的捷克炭黑、3重量份的PP-g-MAH,0.5重量份的端羟基聚硅氧烷和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将20重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为20重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表1。
表1
对比例1
(1)将50重量份的聚丙烯(BX3920)、10重量份十溴二苯乙烷、3重量份三氧化二锑、6重量份的捷克炭黑、0.5重量份的端羟基聚硅氧烷和0.3重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将20重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在浸渍温度为250℃下连续玻璃纤维在树脂熔体中进行分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维。
将树脂熔体包覆连续玻璃纤维的混合物冷却后,获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表2。
对比例2
(1)将70重量份的聚丙烯(BX3920)、15重量份十溴二苯乙烷、5重量份三氧化二锑、10重量份的捷克炭黑、8重量份的PP-g-MAH,1.5重量份的端羟基聚硅氧烷和1重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂加入到双螺杆挤出机料斗中,通过双螺杆挤出机直接挤出造粒,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm,冷却后获得阻燃抗静电聚丙烯材料。
将阻燃抗静电聚丙烯的性能测试,结果见表2。
对比例3
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、12重量份十溴二苯乙烷、4重量份三氧化二锑、8重量份的捷克炭黑、5份的PP-g-MAH,1重量份的端羟基聚硅氧烷和1重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到双螺杆挤出机料斗中,同时将25重量份连续玻璃纤维通过排气口进入到双螺杆挤出机中,与熔融的混合物在温度、螺杆剪切的条件下进行混合、挤出造粒,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm,冷却获得短纤维增强阻燃抗静电聚丙烯。
将短玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度约为0.3mm。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将短纤维增强阻燃抗静电聚丙烯的性能测试,结果见表2。
对比例4
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、5重量份十溴二苯乙烷、2重量份三氧化二锑、12重量份的捷克炭黑、5重量份的PP-g-MAH,1重量份的端羟基聚硅氧烷和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在树脂熔体中进行浸渍分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维,浸渍温度为250℃,冷却后获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表2。
对比例5
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、14重量份十溴二苯乙烷、5重量份三氧化二锑、2重量份的捷克炭黑、5重量份的PP-g-MAH,1重量份的端羟基聚硅氧烷和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将25重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在树脂熔体中进行浸渍分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维,浸渍温度为250℃,冷却后获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为25重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表2。
对比例6
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、10重量份的十溴二苯乙烷、3重量份的三氧化二锑、6重量份的捷克炭黑、3重量份的PP-g-MAH,1重量份的润滑剂EBS(N,N-乙撑双硬脂酰胺)和1重量份的牌号B 225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机挤入到与挤出机头相连的浸渍模头中,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm,同时将20重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在熔融的聚丙烯混合树脂中进行浸渍分散;熔融的聚丙烯混合树脂包覆连续玻璃纤维,浸渍温度为250℃,冷却后获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为20重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表2。
对比例7
(1)将60重量份的聚丙烯(BX3920)、10重量份的十溴二苯乙烷、3重量份的三氧化二锑、6重量份的捷克炭黑、3重量份的PP-g-MAH,1重量份的硬脂酸钙和1重量份的牌号B225的抗氧剂,依次加入到高速混合机中充分混合得到聚丙烯混合树脂,高速混合机的混料温度为60℃,混料时间为4min;
(2)将上述聚丙烯混合树脂直接加入到长玻纤挤出浸渍设备的料斗中,并通过挤出机进行挤出加工为树脂熔体,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为100rpm;然后树脂熔体挤入与挤出机头相连的浸渍模头中,同时将20重量份的连续玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍模头,在树脂熔体中进行浸渍分散,树脂熔体包覆连续玻璃纤维,浸渍温度为250℃,冷却后获得长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯。将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯切粒为长度在8mm至15mm之间的颗粒,用作成型加工的母粒。取样经燃烧,测量剩余玻璃纤维平均长度在1mm以上。其中玻璃纤维含量为20重量%。
将长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯进行性能测试,结果见表2。
表2
从实施例、对比例和表1-2的数据可以看出,本发明提供的聚丙烯组合物应用于挤出浸渍工艺,可以生产出的长玻纤增强阻燃抗静电聚丙烯在满足阻燃和抗静电性能的同时,还显示出优异的刚性和缺口冲击强度。
对比例1与实施例1的不同之处在于对比例1中未添加增容剂,因而产物的拉伸强度差。
对比例2与实施例2相比,在于对比例2的配方体系中未添加玻璃纤维,配方体系经双螺杆直接挤出造粒,不能提供增强效果,如弯曲模量和缺口冲击强度都很低。
对比例3与实施例3相比,对比例3没有经过浸渍模头采用浸渍加工的方法,而是使用双螺杆挤出机进行聚丙烯混合树脂与玻璃纤维的混炼,添加的长玻璃纤维经受双螺杆的剪切作用,再获得的产物中保留玻纤的长度小,只能得到短纤增强阻燃抗静电聚丙烯,因而力学性能较差,如拉伸强度和缺口冲击强度都很低。
对比例4与实施例4相比,对比例4降低了阻燃剂的用量,从而产物阻燃性不合格。
对比例5与实施例5相比,降低了抗静电剂炭黑的用量与润滑剂的比例,从而产物的抗静电性能明显降低(表面电阻值大),不能满足要求。
相比于实施例8,对比例6-7中的润滑剂为EBS(N,N-乙撑双硬脂酰胺)或者硬脂酸钙而不是有机硅化合物,与阻燃剂、抗静电剂、长玻璃纤维没有协同作用,因而阻燃性不合格,不能提供同时具有长玻纤增强、阻燃、抗静电性能优异的聚丙烯。
Claims (11)
1.一种聚丙烯组合物,该聚丙烯组合物包含:
聚丙烯40~70重量份,连续玻璃纤维15~35重量份,阻燃剂8~20重量份,抗静电剂4~15重量份,增容剂1~10重量份,润滑剂0.3~2重量份和加工助剂0.1~2重量份;
其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上;
所述润滑剂为有机硅化合物。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物,其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为60g/10min~1600g/10min;
优选地,所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维;所述连续玻璃纤维的线密度为1200~5000tex;所述连续玻璃纤维的直径为10~25μm。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物,其中,所述润滑剂为通式(R2SiO)x表示的有机硅化合物,其中R为C1-C6的烃基,x为800~8000的正整数;优选所述润滑剂为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、氨基烷基共聚型聚硅氧烷、亚苯基聚硅氧烷和多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的至少一种;所述有机硅化合物的分子量为10万~80万;
优选地,所述润滑剂与所述阻燃剂的重量比为1:(4~70),优选为1:(8~26);
优选地,所述润滑剂与所述抗静电剂的重量比为1:(2~50),优选为1:(4~12)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯组合物,其中,所述增容剂选自聚(丙烯-接枝-极性单体),所述极性单体选自马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种;所述聚(丙烯-接枝-极性单体)中,极性单体的接枝率为0.8~2重量%;所述聚(丙烯-接枝-极性单体)在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为100g/10min~1000g/10min;
优选地,所述抗静电剂选自乙炔炭黑、捷克炭黑、硬脂酸甘油酯、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季铵盐中的至少一种;
优选地,所述阻燃剂包含主阻燃剂和阻燃协效剂;
其中,所述主阻燃剂选自芳香族溴化物、环脂族溴化物和脂肪族溴化物中的至少一种,优选为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯乙醚;优选地,所述聚丙烯组合物包含所述主阻燃剂6~16重量份,优选为8~15重量份;
所述阻燃协效剂为三氧化二锑;优选地,所述聚丙烯组合物包含所述阻燃协效剂2~8重量份,优选为3~6重量份。
5.一种增强阻燃抗静电聚丙烯,以该增强阻燃抗静电聚丙烯的总重为基准,该增强阻燃抗静电聚丙烯含有15~35重量%的玻璃纤维,所述玻璃纤维的保留长度在1mm以上;
依据标准MT 113-1995,该增强阻燃抗静电聚丙烯在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间不超过3s,无焰燃烧持续时间不超过30s且火焰传播长度不超过280mm,自身表面阻抗低于3×108Ω;依据标准ISO 178所述增强阻燃抗静电聚丙烯的弯曲模量不小于5GPa;依据标准ISO 180/1eA所述增强阻燃抗静电聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度不小于25KJ/m2。
6.根据权利要求5所述的增强阻燃抗静电聚丙烯,其中,所述增强阻燃抗静电聚丙烯由权利要求1-4中任意一项所述的聚丙烯组合物制备得到。
7.一种增强阻燃抗静电聚丙烯的制备方法,该方法包括:
(1)将40~70重量份的聚丙烯、8~20重量份的阻燃剂、4~15重量份的抗静电剂、1~10重量份的增容剂、0.3~2重量份的润滑剂和0.1~2重量份的加工助剂进行混料,得到聚丙烯混合树脂;其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为50g/10min以上;所述润滑剂为有机硅化合物;
(2)将所述聚丙烯混合树脂进行挤出加工为树脂熔体;然后在挤出浸渍模头中,将所述树脂熔体和15~35重量份的连续玻璃纤维进行浸渍加工,使所述树脂熔体包裹所述连续玻璃纤维,得到增强阻燃抗静电聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其中,在步骤(1)中,混料温度为40~80℃,混料时间为3~5min,混料搅拌速度为30~200rpm;
在步骤(2)中,挤出温度为160~230℃,挤出机转速为50~200rpm;浸渍温度为230~280℃,优选为240~260℃。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法,其中,所述聚丙烯在230℃和载荷2.16kg下的熔体流动速率为60g/10min~1600g/10min;
优选地,所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维,所述连续玻璃纤维的线密度为1200~5000tex,所述连续玻璃纤维的直径为10~25μm;
优选地,所述润滑剂为通式(R2SiO)x表示的有机硅化合物,其中R为C1-C6的烃基,x为800~8000的正整数;优选所述润滑剂为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、氨基烷基共聚型聚硅氧烷、亚苯基聚硅氧烷和多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的至少一种;所述有机硅化合物的分子量为10万~80万;
优选地,所述增容剂选自聚(丙烯-接枝-极性单体);
优选地,所述抗静电剂选自乙炔炭黑、捷克炭黑、硬脂酸甘油酯、乙氧基化醇、硫酸烷基酯、季铵盐中的至少一种;
优选地,所述阻燃剂包含主阻燃剂和阻燃协效剂;
所述主阻燃剂选自芳香族溴化物、环脂族溴化物和脂肪族溴化物中的至少一种,优选为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯乙醚;优选地,所述聚丙烯组合物包含所述主阻燃剂6~16重量份,优选为8~14重量份;
所述阻燃协效剂为三氧化二锑;优选地,所述聚丙烯组合物包含所述阻燃协效剂2~8重量份,优选为3~6重量份。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的制备方法,其中,所述润滑剂与所述阻燃剂的重量比为1:(4~70),优选为1:(8~26);
优选地,所述润滑剂与所述抗静电剂的重量比为1:(2~50),优选为1:(4~12)。
11.一种制品,该制品所包含组件中的至少一个由权利要求5或6所述的增强阻燃抗静电聚丙烯制得。
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