CN109721854A - 插座用耐刮擦pp复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插座用耐刮擦PP复合材料及其制备方法，方法为：按比例将PP、耐刮擦剂和其他组分熔融共混后挤出，熔融共混时各组分含量为：PP为41～62wt％；阻燃剂为5～22wt％；增韧剂为10～22wt％；阻燃协效剂为10～20wt％；耐刮擦剂为2～12wt％；抗氧剂为0.1～1wt％；抗铜剂为0.1～1wt％，其中，耐刮擦剂主要由硅酮和芥酸酰胺组成，硅酮与芥酸酰胺的质量比为4～9:6，制得的插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级大于等于四级。本发明将硅酮和芥酸酰胺复配然后分散于PP基体中，硅酮和芥酸酰胺能够产生协同效果，从而显著提高了PP复合材料的耐刮擦性能，制得的PP复合材料的耐刮擦性能好。

Description

插座用耐刮擦PP复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于PP复合材料技术领域，涉及一种插座用耐刮擦PP复合材料及其制备方法。

背景技术

开关插座的质量决定其安全性和美观度。劣质的墙壁开关插座在使用过程中经常会出现冒火花的现象，很有可能导致触电和火灾的发生。所以，开关插座的质量很重要，开关插座需结实可靠，同时还需有一定的阻燃性、耐高温性、抗冲击性、耐刮伤等性能的材料。

开关插座的质量主要取决于它是由何种材质制作而成，开关插座对材料的要求是：要具有表面良好的耐刮擦性和良好的质感、高强度、高韧性、高抗热性、高阻燃和高电绝缘性能等。行业内常规选材方案是使用阻燃ABS材料或阻燃PC材料，但阻燃ABS材料或阻燃PC材料会对环境造成不利影响，不利于环保。

随着材料技术的进步，近几年新兴起了一种插座材料，即超韧轻质环保阻燃PP，同样具备具有高强度、高韧性、高抗热性、高阻燃、高电绝缘性能，同时，该阻燃PP材料在电绝缘性、耐漏电起痕、加工成型以及轻质低密度等方面性能都明显优于阻燃ABS材料和阻燃PC材料，且新型环保阻燃PP能够解决PC、ABS等材质在环保和安全上的不足。但是这种轻质的新型材料还存在一些缺陷即表面的耐刮擦性能不如ABS材料和PC材料，在生产、运输、使用过程中容易产生刮痕。

因此，研究一种能够显著提升PP材料的耐刮擦性能的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种能够显著提升PP材料的耐刮擦性能的方法，并由其制得插座用耐刮擦PP复合材料。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

插座用耐刮擦PP复合材料，包括PP和耐刮擦剂，耐刮擦剂主要由硅酮和芥酸酰胺组成，硅酮与芥酸酰胺的质量比为4～9:6。

本发明的耐刮擦剂主要由硅酮和芥酸酰胺按4～9:6的质量比复配得到的复配物，硅酮或芥酸酰胺单独添加虽然也能提升PP的耐刮擦性能，但是对耐刮擦性能的提升效果有限，然而当二者按特定质量比复配时，能够显著提升PP的耐刮擦性能，取得理想的耐刮擦效果。在特定的比例范围内，硅酮和芥酸酰胺能够产生协同作用，协同作用是在耐刮擦剂加入量相同的条件下，同时加入硅酮和芥酸酰胺相对于单独加入硅酮或芥酸酰胺能够取得更好的耐刮擦效果，主要原因是硅酮和芥酸酰胺按特定质量比复配时能够在材料表面形成一层均匀的膜，使得材料的摩擦系数降低，产生滑腻感，提升材料的耐刮擦性能，加入单一组分无法形成均匀的膜。此外，PP材料用于制作插座时，往往需要与阻燃剂复合，以满足插座的阻燃性能要求，单独加入硅酮或芥酸酰胺会对PP材料的阻燃性能产生不利影响，而加入本发明的复配物对阻燃性能的影响则较小。

作为优选的技术方案：

如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料，插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级大于等于四级，远高于现有技术的水平，现有技术制备的耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级一般都小于四级，本发明通过硅酮和芥酸酰胺的协同作用，显著提高了PP复合材料的耐刮擦性能。

如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料，按质量分数计，各组分及其含量如下：

上述组分中阻燃剂用于提高PP材料的阻燃性能，阻燃协效剂用于与阻燃剂产生协同作用，进而提高阻燃剂的阻燃效果，增韧剂有利于保证PP材料的机械性能如缺口冲击强度等，抗氧剂和抗铜剂能够起到延长PP老化时间，提高其使用寿命的作用；各组分的含量可在适宜范围内进行调整，但是不宜太过，否则不利于复合材料综合性能的提升，特别地，耐刮擦剂的含量调整幅度不宜过大，耐刮擦剂的含量过低，复合材料的耐刮擦性能较差，耐刮擦剂的含量过高，复合材料的机械性能和阻燃性能会降低，在本发明限定的范围内，能够制得综合性能优良的复合材料。

如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料，插座用耐刮擦PP复合材料的拉伸强度为23～25.5MPa，弯曲强度为22～25.5MPa，缺口冲击强度为6.0～7.0kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。本发明的耐刮擦剂的加入会对材料的力学性能产生不利影响，现有技术加入耐刮擦剂也会对材料的力学性能产生不良影响，相对而言，本发明耐刮擦剂对材料的力学性能的影响程度明显小于现有技术。

如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料，插座用耐刮擦PP复合材料中耐刮擦剂的含量为5～7wt％。耐刮擦剂的含量在此范围内时，能够兼顾耐刮擦性能、阻燃性能和机械性能，进而有利于获得综合性能优良的插座用耐刮擦PP复合材料。

如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料，所述PP为市售共聚PP，阻燃剂和其他助剂的加入会影响材料的韧性，共聚PP的韧性相对较好，选用共聚PP能够使得复合材料的韧性相对较高，熔融指数为10～25g/10min；熔融指数在该范围内的共聚PP的流动性能好，有利于加工过程中各组分的均匀分散；

所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂；所述阻燃协效剂为次磷酸钙、次磷酸钡和次磷酸锌中的一种以上，与三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂协同阻燃效果好；本发明的阻燃剂和阻燃协效剂不限于此，其他常用的阻燃剂和阻燃协效剂同样适用于本发明；

所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)；乙烯-辛烯共聚物为热塑性弹性体，辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使它既有优异的韧性又有良好的加工性，同时其分子量分布窄，具有较好的流动性，且与PP材料的相容性好，有利于PP材料中各组分的均匀分散同时有利于保证PP材料的机械性能；

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；受阻酚类抗氧剂在聚合物体系中少量存在时，即可延缓或抑制PP氧化过程的进行，从而阻止PP的老化并延长其使用寿命；

所述抗铜剂为受阻酚类非污染性抗铜剂；受阻酚类非污染性抗铜剂具有很强的抑制重金属离子催化老化能力，抗铜害效果显著并且与PP基体相容性好，分散性好，不迁移，不污染，是一种理想的抗铜剂。

如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010；所述受阻酚类非污染性抗铜剂为抗铜剂MD-1024。本发明的受阻酚类抗氧剂或受阻酚类非污染性抗铜剂的种类包括但不仅限于此，此处仅给出一可行的技术方案，其他种类的受阻酚类抗氧剂或受阻酚类非污染性抗铜剂同样适用于本发明。

本发明还提供制备如上所述的插座用耐刮擦PP复合材料的方法，按比例将PP、耐刮擦剂和其他组分熔融共混后挤出。

作为优选的技术方案：

如上所述的方法，所述熔融共混前，将所有组分置于高混机中混合2～5分钟；所述熔融共混是在双螺杆挤出机内进行的；所述熔融共混的温度为160～220℃。

有益效果：

(1)本发明的插座用耐刮擦PP复合材料，耐刮擦性能好，机械性能良好；

(2)本发明的插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，将硅酮和芥酸酰复配，两者协同作用提高了PP复合材料的耐刮擦，同时对PP复合材料的机械性能影响小；

(3)本发明的插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，操作简单，成本低，应用前景好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)将共聚PP、乙烯-辛烯共聚物、阻燃协效剂、耐刮擦剂、三聚氰胺氰尿酸盐、抗氧剂1010和抗铜剂MD-1024置于高混机中均匀混合5分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如表1所示，各组分含量为质量含量，单位为wt％，其中共聚PP的熔融指数为20g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钙，耐刮擦剂由质量比为7:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度如下表所示：

最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级、拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、阻燃性能等级如表2所示。

对比例1

一种PP复合材料的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，混合物中各组分含量不同，如表1所示，最终制得的PP复合材料的耐刮擦等级、拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、阻燃性能等级如表2所示。将实施例1与对比例1相比可以看出，本发明通过添加由硅酮与芥酸酰胺按一定比例复配而成的耐刮擦剂，从而显著提升了PP复合材料的耐刮擦性能。

对比例2

一种PP复合材料的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，耐刮擦剂为硅酮，最终制得的PP复合材料的耐刮擦等级、拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、阻燃性能等级如表2所示。

对比例3

一种PP复合材料的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，耐刮擦剂为芥酸酰胺，最终制得的PP复合材料的耐刮擦等级、拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、阻燃性能等级如表2所示。

将实施例1与对比例2和3的测试结果相比较，可以发现，本发明由硅酮与芥酸酰胺复配制得的PP材料的耐刮擦性能、阻燃性能和机械性能远大于相同添加量下的硅酮或芥酸酰胺单独添加时制得的PP材料，说明本发明的硅酮和芥酸酰胺可以起到协同作用，达到相互促进更进一步提高PP复合材料耐刮擦性能的效果，同时对复合材料的阻燃性能和机械性能的影响较小。

实施例2～3

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，混合物中各组分含量不同，如表1所示，最终制得的插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级、拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、阻燃性能等级如表3所示。

表1

原料名称	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3
					共聚PP	68.3	59.3	57.3	61.3
乙烯-辛烯共聚物	11	11	11	11
					阻燃协效剂	12	12	12	12
耐刮擦剂	0	9	11	7
					阻燃剂	8	8	8	8
抗氧剂1010	0.3	0.3	0.3	0.3
					抗铜剂MD-1024	0.4	0.4	0.4	0.4

表2

项目	对比例1	对比例2	对比例3	实施例1	实施例2	实施例3
							拉伸强度/MPa	29	22	20	24	23	25.5
弯曲强度/MPa	31	21	23	24	22	25.5
							缺口冲击强度/kJ·m<sup>-2</sup>	9	5.8	5.7	6.5	6.0	7.0
耐刮擦等级	一级	二级	三级	五级	五级	五级
							阻燃UL-94/1.6mm	V0	V2	V2	V0	V0	V0

实施例4

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合2分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为10g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钡，耐刮擦剂由质量比为4:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度如下表所示：

最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为四级，拉伸强度为24MPa，弯曲强度为24MPa，缺口冲击强度为6.0kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

实施例5

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合4分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为20g/10min，阻燃协效剂为次磷酸锌，耐刮擦剂由质量比为5:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度同实施例4，最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为四级，拉伸强度为23.8MPa，弯曲强度为22.8MPa，缺口冲击强度为6.3kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

实施例6

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合5分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为20g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钙和次磷酸钡的混合物(质量比1:1)，耐刮擦剂由质量比为8:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度同实施例4，最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为四级，拉伸强度为24MPa，弯曲强度为24MPa，缺口冲击强度为6.4kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

实施例7

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合4分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为20g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钙、次磷酸钡和次磷酸锌的混合物(质量比1:1:1)，耐刮擦剂由质量比为9:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度同实施例4，最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为四级，拉伸强度为24MPa，弯曲强度为22.4MPa，缺口冲击强度为6.5kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

实施例8

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合5分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为25g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钙，耐刮擦剂由质量比为8:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度同实施例1，最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为五级，拉伸强度为23MPa，弯曲强度为22MPa，缺口冲击强度为6.0kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

实施例9

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合5分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为25g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钙，耐刮擦剂由质量比为8:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度同实施例1，最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为四级，拉伸强度为24MPa，弯曲强度为24MPa，缺口冲击强度为6.0kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

实施例10

一种插座用耐刮擦PP复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量分数计，将下述各组分置于高混机中均匀混合5分钟后得到混合物，混合物中各组分含量如下表所示：

其中，共聚PP的熔融指数为25g/10min，阻燃协效剂为次磷酸钙，耐刮擦剂由质量比为4:6的硅酮与芥酸酰胺组成；

(2)先将混合物喂入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，混合物的喂料速度、双螺杆挤出机运行时的主机转速以及各段温度同实施例1，最后冷却、切粒得到插座用耐刮擦PP复合材料。

插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级为五级，拉伸强度为23.2MPa，弯曲强度为22.3MPa，缺口冲击强度为6.0kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

Claims (9)

1.插座用耐刮擦PP复合材料，其特征是：包括PP和耐刮擦剂，耐刮擦剂主要由硅酮和芥酸酰胺组成，硅酮与芥酸酰胺的质量比为4～9:6。

2.根据权利要求1所述的插座用耐刮擦PP复合材料，其特征在于，插座用耐刮擦PP复合材料的耐刮擦等级大于等于四级。

3.根据权利要求1所述的插座用耐刮擦PP复合材料，其特征在于，按质量分数计，各组分及其含量如下：

4.根据权利要求3所述的插座用耐刮擦PP复合材料，其特征在于，插座用耐刮擦PP复合材料的拉伸强度为23～25.5MPa，弯曲强度为22～25.5MPa，缺口冲击强度为6.0～7.0kJ·m^-2，阻燃性能达到UL-94V0等级。

5.根据权利要求3所述的插座用耐刮擦PP复合材料，其特征在于，插座用耐刮擦PP复合材料中耐刮擦剂的含量为5～7wt％。

6.根据权利要求3所述的插座用耐刮擦PP复合材料，其特征在于，所述PP为共聚PP，熔融指数为10～25g/10min；所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂；所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物；所述阻燃协效剂为次磷酸钙、次磷酸钡和次磷酸锌中的一种以上；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述抗铜剂为受阻酚类非污染性抗铜剂。

7.根据权利要求6所述的插座用耐刮擦PP复合材料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010；所述受阻酚类非污染性抗铜剂为抗铜剂MD-1024。

8.制备如权利要求1～7任一项所述的插座用耐刮擦PP复合材料的方法，其特征是：按比例将PP、耐刮擦剂和其他组分熔融共混后挤出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述熔融共混前，将所有组分置于高混机中混合2～5分钟；所述熔融共混是在双螺杆挤出机内进行的；所述熔融共混的温度为160～220℃。