CN113214654A - 一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：（1）制备聚丙烯母粒：所述聚丙烯母粒中包含无机纳米增强材料；（2）制备长玻纤母粒：将聚丙烯母粒挤出熔融后注入温度为200~240℃的浸渍模具中，然后将长度为10~25mm的玻璃纤维加入浸渍模具中的熔体物料内，冷却切粒后得到长玻纤母粒；（3）注塑成型：将长玻纤母粒、聚丙烯母粒及助剂混合，注塑成型得到所述安全箱。本发明先通过浸渍法将长玻纤与聚丙烯制成长玻纤母粒，然后再与包含无机纳米增强材料的聚丙烯母粒混合注塑成型制成安全箱，避免了挤出造粒过程对玻纤长度的破坏、降低玻纤的用量，有效提高了安全箱的力学性能。

Description

一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法
技术领域
本发明涉及塑料箱体制作技术领域，尤其是涉及一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法。
背景技术
安全防护箱属外包装件，可对其内物品起到保护作用。近年来，随着人们对精密仪器、贵重设备保护的重视，安全箱得到了前所未有的发展空间，目前已广泛应用于工业、军队、消防、摄影以及科考勘探等领域，并且在各行业中发挥着重要作用。
为满足安全箱的使用环境和使用性能要求，用于制备安全箱的材料应具备质轻、抗拉、抗冲击、耐腐蚀、阻燃等要求。目前，安全箱主要使用聚丙烯材料制成，但聚丙烯密度低，力学性能稍差，收缩率大，因此制备安全箱时需在聚丙烯内加入增强材料提高其力学性能。玻璃纤维本身强度高，并且有着较大的长径比，在材料中可以起到骨架结构增强作用，可以分担材料所受的应力和载荷，因此将玻璃纤维加入聚丙烯中能够大大增强复合材料的力学性能。例如，一种在中国专利文献上公开的“玻璃纤维强化聚丙烯树脂组合物”，其公开号CN108026292A，该组合物包含聚丙烯系树脂和玻璃纤维，用于注塑成型，玻璃纤维的质量平均纤维长度为200～300μm，玻璃纤维的含量相对于聚丙烯树脂组合物的质量为30～60质量％。
然而，经研究表明，作为增强材料的玻璃纤维在制品中保留长度的临界值为3.1mm，玻纤长度只有在大于临界长度时，才能起到很好的增强效果，否则玻纤容易在制品受力后从树脂基体中拔离脱落，玻纤的强度就不能得到充分发挥。然而在传统玻纤增强聚丙烯材料的制作过程中，玻纤是通过双螺杆挤出机与聚丙烯树脂进行混合造粒而得到，连续玻璃纤维在螺杆的剪切作用下而变短，玻纤在复合材料粒子中的长度通常只有0.5mm左右，此复合材料经注塑成型制成安全箱的过程中，玻纤会受到剪切等因素的破坏而进一步变短，通常情况下，安全箱中玻纤的最终长度只有0.3mm左右，无法有效地提高其刚性、抗冲击强度和尺寸稳定性。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中玻纤增强聚丙烯安全箱的制作工艺中，在挤出造粒及注塑成型过程中玻纤会受到剪切等因素的破坏从而使长度大大变短，无法有效地起到对安全箱力学性能的增强效果的问题，提供一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，先通过浸渍法将长玻纤与聚丙烯制成长玻纤母粒，然后再与包含无机纳米增强材料的聚丙烯母粒混合注塑成型制成安全箱，避免了挤出造粒过程对玻纤长度的破坏，并通过长玻纤与无机纳米增强材料的协同作用降低玻纤的用量，使注塑过程中包裹在较多聚丙烯中的玻纤受到较小的剪切力，从而保证最终制得的安全箱中的玻纤长度，有效提高安全箱的力学性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)制备聚丙烯母粒：所述聚丙烯母粒中包含无机纳米增强材料；
(2)制备长玻纤母粒：将聚丙烯母粒挤出熔融后注入温度为200～240℃的浸渍模具中，然后将长度为10～25mm的玻璃纤维加入浸渍模具中的熔体物料内，冷却切粒后得到长玻纤母粒；
(3)注塑成型：将长玻纤母粒、聚丙烯母粒及助剂混合，注塑成型得到所述安全箱。
本发明先将包含无机纳米增强材料的聚丙烯材料制成聚丙烯母粒，然后通过浸渍法用上述聚丙烯材料将长玻纤包裹制成长玻纤母粒，再将长玻纤母粒与剩余聚丙烯母粒混合注塑成型，制成安全箱。避免了将长玻纤与聚丙烯材料共同挤出造粒过程中对玻纤长度的破坏，并通过长玻纤与无机纳米增强材料共同对聚丙烯进行增强，在有效提高了安全箱的力学性能的同时可以降低玻纤的用量，使注塑过程中包裹在较多聚丙烯材料中的玻纤受到较小的剪切力，从而保证最终制得的安全箱中的玻纤长度可以在临界长度之上，有效提高安全箱的力学性能。
作为优选，步骤(1)中聚丙烯母粒的制备方法为：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，40～45℃下反应20～30h，将产物过滤、清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，80～85℃下搅拌反应2～4h，去除溶剂后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；
C)将阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，调节pH为8～10，水解反应2～4h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷；
D)将聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，搅拌2～4h；然后在氮气保护下85～95℃反应10～15h，干燥后挤出造粒得到所述聚丙烯母粒。
本发明中的聚丙烯母粒制备时，先通过步骤A)，利用乙烯基三甲氧基硅烷的缩合水解制备出八个顶角连接有乙烯基的笼型聚倍半硅氧烷；然后通过步骤B)，利用三甲基巯基磷酸酯中的巯基和聚倍半硅氧烷中的部分乙烯基的加成反应，在聚倍半硅氧烷上引入磷酸酯基；再通过步骤C)，利用正硅酸乙酯在碱性条件下的水解反应，在聚倍半硅氧烷上负载上纳米SiO2；最后通过步骤D)，利用聚倍半硅氧烷中未反应完的乙烯基与聚丙烯的自由基接枝聚合反应，将负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷接枝在聚丙烯分子链上，最终得到增强材料及阻燃剂接枝的聚丙烯材料母粒。
聚倍半硅氧烷的Si-O无机核使其具有优异的力学性能，可以作为无机增强材料，与玻璃纤维共同作用提高聚丙烯的综合性能；同时，聚倍半硅氧烷也是一种含硅阻燃剂，本发明在聚倍半硅氧烷上接枝三甲基巯基磷酸酯，引入磷酸酯基，形成硅磷协效阻燃剂，在聚倍半硅氧烷和磷酸酯基的协同作用下，可以使材料获得优良的阻燃性能，并且三甲基巯基磷酸酯的接枝也可以提高玻璃纤维与聚丙烯基体的相容性，从而提高材料的力学性能；本发明还利用正硅酸乙酯的水解反应，将聚倍半硅氧烷与纳米SiO2复合，形成的复合颗粒可以在材料表面形成微纳结构，使材料具有良好的疏水疏油性能，从而使安全箱具有良好的耐污性。
本发明将无机增强材料及阻燃剂直接接枝在聚丙烯上，使无机增强材料和阻燃剂均匀分布在聚丙烯分子链上，与直接将无机纳米填料和阻燃剂加入聚丙烯树脂中相比，可以有效提高无机纳米填料和阻燃剂与聚丙烯基体间的相容性，并提高无机纳米填料在基体中的分散性，避免团聚，从而有效提升安全箱的综合性能。
作为优选，步骤A)中所述的乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:14～16mL:2～3mL:14～15mL。
作为优选，步骤B)中所述的乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯与偶氮二异丁腈的质量比为1～2:1～2:0.01。本发明通过控制乙烯基聚倍半硅氧烷和三甲基巯基磷酸酯的添加比例，控制与巯基反应的乙烯基数量，使得到的材料既可以具有良好的阻燃性，又可以有足够的乙烯基参与后续与聚丙烯的接枝反应，使负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷可以有效接枝在聚丙烯分子链上。
作为优选，步骤C)中所述的阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.5～1。
作为优选，步骤D)中所述的聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:5～7:0.2～0.4:45～55。
作为优选，步骤(2)中所述玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为10～15:30～40。
作为优选，步骤(3)中所述长玻纤母粒和聚丙烯母粒的质量比为40～50:50～55。
作为优选，步骤(3)中的助剂包括抗静电剂、润滑剂及着色剂，所述长玻纤母粒与抗静电剂、润滑剂及着色剂的质量比为40～50:4～6:0.1～2:1～3。
作为优选，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种；所述着色剂选自炭黑、氧化钛、酞菁蓝和酞菁绿中的一种或多种。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)先通过浸渍法将长玻纤与聚丙烯制成长玻纤母粒，然后再与包含无机纳米增强材料的聚丙烯母粒混合注塑成型制成安全箱，避免了挤出造粒过程对玻纤长度的破坏；并通过长玻纤与无机纳米增强材料的协同作用降低玻纤的用量，使注塑过程中包裹在较多聚丙烯中的玻纤受到较小的剪切力，从而保证最终制得的安全箱中的玻纤长度，有效提高安全箱的力学性能；
(2)将无机增强材料及阻燃剂直接接枝在聚丙烯上，使无机增强材料和阻燃剂均匀分布在聚丙烯分子链上，有效解决了无机增强材料的分散性及增强材料和阻燃剂与基体的相容性问题；
(3)接枝在聚丙烯上的无机增强材料采用聚倍半硅氧烷，其分子结构中的Si-O无机核可以使之具有优异的力学性能，从而提高聚丙烯的综合性能；在聚倍半硅氧烷上引入磷酸酯基，形成硅磷协效阻燃剂，将其接枝在聚丙烯上，在聚倍半硅氧烷和磷酸酯基的协同作用下，可以使材料获得优良的阻燃性能；将聚倍半硅氧烷与纳米SiO2复合，形成的复合颗粒可以在材料表面形成微纳结构，使材料具有良好的疏水疏油性能，从而使安全箱具有良好的耐污性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：
(1)制备聚丙烯母粒：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，42℃下反应24h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:15mL:2.5mL:14.5mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入甲苯溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，83℃下搅拌反应3h，旋蒸去除甲苯后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯、甲苯与偶氮二异丁腈的添加比例为1.8g:1.5g:5mL:0.01g；
C)将阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.8，调节pH为9.2，水解反应3h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷；
D)将聚丙烯(辽宁华锦集团)、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:6:0.3:50，搅拌3h；然后在氮气保护下90℃反应12h，干燥后经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚丙烯母粒；
(2)制备长玻纤母粒：将部分聚丙烯母粒经双螺杆挤出机挤出熔融后注入温度为220℃的浸渍模具中，然后将长度为20mm的玻璃纤维(中国巨石EDR17-2400-362K)加入浸渍模具中的熔体物料内，玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为12:35，冷却切粒后得到长度为20mm的长玻纤母粒；
(3)注塑成型：将质量比为47:50:5:1:2的长玻纤母粒、聚丙烯母粒、抗静电剂SAS93(科莱恩)、硬脂酸钙及炭黑混合，注塑成型得到所述安全箱。
实施例2：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：
(1)制备聚丙烯母粒：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，40℃下反应30h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:14mL:2mL:14mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入甲苯溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，80℃下搅拌反应4h，旋蒸去除甲苯后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯、甲苯与偶氮二异丁腈的添加比例为1g:1g:5mL:0.01g；
C)将阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.5，调节pH为8.1，水解反应4h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷；
D)将聚丙烯(辽宁华锦集团)、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:5:0.2:45，搅拌2h；然后在氮气保护下85℃反应15h，干燥后经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚丙烯母粒；
(2)制备长玻纤母粒：将部分聚丙烯母粒经双螺杆挤出机挤出熔融后注入温度为200℃的浸渍模具中，然后将长度为10mm的玻璃纤维(中国巨石EDR17-2400-362K)加入浸渍模具中的熔体物料内，玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为10:30，冷却切粒后得到长度为10mm的长玻纤母粒；
(3)注塑成型：将质量比为40:50:4:0.1:1的长玻纤母粒、聚丙烯母粒、抗静电剂SAS93(科莱恩)、硬脂酸钙及炭黑混合，注塑成型得到所述安全箱。
实施例3：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：
(1)制备聚丙烯母粒：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，45℃下反应20h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:16mL:3mL:15mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入甲苯溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，85℃下搅拌反应2h，旋蒸去除甲苯后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯、甲苯与偶氮二异丁腈的添加比例为2g:2g:5mL:0.01g；
C)将阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:1，调节pH为9.8，水解反应2h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷；
D)将聚丙烯(辽宁华锦集团)、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:7:0.4:55，搅拌4h；然后在氮气保护下95℃反应10h，干燥后经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚丙烯母粒；
(2)制备长玻纤母粒：将部分聚丙烯母粒经双螺杆挤出机挤出熔融后注入温度为240℃的浸渍模具中，然后将长度为25mm的玻璃纤维(中国巨石EDR17-2400-362K)加入浸渍模具中的熔体物料内，玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为15:40，冷却切粒后得到长度为25mm的长玻纤母粒；
(3)注塑成型：将质量比为55:55:6:2:3的长玻纤母粒、聚丙烯母粒、抗静电剂SAS93(科莱恩)、硬脂酸钙及炭黑混合，注塑成型得到所述安全箱。
实施例4：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：
(1)制备聚丙烯母粒：将质量比为52:18:15的聚丙烯(辽宁华锦集团)、负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷和三甲基巯基磷酸酯加入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯母粒；其中，负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷的制备方法为：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，42℃下反应24h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:15mL:2.5mL:14.5mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.8，调节pH为9.2，水解反应3h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷；
(2)制备长玻纤母粒：将部分聚丙烯母粒经双螺杆挤出机挤出熔融后注入温度为220℃的浸渍模具中，然后将长度为20mm的玻璃纤维(中国巨石EDR17-2400-362K)加入浸渍模具中的熔体物料内，玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为12:35，冷却切粒后得到长度为20mm的长玻纤母粒；
(3)注塑成型：将质量比为47:50:5:1:2的长玻纤母粒、聚丙烯母粒、抗静电剂SAS93(科莱恩)、硬脂酸钙及炭黑混合，注塑成型得到所述安全箱。
对比例1(长玻纤与聚丙烯混合挤出)：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：
(1)制备改性聚丙烯材料：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，42℃下反应24h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:15mL:2.5mL:14.5mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入甲苯溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，83℃下搅拌反应3h，旋蒸去除甲苯后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯、甲苯与偶氮二异丁腈的添加比例为1.8g:1.5g:5mL:0.01g；
C)将阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.8，调节pH为9.2，水解反应3h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷；
D)将聚丙烯(辽宁华锦集团)、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:6:0.3:50，搅拌3h；然后在氮气保护下90℃反应12h，干燥后得到改性聚丙烯材料；
(2)制备长玻纤聚丙烯母粒：将长度为20mm的玻璃纤维(中国巨石EDR17-2400-362K)和聚丙烯材料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到长玻纤聚丙烯母粒；玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为12:85；
(3)注塑成型：将质量比为97:5:1:2的长玻纤聚丙烯母粒、抗静电剂SAS93(科莱恩)、硬脂酸钙及炭黑混合，注塑成型得到所述安全箱。
对比例2(不接枝乙烯基聚倍半硅氧烷)：
一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，包括如下步骤：
(1)制备长玻纤母粒：将聚丙烯(辽宁华锦集团)经双螺杆挤出机挤出熔融后注入温度为220℃的浸渍模具中，然后将长度为20mm的玻璃纤维(中国巨石EDR17-2400-362K)加入浸渍模具中的熔体物料内，玻璃纤维与聚丙烯的质量比为12:35，冷却切粒后得到长度为20mm的长玻纤母粒；
(2)注塑成型：将质量比为47:50:5:1:2的长玻纤母粒、聚丙烯、抗静电剂SAS93(科莱恩)、硬脂酸钙及炭黑混合，注塑成型得到所述安全箱。
对比例3(不接枝三甲基巯基磷酸酯)：
对比例3中聚丙烯母粒的制备方法为：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，42℃下反应24h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:15mL:2.5mL:14.5mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.8，调节pH为9.2，水解反应3h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷；
C)将聚丙烯(辽宁华锦集团)、负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，聚丙烯、负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:6:0.3:50，搅拌3h；然后在氮气保护下90℃反应12h，干燥后经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚丙烯母粒；
其余均与实施例1中相同。
对比例4(不负载SiO2)：
对比例3中聚丙烯母粒的制备方法为：
A)将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，42℃下反应24h，将产物过滤，用丙酮清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:15mL:2.5mL:14.5mL；
B)将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入甲苯溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，83℃下搅拌反应3h，旋蒸去除甲苯后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯、甲苯与偶氮二异丁腈的添加比例为1.8g:1.5g:5mL:0.01g；
C)将聚丙烯(辽宁华锦集团)、阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，聚丙烯、阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:6:0.3:50，搅拌3h；然后在氮气保护下90℃反应12h，干燥后经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚丙烯母粒；其余均与实施例1中相同。
对上述实施例和对比例中制得的安全箱材料的性能进行测试，结果如表1中所示。
其中，拉伸性能按GB/T 1040.1-2018中的方法进行测试；
弯曲性能按GB/T9341-2008中的方法进行测试；
冲击性能按GB/T1843-2008中的方法进行测试。
表1：安全箱材料性能测试结果。
Figure BDA0003027482390000091
从表1中可以看出，实施例1～4中采用本发明中的方法制得的安全箱具有优异的抗拉、抗冲击及弯曲等力学性能；同时还具有良好的阻燃性、抗静电性以及疏水和疏油性，耐污性能好。并且，实施例1～3中将负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷接枝在聚丙烯分子链上，与实施例4中将负载了纳米SiO2的乙烯基聚倍半硅氧烷和三甲基巯基磷酸酯直接与聚丙烯进行共混相比，安全箱的力学性能及疏水疏油性能得到了进一步提升，可能是由于直接共混无机纳米材料在基体中的分散性不佳，导致安全箱性能下降。
对比例1中将长玻纤与聚丙烯共同挤出造粒，长玻纤在挤出过程中会被破坏，长度变短，导致安全箱的性能与实施例1中相比显著降低；对比例2中不对聚丙烯进行无机增强材料和阻燃剂接枝改性，安全箱的力学性能、阻燃性能和疏水疏油性能均显著下降；对比例3中不在乙烯基聚倍半硅氧烷上接枝三甲基巯基磷酸酯，安全箱的阻燃性能下降，并且会影响玻璃纤维与基体的相容性，导致安全箱的力学性能也有所降低；对比例4中不在乙烯基聚倍半硅氧烷上负载纳米SiO2，不利于形成微纳结构，从而导致安全箱的疏水和疏油性降低，耐污性下降，并且对材料的抗冲击性能也有所影响。

Claims (10)

1.一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）制备聚丙烯母粒：所述聚丙烯母粒中包含无机纳米增强材料；
（2）制备长玻纤母粒：将聚丙烯母粒挤出熔融后注入温度为200~240℃的浸渍模具中，然后将长度为10~25mm的玻璃纤维加入浸渍模具中的熔体物料内，冷却切粒后得到长玻纤母粒；
（3）注塑成型：将长玻纤母粒、聚丙烯母粒及助剂混合，注塑成型得到所述安全箱。
2.根据权利要求1所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤（1）中聚丙烯母粒的制备方法为：
A）将乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸混合后加入水中，40~45℃下反应20~30h，将产物过滤、清洗后得到乙烯基聚倍半硅氧烷；
B）将乙烯基聚倍半硅氧烷与三甲基巯基磷酸酯加入溶剂中，搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈，80~85℃下搅拌反应2~4h，去除溶剂后得到阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷；
C）将阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷分散于乙醇的水溶液中，加入正硅酸乙酯，调节pH为8~10，水解反应2~4h，陈化、洗涤、干燥后得到负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷；
D）将聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷及过氧化二苯甲酰加入甲苯中，搅拌2~4h；然后在氮气保护下85~95℃反应10~15h，干燥后挤出造粒得到所述聚丙烯母粒。
3.根据权利要求2所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤A）中所述的乙烯基三甲氧基硅烷、丙酮、浓盐酸及水的添加比例为0.01mol:14~16mL:2~3mL:14~15mL。
4.根据权利要求2所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤B）中所述的乙烯基聚倍半硅氧烷、三甲基巯基磷酸酯与偶氮二异丁腈的质量比为1~2:1~2:0.01。
5.根据权利要求2所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤C）中所述的阻燃改性的乙烯基聚倍半硅氧烷与正硅酸乙酯的质量比为1:0.5~1。
6.根据权利要求2所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤D）中所述的聚丙烯、负载了纳米SiO2的阻燃改性乙烯基聚倍半硅氧烷、过氧化二苯甲酰和甲苯的质量比为10:5~7: 0.2~0.4:45~55。
7.根据权利要求1所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤（2）中所述玻璃纤维与聚丙烯母粒的质量比为10~15:30~40。
8.根据权利要求1所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤（3）中所述长玻纤母粒和聚丙烯母粒的质量比为40~50:50~55。
9.根据权利要求1或8所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，步骤（3）中的助剂包括抗静电剂、润滑剂及着色剂，所述长玻纤母粒与抗静电剂、润滑剂及着色剂的质量比为40~50:4~6:0.1~2:1~3。
10.根据权利要求9所述的一种长玻纤增强聚丙烯安全箱的制作方法，其特征是，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种；所述着色剂选自炭黑、氧化钛、酞菁蓝和酞菁绿中的一种或多种。
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