CN116082750B - 一种阻燃聚丙烯树脂、阻燃板材及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供涉及一种阻燃聚丙烯树脂、阻燃板材及其加工方法，涉及阻燃材料技术领域，阻燃聚丙烯树脂包括质量分数为60‑70％的聚丙烯树脂、质量分数为25‑30％的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为5‑10％的相容剂，聚丙烯树脂包括熔融指数为10‑20g/10min的A类聚丙烯树脂、熔融指数为30‑100g/10min的B类聚丙烯树脂以及熔融指数为500‑1000g/10min的C类聚丙烯树脂。本发明选用熔指不同的三类聚丙烯树脂为主料，形成三个流动梯度，以促进板材加工过程中聚丙烯树脂在玻纤束间和束内两个不同间隙间的流动性，提高生产速度、板材刚性和强度；另外，辅以磷氮类复配阻燃剂和相容剂，提高阻燃效果。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃材料技术领域，具体而言，涉及一种阻燃聚丙烯树脂、阻燃板材及其加工方法。
背景技术
现有的阻燃聚丙烯改性树脂大多适用于挤出和注塑加工，没有考虑复材加工时聚丙烯浸润纤维布的流动性要求。而现有技术中，GF/PP热塑性有机板所用的玻纤布大多为网状结构，浸润分为束间浸渍和束内浸渍，且生产时的背压比注塑和挤出工艺小很多，由此，熔融粘度大的改性聚丙烯树脂无法浸润到每根纤维，不能完全浸渍玻纤或者复材板性能不好。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高阻燃聚丙烯树脂在加工过程中树脂浸润纤维的效果及板材加工性能。
为解决上述问题，本发明提供一种阻燃聚丙烯树脂，包括：质量分数为60-70％的聚丙烯树脂、质量分数为25-30％的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为5-10％的相容剂，其中，所述聚丙烯树脂包括熔融指数为10-20g/10min的A类聚丙烯树脂、熔融指数为30-100g/10min的B类聚丙烯树脂以及熔融指数为500-1000g/10min的C类聚丙烯树脂。
可选地，所述A类聚丙烯树脂、所述B类聚丙烯树脂与所述C类聚丙烯树脂的质量比为40-60:20-50:1-20。
可选地，所述磷氮类复配阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂和成炭剂，且所述成炭剂与所述三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂的质量比为1:25-29。
可选地，所述成炭剂为多羟基化合物。
可选地，所述相容剂为接枝率为1.0％以上且熔融指数超过200g/10min的马来酸酐。
本发明所述的阻燃聚丙烯树脂相对于现有技术的优势在于：本发明选用熔融指数不同的三类聚丙烯树脂为主料，能够形成三个流动梯度，以促进板材加工过程中聚丙烯树脂在玻纤束间(毫米间隙)和束内(微米间隙)两个不同间隙间的流动性，提高聚丙烯树脂浸渍纤维的速度，提高生产速度，同时减少复材板的孔隙率，增加纤维和聚丙烯树脂接触面积，提高应力传递速率，从而提高板材刚性和强度，弯曲强度提高到400mpa以上；另外，辅以磷氮类复配阻燃剂和相容剂，提高了阻燃效果及树脂浸润纤维的效果。
为解决上述问题，本发明还提供一种阻燃板材加工方法，包括如下步骤：
步骤S1，将所述的阻燃聚丙烯树脂采用流延成型方式得到阻燃聚丙烯树脂薄膜；
步骤S2，将所述阻燃聚丙烯树脂薄膜与玻纤布压制成型，得到阻燃板材。
可选地，所述阻燃聚丙烯树脂薄膜中的阻燃聚丙烯树脂与所述玻纤布中玻纤的质量比为2-4:6-8。
可选地，步骤S2中，采用双钢带压机进行压制成型，且钢带运行速度为0.6m/min以上。
本发明所述的阻燃板材加工方法方法简单，且本发明所述的阻燃板材加工方法与所述阻燃聚丙烯树脂相对于现有技术的其它优势相同，在此不再赘述。
为解决上述问题，本发明还提供一种阻燃板材，通过所述的阻燃板材加工方法获得。
可选地，所述的阻燃板材包括聚丙烯树脂薄膜层和玻纤布层，且所述玻纤布层设置于两层所述聚丙烯树脂薄膜层之间。
本发明所述的阻燃板材与所述阻燃板材加工方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例的阻燃板材加工方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本申请实施例的描述中，术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本申请实施例的描述中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
如图1所示，本发明实施例提供了一种阻燃聚丙烯树脂，包括：质量分数为60-70％的聚丙烯树脂、质量分数为25-30％的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为5-10％的相容剂，其中，所述聚丙烯树脂包括熔融指数为10-20g/10min的A类聚丙烯树脂、熔融指数为30-100g/10min的B类聚丙烯树脂以及熔融指数为500-1000g/10min的C类聚丙烯树脂。
本实施例中选用熔融指数不同的三类聚丙烯树脂为主料，能够形成三个流动梯度，以促进板材加工过程中聚丙烯树脂在玻纤束间(毫米间隙)和束内(微米间隙)两个不同间隙间的流动性，提高聚丙烯树脂浸渍纤维的速度，提高生产速度，同时减少复材板的孔隙率，增加纤维和聚丙烯树脂接触面积，提高应力传递速率，从而提高板材刚性和强度。
优选的实施例中，所述A类聚丙烯树脂、所述B类聚丙烯树脂与所述C类聚丙烯树脂的质量比为40-60:20-50:1-20。由此，增强了板材加工时聚丙烯树脂在玻纤束间和束内两个不同间隙间的流动性，且节省成本。
优选的实施例中，所述磷氮类复配阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂和成炭剂，且所述成炭剂与所述三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂的质量比为1:25-29。其中成炭剂添加量少，成炭效率高，能大幅度提高阻燃效果。
本实施例中，三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂，阻燃效果好，且燃烧时具有低烟密度、低毒性、低腐蚀性，符合环保的要求。
优选的实施例中，所述成炭剂为多羟基化合物。具体地，成炭剂为季戊四醇，在燃烧过程中能被含磷的酸源类物质产生的脱水剂夺走水分而被炭化，增强阻燃效果。
需要说明的是，在现有技术中，一般使用接枝率为0.7％的马来酸酐作为相容剂，但本实施例中，所述相容剂为接枝率为1.0％以上且熔融指数超过200g/10min的马来酸酐，接枝率较高，因此，在板材加工过程中，纤维和聚丙烯树脂间的界面结合力较强，孔隙率较少，有利于提高板材的性能。
因此，本实施例选用熔融指数不同的三类聚丙烯树脂为主料，能够形成三个流动梯度以促进板材加工过程中聚丙烯树脂在玻纤束间(毫米间隙)和束内(微米间隙)两个不同间隙间的流动性，提高聚丙烯树脂浸渍纤维的速度，提高生产速度，同时减少复材板的孔隙率，增加纤维和聚丙烯树脂接触面积，提高应力传递速率，从而提高板材刚性和强度，弯曲强度提高到400mpa以上；另外，辅以磷氮类复配阻燃剂和相容剂，提高了阻燃效果及树脂浸润纤维的效果。
本发明的另一个实施例还提供一种阻燃板材加工方法，包括如下步骤：
步骤S1，将所述的阻燃聚丙烯树脂采用流延成型方式得到阻燃聚丙烯树脂薄膜；
步骤S2，将所述阻燃聚丙烯树脂薄膜与玻纤布压制成型，得到阻燃板材。
在一些优选的实施例中，所述阻燃聚丙烯树脂薄膜中的阻燃聚丙烯树脂与所述玻纤布中玻纤的质量比为2-4:6-8。玻纤含量较高，有利于提高板材的强度和刚性。
在一些优选的实施例中，步骤S2中，采用双钢带压机进行压制成型，工艺简单，生产效率高，成本低，工艺参数见下表。
本实施例所述的阻燃板材加工方法简单，且本实施例所述的阻燃板材加工方法与所述阻燃聚丙烯树脂相对于现有技术的其它优势相同，在此不再赘述。
本发明的又一个实施例还提供一种阻燃板材，通过所述的阻燃板材加工方法获得。
在一些优选的实施例中，所述的阻燃板材包括聚丙烯树脂薄膜层和玻纤布层，且所述玻纤布层设置于两层所述聚丙烯树脂薄膜层之间，形成三明治结构。
在一些优选的实施例中，三明治结构中玻纤布层层数为1层及以上层数。
本发明所述的阻燃板材与所述阻燃板材加工方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
实施例1
本实施例提供了一种阻燃板材的加工方法，包括如下步骤：
(1)将阻燃聚丙烯树脂按照预设比例称量好后，在混合机上进行混合5-10分钟，得到预混料；
(2)将预混料放入双螺杆挤出机中，在温度150-220℃下经熔融挤出，得到阻燃聚丙烯树脂；
(3)将阻燃聚丙烯树脂采用流延成型方式得到阻燃聚丙烯树脂薄膜；
(4)将阻燃聚丙烯树脂薄膜与玻纤布采用2膜1布形式通过双钢带压机压制成型，得到阻燃板材。
其中，阻燃聚丙烯树脂，包括：质量分数为69％的聚丙烯树脂、质量分数为26％的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为5％的相容剂，且A类聚丙烯树脂、所述B类聚丙烯树脂与所述C类聚丙烯树脂的质量比为47-21-1；磷氮类复配阻燃剂包括三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂和季戊四醇，且所述季戊四醇与所述三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂的质量比为1:25，相容剂为接枝率为1.0％且熔融指数为200g/10min的马来酸酐,所述阻燃聚丙烯树脂薄膜中的阻燃聚丙烯树脂与所述玻纤布中玻纤的质量比为1:3。
步骤(4)中，压制成型工艺参数如下表：
本实施例中获得的阻燃板材的弯曲强度为420Mpa，弯曲模量为16Gpa，阻燃达到V1级，板材性能好。
实施例2
本实施例提供了一种阻燃板材的加工方法，包括如下步骤：
(1)将阻燃聚丙烯树脂按照预设比例称量好后，在混合机上进行混合5-10分钟，得到预混料；
(2)将预混料放入双螺杆挤出机中，在温度150-220℃下经熔融挤出，得到阻燃聚丙烯树脂；
(3)将阻燃聚丙烯树脂采用流延成型方式得到阻燃聚丙烯树脂薄膜；
(4)将阻燃聚丙烯树脂薄膜与玻纤布采用2膜1布形式通过双钢带压机压制成型，得到阻燃板材。
其中，阻燃聚丙烯树脂，包括：质量分数为63％的聚丙烯树脂、质量分数为30％的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为7％的相容剂，且A类聚丙烯树脂、所述B类聚丙烯树脂与所述C类聚丙烯树脂的质量比为40:20:3；磷氮类复配阻燃剂包括三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂和季戊四醇，且所述季戊四醇与所述三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂的质量比为1:29，相容剂为接枝率为1.0％且熔融指数为200g/10min的马来酸酐，所述阻燃聚丙烯树脂薄膜中的阻燃聚丙烯树脂与所述玻纤布中玻纤的质量比为3:7。
步骤(4)中，压制成型工艺参数如下表：
本实施例中获得的阻燃板材的弯曲强度为405Mpa，弯曲模量为18Gpa，阻燃达到V1级，板材性能好。
实施例3
本实施例提供了一种阻燃板材的加工方法，包括如下步骤：
(1)将阻燃聚丙烯树脂按照预设比例称量好后，在混合机上进行混合5-10分钟，得到预混料；
(2)将预混料放入双螺杆挤出机中，在温度150-220℃下经熔融挤出，得到阻燃聚丙烯树脂；
(3)将阻燃聚丙烯树脂采用流延成型方式得到阻燃聚丙烯树脂薄膜；
(4)将阻燃聚丙烯树脂薄膜与玻纤布采用2膜1布形式通过双钢带压机压制成型，得到阻燃板材。
其中，阻燃聚丙烯树脂，包括：质量分数为68％的聚丙烯树脂、质量分数为26％的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为6％的相容剂，且A类聚丙烯树脂、所述B类聚丙烯树脂与所述C类聚丙烯树脂的质量比为43:23:2；磷氮类复配阻燃剂包括三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂和季戊四醇，且所述季戊四醇与所述三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂的质量比为1:25，相容剂为接枝率为1.0％且熔融指数为200g/10min的马来酸酐，所述阻燃聚丙烯树脂薄膜中的阻燃聚丙烯树脂与所述玻纤布中玻纤的质量比为1:2。
步骤(4)中，压制成型工艺参数如下表：
本实施例中获得的阻燃板材的弯曲强度为410Mpa，弯曲模量为16Gpa，阻燃达到V1级，板材性能好。
对比例
本实施例为了证明本发明中阻燃板材的性能，按照实施例1的方法，进行对比实验获得性能如下表：
通过上述对比例可以看出，本实施例选用熔融指数不同的三类聚丙烯树脂为主料，能够形成三个流动梯度以促进板材加工过程中聚丙烯树脂在玻纤束间(毫米间隙)和束内(微米间隙)两个不同间隙间的流动性，提高聚丙烯树脂浸渍纤维的速度，提高生产速度，同时减少复材板的孔隙率，增加纤维和聚丙烯树脂接触面积，提高应力传递速率，从而提高板材刚性和强度，弯曲强度提高到400mpa以上；另外，辅以磷氮类复配阻燃剂和相容剂，提高了阻燃效果及树脂浸润纤维的效果。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种阻燃聚丙烯树脂，其特征在于，包括：质量分数为60-70%的聚丙烯树脂、质量分数为25-30%的磷氮类复配阻燃剂以及质量分数为5-10%的相容剂，其中，所述聚丙烯树脂包括熔融指数为10-20g/10min的A类聚丙烯树脂、熔融指数为30-100g/10min的B类聚丙烯树脂以及熔融指数为500-1000g/10min的C类聚丙烯树脂，所述A类聚丙烯树脂、所述B类聚丙烯树脂与所述C类聚丙烯树脂的质量比为40-60:20-50:1-20，所述相容剂为接枝率为1.0%以上且熔融指数超过200g/10min的马来酸酐接枝物。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯树脂，其特征在于，所述磷氮类复配阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂和成炭剂，且所述成炭剂与所述三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃剂的质量比为1:25-29。
3.根据权利要求2所述的阻燃聚丙烯树脂，其特征在于，所述成炭剂为多羟基化合物。
4.一种阻燃板材加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将如权利要求1-3任一项所述的阻燃聚丙烯树脂采用流延成型方式得到阻燃聚丙烯树脂薄膜；
步骤S2，将所述阻燃聚丙烯树脂薄膜与玻纤布压制成型，得到阻燃板材。
5.根据权利要求4所述的阻燃板材加工方法，其特征在于，所述阻燃聚丙烯树脂薄膜中的阻燃聚丙烯树脂与所述玻纤布中玻纤的质量比为2-4:6-8。
6.根据权利要求4所述的阻燃板材加工方法，其特征在于，步骤S2中，采用双钢带压机进行压制成型，且钢带运行速度为0.6m/min以上。
7.一种阻燃板材，其特征在于，通过如权利要求4-6任一项所述的阻燃板材加工方法获得。
8.根据权利要求7所述的阻燃板材，其特征在于，包括聚丙烯树脂薄膜层和玻纤布层，且所述玻纤布层设置于两层所述聚丙烯树脂薄膜层之间。
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