CN116218080A - 一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子改性材料技术领域，具体涉及一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。本发明的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，包括如下质量份的原料：聚丙烯树脂20～60份；相容剂1～10份；三元乙丙橡胶回收料5～25份；抑烟阻燃剂5～30份；光稳定剂0.1～2份；抗氧剂0.1～2份；玻璃纤维10～40份。本发明的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料具有优异的力学性能，以及耐光和热老化性能；拉伸强度＞85MPa，弯曲模量＞6000MPa，悬臂梁缺口冲击强度＞165J/m，强度高于木材，注塑出来的建筑模架从3m高垂直跌落不会出现破裂情况，能够达到建筑材料及其制品燃烧性能等级的B2级。

Description

一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子改性材料技术领域，具体涉及一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯(PP)是五大通用树脂之一，具有质量轻、易加工、耐化学药品腐蚀等优良特性，在化工、电器、包装等工业领域得到广泛的应用。但是聚丙烯本身还存在很多缺陷，需要通过改性来满足更多的应用领域需求，其中，玻纤增强聚丙烯是一种重要的改性方式，使其能够“以塑代钢”、“以塑代木”。
现有的建筑模架一般是用木板拼接而成，这样操作的缺陷是需要砍伐大量的木材，而且用钉子拼接的木板容易损坏，需要不断的修复，这就需要研发一种新的模架材料代替现有的木板模架应用于建筑行业，使其具有高强度、抗冲击性好、跌落不容易损坏，不过需要解决玻纤增强聚丙烯注塑翘曲、不阻燃和耐老化的问题。
因此，研发一种同时具有能够通过GB8624-2012建筑行业标准B2级，并且耐老化和成型性好的玻纤增强阻燃聚丙烯材料是目前需解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，具有优异的力学性能强度，抗冲击性好，耐光、耐热老化性能好，可作为建筑模架材料使用，跌落不容易损坏，且通过GB8624-2012建筑行业标准B2级的测试。
本发明的第一方面，提出一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，包括如下质量份的原料：
聚丙烯树脂20～60份；
相容剂1～10份；
三元乙丙橡胶回收料5～25份；
抑烟阻燃剂5～30份；
光稳定剂0.1～2份；
抗氧剂0.1～2份；
玻璃纤维10～40份。
根据本发明的第一方面，至少具有如下的有益效果：
本发明采用合适配比的相容剂、抑烟阻燃剂、三元乙丙橡胶回收料，搭配光稳定剂、抗氧剂和玻璃纤维，各组分协同作用，得到的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料具有优异的力学性能、抗冲击性，高处跌落不容易损坏，耐光和热老化性能好，能够达到建筑材料及其制品燃烧性能等级的B2级。
在本发明的一些优选实施方式中，所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，包括如下质量份的原料：
聚丙烯树脂30～45份；
相容剂2～6份；
三元乙丙橡胶回收料10～15份；
复合抑烟阻燃剂10～20份；
光稳定剂0.2～0.6份；
抗氧剂0.2～0.6份；
玻璃纤维25～30份。
在本发明的一些更优选实施方式中，所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，包括如下质量份的原料：
聚丙烯树脂30～40份；
相容剂4～6份；
三元乙丙橡胶回收料10～15份；
复合抑烟阻燃剂10～15份；
光稳定剂0.4～0.6份；
抗氧剂0.4～0.6份；
玻璃纤维25～30份。
在本发明的一些优选实施方式中，所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料还包括如下质量份的原料：
水滑石0.2～0.8份；
润滑剂0.2～0.8份。
在本发明的一些优选实施方式中，所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料还包括如下质量份的原料：
水滑石0.4～0.6份；
润滑剂0.4～0.6份。
在本发明中，水滑石属于阴离子型层状化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，能够将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物，在热氧老化过程中，可以吸附一些分解出来的自由基，从而减缓老化进度。
在本发明的一些实施方式中，三元乙丙橡胶为乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃第三单体的共聚物；所述三元乙丙橡胶回收料的第三单体亚乙基降冰片烯含量≥2％，优选亚乙基降冰片烯质量含量≥4％。在本发明中，加入较高的第三单体亚乙基降冰片烯含量的三元乙丙橡胶具有较低的压缩形变，高乙烯含量的三元乙丙橡胶耐老化和冲击性能好，门尼粘度高，流动性好，适合注塑加工。
在本发明的一些优选实施方式中，所述聚丙烯树脂为高流动性高结晶聚丙烯，所述聚丙烯树脂的熔融指数(按照ASTM D1238在230℃，2.16Kg条件测试)＞60g/10min；更优选聚丙烯树脂的熔融指数(按照ASTM D1238在230℃，2.16Kg条件测试)＞80g/10min；所述聚丙烯树脂的弯曲模量(ASTM D790)＞1200MPa，更优选聚丙烯树脂的弯曲模量(ASTMD790)＞1500MPa。本发明使用高流动性高结晶聚丙烯树脂，可以减少充膜阻力，使注塑大制件时更好成型，不容易出现缺胶情况，结晶度高，可以缩短成型冷却时间，提高效率；较高的弯曲模量，可以提高抗变形和承重能力。
在本发明的一些优选实施方式中，所述相容剂包括乙烯丁烯共聚物(POE)接枝马来酸酐，更优选的相容剂为接枝率≥1％的乙烯丁烯共聚物(POE)接枝马来酸酐，进一步优选的相容剂为接枝率≥0.8％的乙烯丁烯共聚物(POE)接枝马来酸酐。本发明采用POE类相容剂，既可以作为玻璃纤维和聚丙烯树脂的相容剂，还可以提高聚丙烯复合材料的抗冲击强度，可作为建筑模架材料使用。
在本发明的一些优选实施方式中，所述抑烟阻燃剂为复配抑烟阻燃剂，包括化学法氢氧化镁、水合硼酸锌(3.5水硼酸锌)；所述化学法氢氧化镁与水合硼酸锌的质量比为1～3：1，更优选1.5～2.5：1，包括但不限于1.5：1、2：1、2.5：1等。
在本发明中，在建筑工地中，现有的建筑模架板材多为木材，阻燃性较差甚至不具备阻燃性，烟头或电弧焊残渣的掉落容易导致自燃，进而引发火灾。本发明采用化学法氢氧化镁和水合硼酸锌复配的抑烟阻燃剂，化学法氢氧化镁作为一种经济效益高的无机阻燃剂，具有抑烟和受热(350℃左右)吸收热量产生分解出水的特点，释放的水稀释可燃气体，延缓火灾，水合硼酸锌作为阻燃剂既能阻燃，又能消烟和灭电弧，可以有效提高阻燃性能，减少燃烧时烟雾的产生，水合硼酸锌的分解温度较高，跟氢氧化镁搭配，可以形成不同梯度的延缓火灾或者自熄的效果。
在本发明的一些优选实施方式中，所述光稳定剂为复配光稳定剂，包括光稳定剂622、光稳定剂228；所述光稳定剂622与光稳定剂228的质量比为1：1～3，更优选1：1.5～2.5，包括但不限于1：1.5、1：2、1：2.5等。
在本发明中，由于光稳定剂UV622为弱碱性聚合型高分子量受阻胺光稳定剂，具有很好的加工热稳定性，与聚丙烯有良好的相容性，可以有效地防止光、热气候及水份对聚丙烯的降解作用，在光老化过程中，聚丙烯产生降解，呈现酸性环境，如果使用过多的碱性光稳定剂，则不能达到耐光老化效果，搭配中性受阻胺紫外光稳定剂228，则可以完美的解决这个问题，使材料达到长期耐光老化效果。
在本发明的一些优选实施方式中，所述抗氧剂为复配抗氧剂，包括抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP；所述抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂DSTDP的质量比为1～3：1：2～4，更优选1.5～2.5：1：2～3，进一步优选2：1：2.5左右。
在本发明中，加入复配抗氧剂可以提高玻纤增强聚丙烯材料的耐老化性能，抗氧剂168和1010是常规的抗氧剂，既可以保护加工过程聚丙烯(PP)降解，还可以使材料具有长期耐老化性能，复配硫代酯类抗氧剂DSTDP，与抗氧剂1010具有协同作用，可以防止聚丙烯材料在长期老化过程的热氧老化降解，时效长，兼具有较高的经济性。
在本发明的一些优选实施方式中，所述玻璃纤维(玻纤)为短切玻璃纤维，所述玻璃纤维的线径(又称直径)为5～20μm，更优选8～12μm，进一步优选10μm左右；所述玻璃纤维的长度为2～10mm，更优选4～7mm，进一步优选5mm左右。在本发明中，由于复配抑烟阻燃剂的存在，对玻纤的分散有加成作用，但是无机阻燃剂对玻纤有一定的磨碎效果，所以需要选用性能更优的短切玻璃纤维，无机阻燃剂还可以减少玻璃纤维的取向，使注塑出来的制件不易翘曲。
在本发明的一些优选实施方式中，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙中的至少一种，更优选的润滑剂包括聚乙烯蜡。在本发明中，采用聚乙烯蜡可以改善材料的内外润滑性，提高了玻璃纤维的分散性，改善材料的表面光亮度，同时兼顾经济性。
本发明的第二方面，提出所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料的原料混合，熔融挤出得到所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯树脂、相容剂、复配抑烟阻燃剂、三元乙丙橡胶回收料、光稳定剂、抗氧剂、水滑石、润滑剂混合，从挤出机的主喂料口加入，从侧喂料口加入短切玻璃纤维，熔融挤出得到所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述熔融挤出的温度200～230℃，更优选的熔融挤出的温度为200℃/220℃/220℃/220℃/225℃/225℃/225℃/230℃/230℃/230℃/210℃。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述挤出机使用的螺杆组合是自主设计的，所述螺杆组合从排气口到出料膜头端的螺杆设计参数为96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、45°/5/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、56/56、56/28L、96/96、96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、56/56、56/56、56/56、56/56。例如“96/96”表示此为导程96mm，长度为96mm的螺纹块；“45°/5/56”表示45°表示捏合块角度，5为片数，56为长度；“过渡块12/12”是齿形盘与螺纹块或剪切块的链接块，长度为12mm；“齿形组57/57”表示齿形螺纹元件长度为57mm；“56/28L”表示56是指输送块的导程，28代表此输送块的长度，L是代表方向的。其他只是长度变化，表示的意义是相似的。
本发明的第三方面，提出所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料在制备建筑模架材料中应用。采用本发明公开的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料可替代木板作为建筑模架材料。
与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果：
1.本发明的耐老化、强阻燃聚丙烯复合材料具有优异的力学性能，拉伸强度＞85MPa，弯曲模量＞6000MPa，悬臂梁缺口冲击强度＞165J/m，强度高于木材，注塑出来的建筑模架从3m高垂直跌落不会出现破裂情况。
2.本发明的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料具有优异的耐老化性能，在150℃烘烤1000h后拉伸强度、弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度都保持在70％以上，在UV照射1500h后拉伸强度、弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度都保持在70％以上。
3.本发明的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料通过GB8624-2012建筑行业标准B2级测试(可燃材料)，有抑烟和延缓火灾的作用。
4.本发明的耐老化、阻燃聚丙烯材料的表面较光滑，没有明显翘曲情况。
5.本发明的制备方法相对简单，容易实现大规模生产，成本低，使用自主设计螺杆组合，材料力学性能较高，产品质量稳定。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用的原料，如无特殊说明，均可从常规商业途径得到；所采用的工艺，如无特殊说明，均采用本领域的常规工艺；所采用的操作温度，如无特殊说明，均为室温(20±5℃)。
实施例1
本实施例制备了一种耐老化玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料材料，具体实施如下：
按比例将所述聚丙烯树脂38份(韩国SK，BX3920，MI为100g/10min，测试条件为2.16Kg，230℃)、POE接枝马来酸酐5份(科艾斯化学有限公司，塑料助剂：W1)、复配抑烟阻燃剂15份(化学法氢氧化镁：3.5水硼酸锌＝2：1)、三元乙丙橡胶黑色回收粒子10份(市售，第三单体亚乙基降冰片烯含量5％，乙烯和丙烯的比例为70：30，门尼粘度60MU)、复配光稳定剂0.5份(光稳定剂622：光稳定剂228＝1：2，市售)、聚乙烯蜡0.5份(青岛邦尼，BN500)、水滑石0.5份(市售)、复配抗氧剂0.5份(抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂DSTDP＝2：1：2.5，市售)按照比例混合均匀，从主喂料喂入双螺杆挤出机中，从侧喂料口加入25份短切玻璃纤维(TCR438G-13-4.5，重庆复合材料)，在自主设计的螺杆组合中进行挤出造粒，制得耐老化玻纤增强聚丙烯材料；其中挤出造粒的挤出温度为200℃/220℃/220℃/220℃/225℃/225℃/225℃/230℃/230℃/230℃/210℃，其中自主设计的螺杆组合为从侧喂料口到出料模头端的螺杆设计为96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、45°/5/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、56/56、56/28L、96/96、96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、56/56、56/56、56/56、56/56。
实施例2
本实施例制备了一种耐老化玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，具体实施如下：
按比例将所述聚丙烯树脂33份(韩国SK，BX3920，MI为100g/10min，测试条件为2.16Kg，230℃)、POE接枝马来酸酐5份(科艾斯化学有限公司，塑料助剂：W1)、复配抑烟阻燃剂15份(化学法氢氧化镁：3.5水硼酸锌＝2：1)、三元乙丙橡胶黑色回收粒子15份(市售，第三单体亚乙基降冰片烯含量5％，乙烯和丙烯的比例为70：30，门尼粘度60MU)、复配光稳定剂0.5份(光稳定剂622：光稳定剂228＝1：2，市售)、聚乙烯蜡0.4份(青岛邦尼，BN500)、水滑石0.5份(市售)、复配抗氧剂0.5份(抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂DSTDP＝2：1：2.5，市售)按照比例混合均匀，从主喂料喂入双螺杆挤出机中，从侧喂料口加入30份短切玻璃纤维(TCR438G-13-4.5，重庆复合材料)，在自主设计的螺杆组合中进行挤出造粒，制得耐老化玻纤增强聚丙烯材料；其中挤出造粒的挤出温度为200℃/220℃/220℃/220℃/225℃/225℃/225℃/230℃/230℃/230℃/210℃，其中自主设计的螺杆组合为从侧喂料口到出料模头端的螺杆设计为96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、45°/5/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、56/56、56/28L、96/96、96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、56/56、56/56、56/56、56/56。
对比例1
本对比例制备了一种玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，与实施例1的主要区别在于聚丙烯树脂(韩国SK，BX3920，MI为100g/10min，测试条件为2.16Kg，230℃)改为聚丙烯树脂(EP548R，中海壳牌，MI为28g/10min，测试条件为2.16Kg，230℃)，原料比例见表1，制备过程参考实施例1。
对比例2
本对比例制备了一种玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，与实施例1的主要区别在于相容剂(POE接枝马来酸酐)改为PP接枝马来酸酐(KT-1，沈阳科通)，原料比例见表1，制备过程参考实施例1。
对比例3
本对比例制备了一种玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，与实施例1的主要区别在于三元乙丙橡胶黑色回收粒子10份改为聚丙烯树脂10份(韩国SK，BX3920)，原料比例见表1，制备过程参考实施例1。
对比例4
本对比例制备了一种玻纤增强聚丙烯复合材料，与实施例1的主要区别在于复配抑烟阻燃剂15份(化学法氢氧化镁：3.5水硼酸锌＝2：1)改为聚丙烯树脂15份(韩国SK，BX3920)，原料比例见表1，制备过程参考实施例1。
对比例5
本对比例制备了一种玻纤增强聚丙烯复合材料，与实施例2的主要区别在于复配光稳定剂0.5份(光稳定剂622：光稳定剂228＝1：2，市售)改为光稳定剂0.5份(光稳定剂622)，原料比例见表1，制备过程参考实施例2。
对比例6
本对比例制备了一种玻纤增强聚丙烯复合材料，与实施例2的主要区别在于水滑石0.5份(市售)改为聚丙烯树脂0.5份(韩国SK，BX3920)，原料比例见表1，制备过程参考实施例2。
对比例7
本对比例制备了一种玻纤增强聚丙烯复合材料，与实施例2的主要区别在于复配抗氧剂0.5份(抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂DSTDP＝2：1：2.5，市售)改为抗氧剂B215 0.5份，原料比例见表1，制备过程参考实施例2。
对比例8
本对比例制备了一种玻纤增强聚丙烯材料，与实施例1的主要区别在于自主设计的螺杆组合(从侧喂料口到出料模头端的螺杆设计为96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、45°/5/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、过渡块12/12、齿形组57/57、过渡块12/12、72/72、56/56、56/56、56/28L、96/96、96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、56/56、56/56、56/56、56/56)替换成本领域普通材料常用的螺杆组合，从侧喂料口到出料模头端的螺杆设计为96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、45°/5/56、60°/4/56、45°/5/56、72/72、56/56、45°/5/56、60°/4/56、56/56、56/56、56/28L、96/96、96/96、96/96、72/72、72/72、56/56、56/56、56/56、56/56、56/56，其它不变，原料比例见表1，制备过程参考实施例1。
表1实施例1～2及对比例1～8的原料配比(％)
Figure BDA0004108162610000091
复配光稳定剂：按质量比计，光稳定剂622：光稳定剂228＝1：2；
复配抗氧剂：按质量比计，抗氧剂168：抗氧剂1010：抗氧剂DSTDP＝2：1：2.5；
复配抑烟阻燃剂：按质量比计，化学法氢氧化镁：3.5水硼酸锌＝2：1；
短切玻璃纤维：TCR438G-13-4.5。
试验例
实施例1～2和对比例1～8的材料采用卧式注射机进行注射成型，得到标准试样。成型工艺条件：注射温度(加料口)185/190/190/195℃(喷嘴)；注射压力55MPa；保压时间8s；冷却时间8s，注塑前按照105℃烘料2h。分别进行性能测试，各项性能测试标准如下，结果见表2：
熔融指数：按照ASTM D1238-2010标准进行测试，230℃，2.16Kg，单位：g/10min；
拉伸强度：按照ASTM D638-2010标准进行测试，厚度3.0mm样条，单位：MPa；
弯曲性能：按照ASTM D790-2017标准进行，厚度3.0mm样条，单位：MPa；
悬臂梁缺口冲击性能：按照ASTM D256-2010标准进行测试，厚度3.0mm样条，单位：J/m；
高温老化测试：将拉伸样条，弯曲样条和悬臂梁缺口冲击样条放置在150℃烘箱中老化1000h，测试各项性能；
UV老化测试：将拉伸样条，弯曲样条和悬臂梁缺口冲击样条放置在UV箱中照射1500h，测试各项性能，光源：UVA-340，光强：0.76W，循环条件：8h光照(BPT:60℃),4h冷凝(BPT:50℃)(GB/T16422.3)；
跌落测试：将注塑好的建筑模架(600mm*900mm)，从3m高度垂直跌落，直到开裂，计算跌落次数；
观察注塑成型情况：目视。
GB8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级：B2级。
表2性能测试结果
Figure BDA0004108162610000101
Figure BDA0004108162610000111
从表2可看出，本发明实施例1～2的耐老化玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，机械性能优异，150℃老化后和UV照射老化后，各项性能保持率都在70％以上，垂直低落次数也达到7次以上不开裂，注塑成型效果好，不翘曲，达到建筑材料及制品燃烧性能等级B2级；然而，对比例1的玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料由于更换了PP基材，导致注塑困难，容易缺胶；对比例2～3的玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料由于更换了相容剂或去掉三元乙丙橡胶黑色回收粒子，虽然拉伸强度和弯曲模量有所上升，但是冲击强度明显下降，导致垂直跌落次数下降，而且由于刚性强，导致注塑时有稍微变形；对比例4的玻纤增强聚丙烯复合材料由于去掉复配抑烟阻燃剂，导致建筑材料及制品燃烧性能等级只是B3级，属于易燃烧材料；对比例5的玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料中由于采用光稳定剂622替换了复配光稳定剂，导致UV老化后拉伸强度和冲击强度都低于70％，缺少了中性受阻胺紫外光稳定剂228，在UV照射后，聚丙烯产生降解，呈现酸性环境，如果使用过多的碱性光稳定剂622，则不能达到更好耐光老化效果，所以保留率下降；对比例6～7的玻纤增强聚丙烯材料为未添加水滑石、或者采用抗氧剂B215(行业内抗氧剂168和抗氧剂1010的组合)替换复配抗氧剂，在热氧老化过程中，缺少水滑石或者复配抗氧剂中的抗氧剂DSTDP，不能延长高温老化时间，所以保留率明显低于实施例2；对比例8的玻纤增强聚丙烯复合材料更改了螺杆组合，将组合的剪切强度加强，导致机械性能明显低于实施例1，垂直跌落次数减少。
可见，本发明技术方案的耐老化玻纤增强阻燃聚丙烯材料与对比例相比，添加了合适比例的相容剂、复配抑烟阻燃剂和三元乙丙橡胶回收粒子，搭配润滑剂、光稳定剂、复配抗氧剂和短切玻璃纤维，各组分协同作用，使本发明的耐老化玻纤增强阻燃聚丙烯材料具有优异力学强度，抗冲击性好、跌落不容易损坏，耐光和热老化性能好，达到建筑材料及制品燃烧性能等级B2级。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下质量份的原料：
聚丙烯树脂20～60份；
相容剂1～10份；
三元乙丙橡胶回收料5～25份；
抑烟阻燃剂5～30份；
光稳定剂0.1～2份；
抗氧剂0.1～2份；
玻璃纤维10～40份。
2.根据权利要求1所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，还包括如下质量份的原料：
水滑石0.2～0.8份；
润滑剂0.2～0.8份。
3.根据权利要求1或2所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶回收料的第三单体亚乙基降冰片烯含量≥2％。
4.根据权利要求1或2所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂按照ASTM D1238在230℃，2.16Kg条件测试的熔融指数＞60g/10min。
5.根据权利要求1或2所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抑烟阻燃剂为复配抑烟阻燃剂，包括化学法氢氧化镁、水合硼酸锌。
6.根据权利要求1或2所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为复配光稳定剂，包括光稳定剂622、光稳定剂228。
7.根据权利要求1或2所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为复配抗氧剂，包括抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP。
8.根据权利要求2所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂包括乙烯丁烯共聚物接枝马来酸酐。
9.权利要求1-8任一项所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料的原料混合，熔融挤出得到所述耐老化、阻燃聚丙烯复合材料。
10.权利要求1-8任一项所述的耐老化、阻燃聚丙烯复合材料在制备建筑模架材料中的应用。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101619152A (zh) * 2009-07-30 2010-01-06 聊城大学 一种高韧性低烟无卤阻燃聚丙烯及其制备方法
CN103146060A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 浙江誉隆科技发展有限公司 纳米粒子和弹性体增强增韧的聚丙烯复合材料及其制备方法
CN103724817A (zh) * 2013-12-27 2014-04-16 青岛大都新材料科技有限公司 超耐候阻燃pp复合材料
CN110698757A (zh) * 2019-10-09 2020-01-17 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 一种连续玻璃纤维增强聚丙烯单向预浸带材料及其制备方法和应用
WO2020173491A1 (zh) * 2019-02-28 2020-09-03 金发科技股份有限公司 一种高极性阻燃聚丙烯组合物、制备方法及其应用
CN112480539A (zh) * 2020-12-03 2021-03-12 株洲时代工程塑料实业有限公司 一种聚丙烯组合物及其制备方法
CN115403890A (zh) * 2022-09-29 2022-11-29 广东聚石化学股份有限公司 一种低浮纤阻燃聚丙烯材料

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101619152A (zh) * 2009-07-30 2010-01-06 聊城大学 一种高韧性低烟无卤阻燃聚丙烯及其制备方法
CN103146060A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 浙江誉隆科技发展有限公司 纳米粒子和弹性体增强增韧的聚丙烯复合材料及其制备方法
CN103724817A (zh) * 2013-12-27 2014-04-16 青岛大都新材料科技有限公司 超耐候阻燃pp复合材料
WO2020173491A1 (zh) * 2019-02-28 2020-09-03 金发科技股份有限公司 一种高极性阻燃聚丙烯组合物、制备方法及其应用
CN110698757A (zh) * 2019-10-09 2020-01-17 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 一种连续玻璃纤维增强聚丙烯单向预浸带材料及其制备方法和应用
CN112480539A (zh) * 2020-12-03 2021-03-12 株洲时代工程塑料实业有限公司 一种聚丙烯组合物及其制备方法
CN115403890A (zh) * 2022-09-29 2022-11-29 广东聚石化学股份有限公司 一种低浮纤阻燃聚丙烯材料

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