CN117004128A - 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117004128A
CN117004128A CN202311017890.2A CN202311017890A CN117004128A CN 117004128 A CN117004128 A CN 117004128A CN 202311017890 A CN202311017890 A CN 202311017890A CN 117004128 A CN117004128 A CN 117004128A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polypropylene
flame retardant
flame
polypropylene material
long glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311017890.2A
Other languages
English (en)
Inventor
杨芾藜
成涛
徐鸿宇
王思韡
何珉
曾妍
谢广成
周谭杰
张兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Chongqing Electric Power Co Marketing Service Center
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Chongqing Electric Power Co Marketing Service Center
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Chongqing Electric Power Co Marketing Service Center, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Chongqing Electric Power Co Marketing Service Center
Priority to CN202311017890.2A priority Critical patent/CN117004128A/zh
Publication of CN117004128A publication Critical patent/CN117004128A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2451/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2451/06—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2463/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种阻燃聚丙烯材料，其重量份数的组分包括：聚丙烯60～80份；长玻璃纤维25～50份；相容剂0.5～1.5份；热稳定剂0.5～1.5份；润滑剂0.1～1.0份；紫外线吸收剂0.1～0.5份；纤维素纳米晶5～15份；阻燃剂5～15份。本发明还提供了一种阻燃聚丙烯材料的制备方法。本发明提供的阻燃聚丙烯材料的制备方法简单，工艺条件易控制。并且，本发明制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯材料，不仅具有良好的机械性能，而且还具有优良的阻燃性能、良好的耐灼热丝温度，密度低等特性。

Description

一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
近几年来，长玻纤增强聚丙烯材料取得突破进展并得到广泛应用。与工业中应用的传统的短切玻璃纤维增强聚丙烯材料相比，长玻璃纤维增强聚丙烯材料中，纤维的长度与料粒的长度相等，这样材料在注塑成型后，在长纤维增强聚丙烯材料的制品内部纤维的平均长度比较大，且纤维在制品内部可以形成一定的网状结构，使长玻璃纤维增强聚丙烯材料制品的力学性能优于短切玻璃纤维增强聚丙烯材料。与短切玻璃纤维增强聚丙烯材料相比，长玻璃纤维增强聚丙烯材料具有高强度、高刚性、尺寸稳定性优异、低翘曲性、使用寿命长、抗蠕变性能优良、抗冲击性能良好等优点。
长玻纤增强聚丙烯材料以其轻质高强、成型容易、可循环利用等优点逐步达到取代轻质金属和昂贵工程塑料的目的，同时符合了绿色环保、低碳经济的发展趋势，已被广泛应用于汽车、家电、机电、电子电器、航空航天、石油化工等诸多领域。
虽然长玻璃纤维增强聚丙烯材料在力学性能上已经可以媲美工程塑料，但是因为其较复杂的包覆浸渍生产工艺，使这种材料在某些方向的功能性改性难度较大，如在提高阻燃性能方面，在工艺上由于阻燃剂的直接加入会影响浸润效果进而导致材料力学性能的波动，同时阻燃剂的添加量在包覆浸渍生产工艺不可控，会使阻燃效果不理想。
纳米结晶纤维素(NCC)，该物质很有弹性并且持久耐用，强度甚至超过钢铁制品，它是有效的抗氧化剂。NCC是一种由天然纤维素经过化学处理或者机械粉碎得到的纳米尺寸的纳米材料，它来源广泛，具有可降解性和良好的化学改性能力，由于其表面有很多羟基，在亲水性基体中能得到较好的分散效果，理论上，将NCC作为增强填料加入聚丙烯树脂基体，NCC和树脂基体可以通过氢键的作用，以及NCC的纳米尺寸效应对树脂大分子链的吸收效果，在很大程度上提高了交联网络的稳固性，从而提高了复合材料的力学性能。同时随着环境问题的日益严峻，使用新型的环保材料成为不可避免的选择。
因此，研究具有优异阻燃性能和力学性能，且加工方便的环保型长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有重要意义和必要性
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环保阻燃、机械强度高、尺寸稳定性好、超强耐候性能的阻燃聚丙烯材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃聚丙烯材料，包括以下重量份数的组分：
进一步地，所述聚丙烯为熔体流动速率在50～300g/10min之间的超高流动性聚丙烯。
进一步地，所述纤维素纳米晶长度为10-100纳米，直径为3-8纳米。
进一步地，所述长玻璃纤维为无碱连续高强度长玻璃纤维，纤维类型为E玻璃，纤维直径为15-20μm。
进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
进一步地，所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，所述润滑剂为石蜡、乙撑双硬脂酰胺、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种。
进一步地，所述紫外线吸收剂为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，所述阻燃剂为无机阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、溴化环氧类阻燃剂和氧化硅类阻燃剂中的一种或两种以上的混合物。
本发明还提供了一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
将所述重量份数的聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外线吸收剂混合得到聚丙烯树脂混合物；
将部分聚丙烯树脂混合物加到挤出机中，挤到与挤出机机头相连的浸渍设备中形成熔融的聚丙烯树脂混合物；
将所述重量份数的长玻璃纤维通过牵引机引入浸渍设备中被熔融的聚丙烯树脂混合物浸渍得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料；
将长玻璃纤维聚丙烯材料切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
将剩余聚丙烯树脂混合物与所述重量份数的纤维素纳米晶和阻燃剂混合，然后在挤出机中水冷切粒，得到聚丙烯阻燃发泡母粒；
将长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒与聚丙烯阻燃发泡母粒混合后热压或注塑成型，得到阻燃聚丙烯材料。
进一步地，所述部分聚丙烯树脂混合物为所述聚丙烯树脂混合物总量的50-60％。
进一步地，所述重量份数的聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外线吸收剂的混合及所述剩余聚丙烯树脂混合物与所述重量份数的纤维素纳米晶和阻燃剂的混合均是在高混机中混合，混合温度为40-60℃，混合时间为3-8分钟。
进一步地，所述长玻璃纤维在浸渍设备中的牵引速度为25-40mm/min。
进一步地，所述长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒的长度为0.8-1.2cm。
进一步地，所述聚丙烯阻燃发泡母粒的长度为0.8-1.2cm。
进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为60-65mm，螺杆的长径比为35:1-45:1，混合熔融温度设定为150-250℃，机头温度设定为150-250℃；所述浸渍设备的温度为200℃-250℃。
本发明提供的一种阻燃聚丙烯材料，采用聚丙烯树脂作为基体树脂，与长玻璃纤维、阻燃剂组合使用，制备得到的长玻璃纤维增强聚丙烯材料阻燃性能达到V0级别，具有优良的阻燃性能，符合工业各种产品使用的要求。
并且，本发明提供的阻燃聚丙烯材料，采用聚丙烯树脂作为基体树脂，采用纤维素纳米晶和长玻璃纤维和对其进行协同改性。由于纤维素纳米晶的纳米粒子具有一定的刚性，能有效调节材料的力学性能。同时，由于纤维素纳米晶的尺寸为纳米级，其性质也会发生改变，从而使得制备的阻燃聚丙烯材料具有纳米粒子密度低、力学性能好、热膨胀系数低等优点。
同时，本发明提供的阻燃聚丙烯材料在制备过程中，先分别制备长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒和纤维素纳米晶改性的聚丙烯阻燃发泡母粒，然后将二者混合均匀，在使用时直接将两者的混合物热压成型或注塑成型即可，制备方法简单，工艺条件易控制。而且，本发明制得的阻燃聚丙烯材料，可广泛应用于汽车工业和其他交通领域中的具有阻燃要求的零件，还可应用于通讯器材和设备、消费电子、家电、机械工程的蓄电池外壳材料及附件等领域，市场应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阻燃聚丙烯材料的制备方法流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种阻燃聚丙烯材料，包括以下重量份数的组分：
其中，所述聚丙烯为熔体流动速率在50～300g/10min之间的超高流动性聚丙烯。
其中，所述纤维素纳米晶长度为10-100纳米，直径为3-8纳米。
其中，所述长玻璃纤维为无碱连续高强度长玻璃纤维，纤维类型为E玻璃，纤维直径为15-20μm。
其中，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯；
所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述润滑剂为石蜡、乙撑双硬脂酰胺、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种。
其中，所述紫外线吸收剂为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述阻燃剂为无机阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、溴化环氧类阻燃剂和氧化硅类阻燃剂中的一种或两种以上的混合物。
参见图1，本发明提供的一种阻燃聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1)将所述重量份数的聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外线吸收剂混合得到聚丙烯树脂混合物；
步骤2)将部分聚丙烯树脂混合物加到挤出机中，挤到与挤出机机头相连的浸渍设备中形成熔融的聚丙烯树脂混合物；
步骤3)将所述重量份数的长玻璃纤维通过牵引机引入浸渍设备中被熔融的聚丙烯树脂混合物浸渍得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料；
步骤4)将长玻璃纤维聚丙烯材料切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
步骤5)将剩余聚丙烯树脂混合物与所述重量份数的纤维素纳米晶和阻燃剂混合，然后在挤出机中水冷切粒，得到聚丙烯阻燃发泡母粒；
步骤6)将长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒与聚丙烯阻燃发泡母粒混合后热压或注塑成型，得到阻燃聚丙烯材料。
其中，所述部分聚丙烯树脂混合物为所述聚丙烯树脂混合物总量的50-60％。
其中，所述重量份数的聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外线吸收剂的混合及所述剩余聚丙烯树脂混合物与所述重量份数的纤维素纳米晶和阻燃剂的混合均是在高混机中混合，混合温度为40-60℃，混合时间为3-8分钟。
其中，所述长玻璃纤维在浸渍设备中的牵引速度为25-40mm/min。
其中，所述长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒的长度为0.8-1.2cm。
其中，所述聚丙烯阻燃发泡母粒的长度为0.8-1.2cm。
其中，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为60-65mm，螺杆的长径比为35:1-45:1，混合熔融温度设定为150-250℃，机头温度设定为150-250℃；所述浸渍设备的温度为200℃-250℃。
下面通过实施例对本发明提供的一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法做具体说明。
实施例1
步骤1：将聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外吸收剂，依次加入到高混机中混合均匀，得到熔融状态的聚丙烯树脂混合物，高混机的温度设置在50℃，混料时间为6分钟。
步骤2：将60％步骤1制备得到的聚丙烯树脂混合物加入到挤出机中，将聚丙烯树脂的混合物挤入到与挤出机机头相连的浸渍设备中，然后将长玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍设备，所述长玻璃纤维的牵引速度为40mm/min；长玻璃纤维在浸渍设中与熔融的聚丙烯树脂混合物中浸渍分散；将充分浸渍的长玻璃纤维聚丙烯材料进行切粒，得到长度为0.8-1.2cm的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
其中，挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为63mm，螺杆的长径比为40:1，混合融融温度设定为190℃，机头温度200℃，浸渍设备温度为220℃；
步骤3：将剩余的步骤1得到的聚丙烯树脂混合物、纤维素纳米晶、阻燃剂至高混机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中水冷切粒造粒，得到长度0.8-1.2cm的聚丙烯阻燃发泡母粒；
步骤4：将步骤2得到的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒和步骤3得到的聚丙烯阻燃发泡母粒混合均匀，通过热压成型或注塑成型，得到所述阻燃聚丙烯材料。
其中，各种原料及加入的份数如下：
将制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯粒料注塑成标准样条，进行各项性能测试，结果见表1所示。注塑样条进行状态调节：调节温度为23±2℃，湿度50％，调节时间16小时。
实施例2
步骤1：将聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外吸收剂，依次加入到高混机中混合均匀，得到熔融状态的聚丙烯树脂混合物，高混机的温度设置在40℃，混料时间为10分钟。
步骤2：将50％步骤1制备得到的聚丙烯树脂混合物加入到挤出机中，将聚丙烯树脂的混合物挤入到与挤出机机头相连的浸渍设备中，然后将长玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍设备，所述长玻璃纤维的牵引速度为35mm/min；长玻璃纤维在熔融的聚丙烯树脂混合物中浸渍分散；将充分浸渍的长玻璃纤维聚丙烯材料进行切粒，得到长度为0.8-1.2cm的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
其中，挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为63mm，螺杆的长径比为40:1，混合融融温度设定为190℃，机头温度200℃，浸渍设备温度为220℃；
步骤3：将剩余的步骤1得到的聚丙烯树脂混合物、纤维素纳米晶、阻燃剂至高混机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中水冷切粒造粒，得到长度0.8-1.2cm的聚丙烯阻燃发泡母粒；
步骤4：将步骤2得到的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒和步骤3得到的聚丙烯阻燃发泡母粒混合均匀，通过热压成型或注塑成型，得到所述阻燃聚丙烯材料。
其中，各种原料及加入的份数如下：
将制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯粒料注塑成标准样条，进行各项性能测试，结果见表1所示。注塑样条进行状态调节：调节温度为23±2℃，湿度50％，调节时间16小时。
实施例3
步骤1：将聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外吸收剂，依次加入到高混机中混合均匀，得到熔融状态的聚丙烯树脂混合物，高混机的温度设置在50℃，混料时间为8分钟。
步骤2：将60％步骤1制备得到的聚丙烯树脂混合物加入到挤出机中，将聚丙烯树脂的混合物挤入到与挤出机机头相连的浸渍设备中，然后将长玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍设备，所述长玻璃纤维的牵引速度为30mm/min；长玻璃纤维在熔融的聚丙烯树脂混合物中浸渍分散；将充分浸渍的长玻璃纤维聚丙烯材料进行切粒，得到长度为0.8-1.2cm的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
其中，挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为63mm，螺杆的长径比为40:1，混合融融温度设定为190℃，机头温度200℃，浸渍设备温度为220℃；
步骤3：将剩余的步骤1得到的聚丙烯树脂混合物、纤维素纳米晶、阻燃剂至高混机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中水冷切粒造粒，得到长度0.8-1.2cm的聚丙烯阻燃发泡母粒；
步骤4：将步骤2得到的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒和步骤3得到的聚丙烯阻燃发泡母粒混合均匀，通过热压成型或注塑成型，得到所述阻燃聚丙烯材料。
其中，各种原料及加入的份数如下：
将制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯粒料注塑成标准样条，进行各项性能测试，结果见表1所示。注塑样条进行状态调节：调节温度为23±2℃，湿度50％，调节时间16小时。
实施例4
步骤1：将聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外吸收剂，依次加入到高混机中混合均匀，得到熔融状态的聚丙烯树脂混合物，高混机的温度设置在60℃，混料时间为6分钟。
步骤2：将60％步骤1制备得到的聚丙烯树脂混合物加入到挤出机中，将聚丙烯树脂的混合物挤入到与挤出机机头相连的浸渍设备中，然后将长玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍设备，所述长玻璃纤维的牵引速度为30mm/min；长玻璃纤维在熔融的聚丙烯树脂混合物中浸渍分散；将充分浸渍的长玻璃纤维聚丙烯材料进行切粒，得到长度为0.8-1.2cm的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
其中，挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为63mm，螺杆的长径比为40:1，混合融融温度设定为190℃，机头温度200℃，浸渍设备温度为220℃；
步骤3：将剩余的步骤1得到的聚丙烯树脂混合物、纤维素纳米晶、阻燃剂至高混机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中水冷切粒造粒，得到长度0.8-1.2cm的聚丙烯阻燃发泡母粒；
步骤4：将步骤2得到的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒和步骤3得到的聚丙烯阻燃发泡母粒混合均匀，通过热压成型或注塑成型，得到所述阻燃聚丙烯材料。
其中，各种原料及加入的份数如下：
将制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯粒料注塑成标准样条，进行各项性能测试，结果见表1所示。注塑样条进行状态调节：调节温度为23±2℃，湿度50％，调节时间16小时。
实施例5
步骤1：将聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外吸收剂，依次加入到高混机中混合均匀，得到熔融状态的聚丙烯树脂混合物，高混机的温度设置在50℃，混料时间为6分钟。
步骤2：将50％步骤1制备得到的聚丙烯树脂混合物加入到挤出机中，将聚丙烯树脂的混合物挤入到与挤出机机头相连的浸渍设备中，然后将长玻璃纤维通过牵引机引入到浸渍设备，所述长玻璃纤维的牵引速度为25mm/min；长玻璃纤维在熔融的聚丙烯树脂混合物中浸渍分散；将充分浸渍的长玻璃纤维聚丙烯材料进行切粒，得到长度为0.8-1.2cm的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
其中，挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为63mm，螺杆的长径比为40:1，混合融融温度设定为190℃，机头温度200℃，浸渍设备温度为220℃。
步骤3：将剩余的步骤1得到的聚丙烯树脂混合物、纤维素纳米晶、阻燃剂至高混机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中水冷切粒造粒，得到长度0.8-1.2cm的聚丙烯阻燃发泡母粒；
步骤4：将步骤2得到的长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒和步骤3得到的聚丙烯阻燃发泡母粒混合均匀，通过热压成型或注塑成型，得到所述阻燃聚丙烯材料。
其中，各种原料及加入的份数如下：
将制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯粒料注塑成标准样条，进行各项性能测试，结果见表1所示。注塑样条进行状态调节：调节温度为23±2℃，湿度50％，调节时间16小时。
表1实施例1-5制备的标准样条的性能检测数据
本发明提供的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯材料制备方法中，各实施例采用的聚丙烯的熔融指数为50～300g/10min，在230℃和2.16千克的载荷下进行的测试。
所述溴化环氧类阻燃剂采购于韩国宇进，牌号为CXB-2000H。
本发明实施例1-5各样条测试方法：
聚丙烯熔体质量流动指数(熔融指数)：按ISO 1133方法，在230℃，2.16千克载荷下测试。
密度：按1183方法，在23℃下测试。
拉伸性能：按ISO 527方法，拉伸速度5毫米/分钟。
缺口冲击强度：按ISO 179方法，4毫米厚试样。
耐灼热丝温度：按GB5169.10-11方法进行测试。
维卡软化点：按GB/T1633方法测定。
垂直燃烧等级：按UL-94进行测试，试样尺寸为120×10×3.2mm。
根据表1可知，采用本发明提供的制备方法，制备得到的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯材料的样条垂直燃烧等级达到V0,符合各工业产品阻燃性能的要求。同时，随着纤维素纳米晶加入量的增加，样条的密度有所下降，达到0.96g/cm3，可符合一些超轻产品的使用要求。同时，随着纤维素纳米晶加入量的增加，阻燃剂加入量的减少，样条拉伸强度明显提高，缺口冲击强度也有所提升，拉伸强度最高可达到100MPa，缺口冲击强度最高可达27kJ·m-2。
而且，本发明提供的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯材料的制备方法，原料成本低廉，加工工艺简单，制品性能优良，易规模化生产加工。并且，本发明制得的长玻璃纤维和纤维素纳米晶协同增强的聚丙烯材料，不仅具有良好的机械性能，如良好的拉伸及抗冲性能，同时还具有优良的阻燃性能、良好的耐灼热丝温度，密度低等特性。
本发明制得的阻燃聚丙烯材料，可广泛应用于汽车工业和其他交通领域中的具有阻燃要求的零件；应用于通讯器材和设备、消费电子、家电、机械工程的蓄电池外壳材料及附件等，市场应用前景广阔。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”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、物品或者终端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，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

Claims (16)

1.一种阻燃聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率在50～300g/10min之间的超高流动性聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述纤维素纳米晶长度为10-100纳米，直径为3-8纳米。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述长玻璃纤维为无碱连续高强度长玻璃纤维，纤维类型为E玻璃，纤维直径为15-20μm。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述润滑剂为石蜡、乙撑双硬脂酰胺、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种。
8.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯材料，其特征在于：所述阻燃剂为无机阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、溴化环氧类阻燃剂和氧化硅类阻燃剂中的一种或两种以上的混合物。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述重量份数的聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外线吸收剂混合得到聚丙烯树脂混合物；
将部分聚丙烯树脂混合物加到挤出机中，挤到与挤出机机头相连的浸渍设备中形成熔融的聚丙烯树脂混合物；
将所述重量份数的长玻璃纤维通过牵引机引入浸渍设备中被熔融的聚丙烯树脂混合物浸渍得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料；
将长玻璃纤维聚丙烯材料切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒；
将剩余聚丙烯树脂混合物与所述重量份数的纤维素纳米晶和阻燃剂混合，然后在挤出机中水冷切粒，得到聚丙烯阻燃发泡母粒；
将长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒与聚丙烯阻燃发泡母粒混合后热压或注塑成型，得到阻燃聚丙烯材料。
11.根据权利要求10所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述部分聚丙烯树脂混合物为所述聚丙烯树脂混合物总量的50-60％。
12.根据权利要求10所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述重量份数的聚丙烯，相容剂，热稳定剂，润滑剂，紫外线吸收剂的混合及所述剩余聚丙烯树脂混合物与所述重量份数的纤维素纳米晶和阻燃剂的混合均是在高混机中混合，混合温度为40-60℃，混合时间为3-8分钟。
13.根据权利要求10所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述长玻璃纤维在浸渍设备中的牵引速度为25-40mm/min。
14.根据权利要求10所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒的长度为0.8-1.2cm。
15.根据权利要求10所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯阻燃发泡母粒的长度为0.8-1.2cm。
16.根据权利要求10所述的阻燃聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径为60-65mm，螺杆的长径比为35:1-45:1，混合熔融温度设定为150-250℃，机头温度设定为150-250℃；所述浸渍设备的温度为200℃-250℃。
CN202311017890.2A 2023-08-11 2023-08-11 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法 Pending CN117004128A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311017890.2A CN117004128A (zh) 2023-08-11 2023-08-11 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311017890.2A CN117004128A (zh) 2023-08-11 2023-08-11 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117004128A true CN117004128A (zh) 2023-11-07

Family

ID=88576005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311017890.2A Pending CN117004128A (zh) 2023-08-11 2023-08-11 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117004128A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110804282B (zh) 一种改性扁平玻纤增强的pbt复合材料及其制备方法
CN112063048B (zh) 一种低介电高熔体强度阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN107129630B (zh) 一种导电/抗静电pp基木塑复合材料及其制备方法
CN110698836B (zh) 一种用于塑包铝的高强度聚碳酸酯复合材料及其制备方法
CN103740082B (zh) 一种ul94-5va级的高性能阻燃增强pc/abs共混材料及其制备方法
Gohatre et al. Study on thermal, mechanical and morphological properties of recycled poly (vinyl chloride)/fly ash composites
CN112759832B (zh) 各向同性低线性膨胀系数的连续玻璃纤维增强阻燃聚丙烯复合材料及其制备与应用
Hassan et al. Glass fiber and nanoclay reinforced polypropylene composites: Morphological, thermal and mechanical properties
CN112778785B (zh) 一种植物纤维母粒及其制备方法和应用
CN111621088A (zh) 一种导电聚丙烯材料及其制备方法
CN114854133B (zh) 一种无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN105482255A (zh) 一种环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN111484731A (zh) 一种高模量阻燃增强尼龙复合材料及其制备方法
CN110423461B (zh) 一种低吸水率阻燃玻纤增强pa6复合材料及其制备方法
CN113429597A (zh) 一种高浸渍度长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN117004128A (zh) 一种阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN111748154A (zh) 一种高性能增强聚丙烯复合材料
CN117820743A (zh) 一种电磁屏蔽聚乙烯材料及其制备方法
CN116855012A (zh) 一种聚丙烯材料及其制备方法
CN112876775B (zh) 一种高耐磨聚丙烯材料及其制备方法
CN114316434A (zh) 一种低翘曲、耐刮擦软触感改性聚丙烯复合材料及其制备方法
Çavdar et al. 2 Hybrid thermoplastic composite reinforced natural fiber and inorganic filler
CN110760124B (zh) 一种玻璃纤维废丝增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN118003608B (zh) 一种用于提高环保包装材料抗压程度制备方法
CN114437538A (zh) 一种长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication