一種環(huán)保阻燃、長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合材料，具體地說涉及一種環(huán)保阻燃、長玻璃纖維增強(qiáng) 聚丙烯復(fù)合材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，乘用車人均占有率節(jié)節(jié)攀高，于此伴隨而來的是對汽車 材料日益增長的需求，對材料各方面的要求也越來越高。尤其隨著電動，以及混合動力車型 的開發(fā)和投入市場，對于蓄電池外殼等諸多零部件提出了高耐候性，高阻燃性的要求。市場 上車用內(nèi)飾材料中，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料具有良好的剛韌平衡性，能滿足較多車內(nèi)零部 件的力學(xué)性能要求，耐熱性良好；同時，在經(jīng)過阻燃改性以后，仍能在保持相對較好的性能 前提下，實現(xiàn)低廉的價格，因此具有很大的市場開發(fā)和應(yīng)用前景。
[0003] 長玻纖增強(qiáng)熱塑性樹脂是一種玻璃纖維在粒子中平行排布且其長度與樹脂粒料 長度相同的熱塑性樹脂。與常規(guī)短纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂相比，具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能、耐 疲勞性能、抗蠕變性能、耐氣候交變性等;特別是材料的抗沖擊性能極為優(yōu)異。
[0004] 但是，在此材料制備技術(shù)中，由于加工溫度較高，常常會使得阻燃劑在玻纖熔融浸 漬的過程中發(fā)生降解，從而使阻燃效果變差，而且浸漬的均勻性也是一大難點。雖然在使用 熱固性樹脂(如環(huán)氧樹脂或聚酯）來浸漬纖維的情況下，困難不會太大，因為這些熱固性樹 脂在固化前常為液體或溶液。用室溫下為固體并有相當(dāng)高的熔點的熱塑性樹脂，由于較高 的熔融溫度和非常高的結(jié)晶速率，纖維的充分浸漬是比較困難的。因此，選用高溫下流動特 性較為匹配的樹脂基體與阻燃劑，必要的條件下加入潤滑劑，也是在材料制備過程中較為 重要的一點。
[0005] -直以來，環(huán)保阻燃體系的長玻纖增強(qiáng)材料，由于其加工所要求的高溫、玻纖的分 散性以及阻燃特性的要求，業(yè)內(nèi)進(jìn)行該領(lǐng)域產(chǎn)品的制造和生產(chǎn)不多。其潛在原因之一在于 阻燃劑高昂的價格，眾所周知，在塑料中，溴系阻燃劑在有機(jī)阻燃體系中占據(jù)絕對優(yōu)勢，雖 然在環(huán)保問題上"非議"多端但一直難以有其他阻燃劑體系取代。非鹵素阻燃劑雖然具有添 加量少、阻燃效率高、低煙、低毒、用途廣泛等優(yōu)點，但其價格卻讓大多數(shù)使用者望而卻步， 因此，在進(jìn)行原材料開發(fā)時，就應(yīng)將這些因素加以考慮和取舍，降低后續(xù)成型和使用成本。 本發(fā)明使用的十溴二苯乙烷和阻燃協(xié)效劑雖然是含鹵性阻燃劑，但其不屬于多溴二苯醚， 在燃燒中絕對不可能產(chǎn)生TODD或PBDF，因而是一款環(huán)保型阻燃劑。同時價格相對低廉，能夠 適應(yīng)規(guī)?；a(chǎn)的需要，具有較為廣闊的市場應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝簡單、各項力學(xué)性能優(yōu)異的環(huán)保阻燃、長玻璃 纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，以提高材料的阻燃特性，同時不影響材料原有力學(xué)性能，低散發(fā)和綜 合性能優(yōu)異的PP復(fù)合材料，滿足作為汽車內(nèi)飾件材料的基礎(chǔ)技術(shù)性能要求。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的是提供上述環(huán)保阻燃、長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方 法。
[0008] 本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：
[0009] -種環(huán)保阻燃、長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其組成按重量百分比計，包括10 ~50%長玻璃纖維，35~70%的改性聚丙烯樹脂，15~30%復(fù)配型阻燃劑。
[0010] 所述改性聚丙烯樹脂是對已有的商品化的聚丙烯樹脂通過雙螺桿等熔融捏合設(shè) 備進(jìn)行反應(yīng)擠出制備，所述改性聚丙烯樹脂包含有以下重量百分比計的原料： 聚丙烯樹脂 54.3~74.3 %; 1,4-(雙叔丁基過氧）二異丙苯 0.05~0.3%;
[0011] 復(fù)配型阻燃劑 25~45%; 馬來酸酐 0.15~5 %; 黑色母 0.5~4 %。
[0012] 其中，
[0013]所述的復(fù)配型阻燃劑是由含磷阻燃劑苯基次磷酸鋁、十溴二苯乙烷和阻燃協(xié)效劑 混合而成。所述的苯基次磷酸鋁:十溴二苯乙烷:阻燃協(xié)效劑= 2:3-4:1-2。
[0014]所述的聚丙稀樹脂的恪融指數(shù)為30~60g/10min。
[0015] 所述的黑色母為粒徑在0.5mm-3mm之間的炭黑母粒。
[0016] 上述環(huán)保阻燃、長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的方法，其步驟如下：
[0017] (1)制備帶改性聚丙烯樹脂:使用雙組份計量稱，在主進(jìn)料口加入聚丙烯樹脂和復(fù) 配型阻燃劑，在側(cè)向進(jìn)料口加入馬來酸酐和1，4_(雙叔丁基過氧)二異丙苯，黑色母，物料混 合均勻后進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī);擠出加工溫度為100~240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速是200~500rpm。
[0018] (2)制備長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料:熔融改性聚丙烯樹脂熔體浸漬連續(xù)長玻璃 纖維束，浸漬加工溫度為240~260°C，采用拉擠工藝制備長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料。
[0019] 所述的復(fù)合物從擠出機(jī)進(jìn)入浸漬模頭，均勻包裹浸漬被牽引的連續(xù)玻璃纖維后， 經(jīng)水槽冷卻、切粒機(jī)切粒成長度為10~15mm的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料顆粒。
[0020] 本發(fā)明具有如下有益效果:材料成本低廉，加工工藝簡單，制品性能優(yōu)良，易規(guī)模 化生產(chǎn)加工，尤其針對阻燃要求高的車用零部件，具有良好的成型效果和阻燃特性;本發(fā)明 的制品具有良好的機(jī)械性能，如良好的拉伸、彎曲強(qiáng)度及抗沖性能；同時還具有良好的低氣 味，低V0C等特性。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過實施例和對比例進(jìn)一步說明本發(fā)明，在不違反本發(fā)明的宗旨下，本發(fā)明 應(yīng)不限于以下實驗例具體明示的內(nèi)容。
[0022]實施例所用原材料如下：
[0023]聚丙烯樹脂l(PP-l):熔融指數(shù)50,測試條件230°C*2.16kg;
[0024] 聚丙烯樹脂2(PP-2):熔融指數(shù)70,測試條件230°C*2.16kg;
[0025] 阻燃體系配方1 (A1):苯基次磷酸鋁:十溴二苯乙烷:阻燃協(xié)效劑=2:3:2;
[0026] 阻燃體系配方2(A2):苯基次磷酸鋁:十溴二苯乙烷:阻燃協(xié)效劑= 2:4:1;
[0027] 連續(xù)玻璃纖維;PPG公司EC 17-4588;
[0028] 1，4_(雙叔丁基過氧)二異丙苯:分析純，市售。
[0029] 馬來酸酐:工業(yè)級，市售。
[0030] 黑色母:粒徑3mm,市售。
[0031]產(chǎn)品性能測試方法：
[0032]熔體質(zhì)量流動指數(shù)(熔融指數(shù)）：按I SO 1133方法，在230°C，2.16kg載荷下測試。 [0033] 拉伸性能:按ISO 527方法，拉伸速度5mm/min。
[0034] 彎曲性能:按ISO 178方法，試驗速度2mm/min。
[0035] 缺口沖擊強(qiáng)度:按ISO 179方法，4mm厚試樣。
[0036] 燃燒特性：按UL 94方法，1.6mm。
[0037] 總碳V0C測試:根據(jù)PV 3341標(biāo)準(zhǔn)用GC-MS進(jìn)行測試，測試值< 50ygC/g為合格。
[0038] 實施例1
[0039] 使用帶有側(cè)向喂料口的TE-6 5 (長徑比L/D = 48)雙螺桿擠出機(jī)，在主進(jìn)料口加入 1106克聚丙烯樹脂PP-1和400克阻燃劑A1，在側(cè)進(jìn)料口加入20克黑色母，4克1，4-(雙叔丁基 過氧)二異丙苯和70克馬來酸酐。加工溫度(從喂料口到模頭)分別是：150°C，190°C，200°C， 220°C，240°C，240°C，240°C，245°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速是 350rpm。
[0040]經(jīng)擠出機(jī)熔融反應(yīng)的復(fù)合物與連續(xù)玻璃纖維采用拉擠工藝，浸漬加工溫度為240 °C，通過浸漬機(jī)頭后冷卻切粒，制成纖維重量百分含量為20%且其長度與樹脂粒料長度相 同的長玻纖增強(qiáng)PP顆粒料，采用注塑機(jī)制備標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)測試試樣，測試結(jié)果見表1。
[0041 ] 實施例2