本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
連續(xù)纖維增強PP(聚丙烯)復(fù)合材料與傳統(tǒng)的熱固性復(fù)合材料相比具有環(huán)保、無VOC排放、耐沖擊性能好、耐低溫性能好、質(zhì)輕、吸濕性小,易加工,可回收等優(yōu)點;與其他連續(xù)纖維增強熱塑性材料如:PET(聚酯)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PES(聚醚砜)、PEEK(聚醚醚酮)等相比,具有易加工,可回收,成本低廉的優(yōu)勢,因此在連續(xù)纖維增強熱塑性材料陣營中占有較高的比例。但是因為聚丙烯的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu),極易燃燒,氧指數(shù)僅為17.4左右,燃燒速率快,并伴有熔滴,限制了其在阻燃等級要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的阻燃通過直接向材料中添加阻燃劑達到阻燃效果,卻往往以犧牲材料的力學(xué)性能為代價,且生產(chǎn)過程中阻燃劑在長時間高溫下容易分解,造成產(chǎn)品質(zhì)量下降,阻燃效果降低,使連續(xù)玻纖增強聚丙烯材料失去競爭優(yōu)勢。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對以上不足,本發(fā)明通過優(yōu)化材料結(jié)構(gòu),在保證材料力學(xué)性能,表觀質(zhì)量的前提下,使材料滿足阻燃等級的要求。
本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料,由多層阻燃樹脂基板和連續(xù)纖維增強基板組成;其特征在于:所述的多層阻燃樹脂基板和連續(xù)纖維增強基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型。
所述的阻燃樹脂基板是聚丙烯與相容劑、潤滑劑、抗氧劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑的合成,其中相容劑為PP-g-MAH,偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種復(fù)配。
所述的阻燃劑為溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氫氧化鋁阻燃劑、有機硅系阻燃劑、膨脹型阻燃劑中的一種;溴系阻燃劑是十溴二苯乙烷、十溴聯(lián)苯醚、八溴聯(lián)苯醚、四溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A、六溴環(huán)十二烷、雙三嗅苯氧乙烷、TBA/PC低聚物中的一種或多種組合;磷系阻燃劑是紅磷、磷酸銨鹽、聚磷酸銨,膨脹型阻燃劑是雙季戊四醇、有機次磷酸鋁、三聚氰胺氰尿酸鹽、三氧化二銻中的一種或多種組合。
所述的抗氧劑是受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑。
所述的潤滑劑為油酸酰胺、芥酸酰胺、聚乙烯蠟中的一種或多種的復(fù)配。
所述的連續(xù)纖維增強基板至少有一層連續(xù)纖維增強聚丙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的制備方法,以重量百分比計,包括以下步驟:
1)、制備連續(xù)纖維增強基板:將至少兩層連續(xù)玻璃纖維增強PP單向預(yù)浸帶材按照0°、45°、90°不同組合方式鋪設(shè),180-200℃下加熱復(fù)合成基板;
2)、制備阻燃基板:材料比重為:聚丙烯40-85%,相容劑3-5 %,偶聯(lián)劑0.2-0.5 %,抗氧劑0.2-0.5 %,阻燃劑10-55 %;將上述物料混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型;擠出機溫度控制在200-220℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為0.5-2.0mm;
3)、鋪層:將阻燃基板和連續(xù)纖維基板按預(yù)設(shè)的兩層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)鋪層;
4)、制備連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料:將連續(xù)纖維基板與阻燃基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型,即為連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料,復(fù)合機溫度:180℃-200℃。
本發(fā)明,在保證材料力學(xué)性能,表觀質(zhì)量的前提下,使材料滿足阻燃等級的要求。提高了材料的阻燃性能,拓寬了連續(xù)玻纖增強聚丙烯材料的應(yīng)用范圍。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料鋪層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種連續(xù)玻纖增強聚阻燃丙烯復(fù)合材料,由阻燃基板和連續(xù)纖維增強基板組成;所述的阻燃樹脂基板為聚丙烯(PP)與相容劑,抗氧劑,偶聯(lián)劑,潤滑劑,阻燃劑等組成。其中相容劑為PP-g-MAH,偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑,鈦酸酯偶聯(lián)劑,磷酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種復(fù)配。阻燃劑為溴系阻燃劑,包括有十溴二苯乙烷(DBDPE)、十溴聯(lián)苯醚(DBDPD)、八溴聯(lián)苯醚(OBDPO)、四溴聯(lián)苯醚(TBDPO)、四溴雙酚A(TBA)、六溴環(huán)十二烷(HBDC)、雙(三嗅苯氧)乙烷、TBA/PC低聚物;磷系阻燃劑有紅磷、磷酸銨鹽、聚磷酸銨(APP),無機氫氧化物包括氫氧化鎂、氫氧化鋁;有機硅系阻燃劑;膨脹型阻燃劑(IFR)包括雙季戊四醇,有機次磷酸鋁,三聚氰胺氰尿酸鹽;三氧化二銻,使用其中的一種或多種組合。所述的連續(xù)纖維增強基板至少有一層連續(xù)纖維增強聚丙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的制備方法,包括以下步驟:
1、制備連續(xù)纖維增強基板:將至少兩層連續(xù)玻璃纖維增強PP單向預(yù)浸帶材按照0°、45°、90°不同組合方式鋪設(shè),180-200℃下加熱復(fù)合成基板;
2、制備阻燃基板:材料比重為:聚丙烯40-85%,相容劑3-5 %,偶聯(lián)劑0.2-0.5 %,抗氧劑0.2-0.5 %,阻燃劑10-55 %;將上述物料混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型;擠出機溫度控制在200-220℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為0.5-2.0mm;
3、鋪層:將阻燃基板和連續(xù)纖維基板按預(yù)設(shè)的兩層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)鋪層;
4、制備連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料:將連續(xù)纖維基板與阻燃基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型,即為連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料,復(fù)合機溫度:180℃-200℃。
由圖1知,是本發(fā)明的連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料鋪層結(jié)構(gòu)示意圖。所述的多層阻燃基板結(jié)構(gòu)為兩層結(jié)構(gòu)、夾心結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
實施例1:
1、制備連續(xù)纖維增強基板:將連續(xù)纖維增強聚丙烯單向預(yù)浸帶材按照0°、90°鋪設(shè),加熱壓合成基板。
2、制備阻燃基板,材料百分比為:聚丙烯60%,相容劑 5 %,磷酸酯偶聯(lián)劑 0.4 %,受阻酚類抗氧劑0.2 %,亞磷酸酯類抗氧劑0.3 %,潤滑劑芥酸酰胺0.1%,溴-銻復(fù)配阻燃劑34%。加工方式:將上述物料按比例混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型。擠出機溫度控制在200-220℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為0.5mm。
3、制備連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料:將連續(xù)纖維基板與阻燃基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型。復(fù)合機溫度,180℃-200℃。
實施例2:
1、制備連續(xù)纖維增強基板:將連續(xù)纖維增強聚丙烯單向預(yù)浸帶材按照0°、90°鋪設(shè),加熱壓合成基板。
2、制備阻燃基板,材料比重為:聚丙烯40%,相容劑5 %,鈦酸酯偶聯(lián)劑0.5%,受阻酚類抗氧劑0.2 %,亞磷酸酯類抗氧劑0.3 %,氫氧化鋁(ATH)阻燃劑53%,潤滑劑聚乙烯蠟1.0%。加工方式:將上述物料按比例混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型。擠出機溫度控制在190-210℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為0.5mm。
3、制備連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料:將連續(xù)纖維基板與阻燃基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型。復(fù)合機溫度,180℃-200℃。
實施例3:
1、制備連續(xù)纖維增強基板:將連續(xù)玻璃纖維增強PP單向預(yù)浸帶材按照0°、90°鋪設(shè),加熱壓合成基板。
2、制備阻燃基板,材料比重為:聚丙烯65%,相容劑5 %,硅烷偶聯(lián)劑0.5 %,受阻酚類抗氧劑0.2 %,亞磷酸酯類抗氧劑0.2 %,潤滑劑芥酸酰胺0.1%,有機次磷酸鋁和三聚氰胺氰尿酸鹽復(fù)配阻燃劑29%。加工方式:將上述物料按比例混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型。擠出機溫度控制在200-220℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為0.5mm。
3、制備連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料:將連續(xù)纖維基板與阻燃基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型。復(fù)合機溫度,180℃-200℃。
實施例4:
1、制備連續(xù)纖維增強基板:將連續(xù)玻璃纖維增強PP單向預(yù)浸帶材按照0°、90°鋪設(shè),加熱壓合成基板。
2、制備阻燃基板1,材料比重為:聚丙烯70%,相容劑5 %,硅烷偶聯(lián)劑0.5 %,受阻酚類抗氧劑0.2 %,亞磷酸酯類抗氧劑0.3 %,有機次磷酸鋁和三聚氰胺氰尿酸鹽復(fù)配阻燃劑24%。加工方式:將上述物料按比例混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型。擠出機溫度控制在200-220℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為0.5mm。
3、制備阻燃基板2,材料比重為:聚丙烯45%,相容劑 5 %,鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.5 %,受阻酚類抗氧劑0.2 %,亞磷酸酯類抗氧劑0.3 %,氫氧化鋁(ATH)阻燃劑48%,潤滑劑聚乙烯蠟1.0%。加工方式:將上述物料按比例混合均勻,通過雙螺桿擠出機熔融擠出,壓延成型。擠出機溫度控制在190-210℃,輥壓壓力為0.5~5Mpa,基板厚度為1.0mm。
4、制備連續(xù)玻纖增強阻燃聚丙烯復(fù)合材料:將連續(xù)纖維基板與兩種不同阻燃體系的阻燃基板通過皮帶復(fù)合機復(fù)合成型。復(fù)合機溫度,180℃-200℃。