一種無鹵阻燃混纖紗織物層合板及其制備方法與流程

本發明涉及阻燃領域，尤其是涉及一種無鹵阻燃混纖紗織物層合板及其制備方法。
背景技術：
：目前在阻燃改性工程塑料中，阻燃單向預浸帶受到了追捧。因為單向預浸帶浸漬工藝簡單，單向力學性能高。單向預浸帶的阻燃工藝主要分為兩大類：1、阻燃改性料熔融浸漬玻璃纖維單絲，阻燃性能好，解決了“燈芯效應”。2、先用純樹脂熔融浸漬玻璃纖維單絲，得到的單向預浸帶再與阻燃樹脂片材疊層熱壓成型，力學性能較好，避免了阻燃劑直接接觸玻璃纖維表面。現在有出現了一種包覆技術，用改性料包覆已經浸漬好的玻璃纖維，中國專利cn102643478a、cn105061896a都公布使用了這樣一種方法。雖然單向預浸帶工藝簡單，力學性能高，但是單向預浸帶在平面內的力學性能差異大，而且使用單向預浸帶橫縱交叉疊層制備的層合板，其層間抗剪切性能差。層合板中的單層單向預浸帶的增強纖維之間靠樹脂粘結，尺寸穩定性差。玻璃纖維織物結構就可以解決上述單向預浸帶的缺點，但是織物中纖維紗束密實，浸漬困難。中國專利cn102850648a先將玻纖布在浸漬池中與樹脂250℃充分熔融浸漬，浸漬好之后與阻燃聚丙烯延流層熱壓復合，但是其阻燃性能差，氧指數低(最高僅有26％)。技術實現要素：本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種遏制了“燈芯效應”、具有優異的尺寸穩定性和力學性能的無鹵阻燃混纖紗織物層合板。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種無鹵阻燃混纖紗織物層合板，由混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材交替疊層得到，層合板最外層均為聚丙烯無鹵阻燃片材，混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材按1：1或2：1呈交替疊層。所述的聚丙烯無鹵阻燃片材采用以下組分及重量份含量的原料制備得到：聚丙烯樹脂50～80、無鹵阻燃體系20～40、抗氧劑0.2～0.6、相容劑0～1、加工助劑0.5～1。所述的無鹵阻燃體系為p-n無鹵阻燃體系，由酸源、碳源、氣源按50-70:5-20:10-45混合得到。采用膨脹型p-n無鹵阻燃體系，成碳性好、阻燃效率高，采用了玻璃纖維與基體樹脂纖維的混合紗織物結構，浸漬充分、具有優異的尺寸穩定性和力學性能。所述的酸源為聚合度1000～2800的多聚磷酸按，所述的碳源為籠狀磷酸酯、籠狀磷酸酯齊聚物、季戊四醇齊聚物或多羥基化合物中的一種或幾種，所述的氣源為三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽中的一種或幾種。所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑或有機硫抗氧劑中的一種或幾種，包括抗氧劑246、抗氧劑264、抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑168，所述的相容劑選自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈或馬來酸酐中的一種或幾種，所述的加工助劑選自增塑劑、成核劑、潤滑劑、脫模劑、光穩定劑、顏料或染料中的一種或多種。所述的混纖紗織物是玻璃纖維與丙綸按40-60:60-40經過交替機織而成的平紋布或斜紋布，該種混纖紗織物為包纏紗結構，芯紗為玻璃纖維，包覆層為丙綸。各層混纖紗織物之間按照纖維取向相互平行鋪放或根據纖維取向錯開30°、45°等多角度鋪放。無鹵阻燃混纖紗織物層合板的制備方法，成型工藝采用將織物結構增強層與聚丙烯阻燃片材層疊層熱壓復合，避免了阻燃劑直接接觸玻璃纖維，具體采用以下步驟：(1)聚丙烯無鹵阻燃片材按照以下組分及重量份含量備料：上述組分在高速混合機中混合均勻，再經過雙螺桿熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒得到聚丙烯無鹵阻燃粒料，最后將聚丙烯無鹵阻燃粒料熱壓成0.4～0.8mm厚的聚丙烯無鹵阻燃片材；(2)將聚丙烯無鹵阻燃片材與混纖紗織物置于模具型腔中進行疊層熱壓復合成型，或者先將混纖紗織物熱壓成硬質片材，再與聚丙烯無鹵阻燃片材一起置于模具型腔中疊層熱壓復合成型，得到無鹵阻燃混纖紗織物層合板。步驟(2)進行熱壓復合成型時，預熱壓力0.5mpa～2mpa、預熱溫度190℃～230℃、預熱時間20s～60s，保壓壓力3mpa～16mpa、保壓溫度190℃～230℃、保壓時間40s～180s，冷壓壓力3mpa～16mpa、冷壓溫度10℃～40℃、冷壓時間180s～300s，模具型腔厚度大于無鹵阻燃混纖紗織物層合板厚度0.2mm～0.6mm，可以避免過高的壓力壓碎玻璃纖維，同時避免產生內應力。與現有技術相比，本發明具有以下優點：(1)采用膨脹型阻燃劑作為無鹵阻燃體系，添加量少、成碳性好、阻燃效率高，遏制了“燈芯效應”；最終制得的無鹵阻燃混纖紗織物層合板極限氧指數(％)可達33以上，最高達到37。(2)采用了玻璃纖維與基體樹脂纖維的混合紗織物結構，浸漬充分、具有優異的尺寸穩定性和力學性能；(3)采用層壓成型工藝，將織物結構增強層與聚丙烯阻燃片材層疊層熱壓復合，工藝簡單，避免了阻燃劑直接接觸玻璃纖維。(4)采用厚度略大于板材厚度0.2～0.4mm的模具型腔，可以避免過高的壓力壓碎玻璃纖維，同時避免產生內應力。附圖說明圖1為實施例1中混纖紗織物的結構示意圖；圖2為實施例1中無鹵阻燃混纖紗織物層合板的結構示意圖；圖3為實施例2中無鹵阻燃混纖紗織物層合板的結構示意圖；圖4為實施例3中無鹵阻燃混纖紗織物層合板的結構示意圖。圖中，1-混纖紗織物、2-聚丙烯無鹵阻燃片材。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。實施例1聚丙烯無鹵阻燃片材的制備按照以下組分及含量備料(wt％)：其中，無鹵阻燃體系為：聚磷酸銨(聚合度1200)、籠狀磷酸酯、三聚氰胺磷酸鹽按照25：6：8配比。抗氧劑為10101，相容劑為鈦酸酯偶聯劑稱取上述含量組份在高速混合機中混合均勻后，送入雙螺桿擠出機中熔融共混塑煉，主機頻率為22hz，雙螺桿擠出機從機頭到加料口的溫度分別為185℃、185℃、185℃、180℃、175℃、155℃。擠出造粒后的粒料在真空烘箱中55℃干燥1h，水分含量低于0.02％。將干燥后的粒料在熱壓機中熱壓成片材，片材厚度0.6mm，熱壓參數為：預熱壓力2mpa、預熱溫度190℃、預熱時間10s，保壓壓力5mpa、保壓溫度190℃、保壓時間40s，冷壓壓力5mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間60s，得到聚丙烯無鹵阻燃片材。gf/pp混纖紗織物片材的制備：將gf/pp混纖紗織物按照圖1的疊層方式移至熱壓機上熱壓、固化成片材。熱壓參數熱設定為：預熱壓力2mpa、預熱溫度200℃、預熱時間20s，保壓壓力5mpa、保壓溫度200℃、保壓時間50s，冷壓壓力5mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間70s，得到混纖紗織物1。無鹵阻燃gf/pp混纖紗織物層合板的制備：將聚丙烯無鹵阻燃片材2和混纖紗織物1按照圖2的方式疊層熱壓，熱壓參數設定為：預熱壓力1mpa、預熱溫度200℃、預熱時間40s，保壓壓力5mpa、保壓溫度200℃、保壓時間120s，冷壓壓力5mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間180s。實施例2聚丙烯無鹵阻燃片材的制備按照以下組分及含量備料(wt％)：其中，無鹵阻燃體系為聚磷酸銨(聚合度2000)、季戊四醇齊聚物、三聚氰胺氰尿酸酸鹽按照6：1：2配比，抗氧劑1010，相容劑為硅烷偶聯劑稱取上述含量組份在高速混合機中混合均勻后，送入雙螺桿擠出機中熔融共混塑煉，主機頻率為24hz，雙螺桿擠出機從機頭到加料口的溫度分別為185℃、185℃、185℃、180℃、175℃、155℃。擠出造粒后的粒料在真空烘箱中55℃干燥1h，水分含量低于0.02％。將干燥后的粒料在熱壓機中熱壓成片材，片材厚度0.5mm，熱壓參數為：預熱壓力2mpa、預熱溫度190℃、預熱時間10s，保壓壓力5mpa、保壓溫度190℃、保壓時間40s，冷壓壓力5mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間60s。無鹵阻燃gf/pp混纖紗織物層合板的制備：將聚丙烯無鹵阻燃片材2和混纖紗織物1按照圖3的方式疊層熱壓，熱壓參數設定為：預熱壓力1mpa、預熱溫度230℃、預熱時間60s，保壓壓力6mpa、保壓溫度230℃、保壓時間180s，冷壓壓力6mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間240s。實施例3聚丙烯無鹵阻燃片材的制備按照以下組分及含量備料(wt％)：其中，無鹵阻燃體系為聚磷酸銨(聚合度1200)、籠狀磷酸酯齊聚物、三聚氰胺氰溴酸酸鹽按照5：1：4配比，抗氧劑168，硅烷偶聯劑。稱取上述含量組份在高速混合機中混合均勻后，送入雙螺桿擠出機中熔融共混塑煉，主機頻率為24hz，雙螺桿擠出機從機頭到加料口的溫度分別為185℃、185℃、185℃、180℃、175℃、155℃。擠出造粒后的粒料在真空烘箱中55℃干燥1h，水分含量低于0.02％。將干燥后的粒料在熱壓機中熱壓成片材，片材厚度0.45mm，熱壓參數為：預熱壓力2mpa、預熱溫度190℃、預熱時間10s，保壓壓力5mpa、保壓溫度190℃、保壓時間40s，冷壓壓力5mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間60s。無鹵阻燃gf/pp混纖紗織物層合板的制備：將將聚丙烯無鹵阻燃片材2和混纖紗織物1按圖4的方式疊層熱壓，熱壓參數設定為：預熱壓力1mpa、預熱溫度220℃、預熱時間60s，保壓壓力6mpa、保壓溫度220℃、保壓時間180s，冷壓壓力6mpa、冷壓溫度18℃、冷壓時間240s。所制備的無鹵阻燃gf/pp混纖紗層合板按gb標準尺寸制備成標準樣條，對其性能進行檢測，結果如表1所示。表1性能實施例1實施例2實施例3izod缺口沖擊強度(kj/m2)99105113拉伸強度(mpa)155155102拉伸彈性模量(mpa)850085006600彎曲強度(mpa)163175118彎曲彈性模量(mpa)540068004900極限氧指數(％)35.633.637.1ul94垂直燃燒v-0v-1v-0實施例4一種無鹵阻燃混纖紗織物層合板，由混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材交替疊層得到，層合板最外層均為聚丙烯無鹵阻燃片材，混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材按1：1交替疊層。聚丙烯無鹵阻燃片材采用以下組分及重量份含量的原料制備得到：聚丙烯樹脂50、無鹵阻燃體系40、抗氧劑0.2、加工助劑0.5。無鹵阻燃體系為p-n無鹵阻燃體系，由酸源、碳源、氣源按50:5:45混合得到。采用膨脹型p-n無鹵阻燃體系，成碳性好、阻燃效率高，采用了玻璃纖維與基體樹脂纖維的混合紗織物結構，浸漬充分、具有優異的尺寸穩定性和力學性能。本實施例中使用的酸源為聚合度1000的多聚磷酸按，碳源為籠狀磷酸酯，氣源為三聚氰胺。抗氧劑為抗氧劑246，加工助劑可以選用增塑劑、成核劑、潤滑劑、脫模劑、光穩定劑、顏料或染料中的一種或多種。混纖紗織物是玻璃纖維與丙綸按40:60經過交替機織而成的平紋布，該種混纖紗織物為包纏紗結構，芯紗為玻璃纖維，包覆層為丙綸。無鹵阻燃混纖紗織物層合板的制備方法，成型工藝采用將織物結構增強層與聚丙烯阻燃片材層疊層熱壓復合，避免了阻燃劑直接接觸玻璃纖維，具體采用以下步驟：(1)聚丙烯無鹵阻燃片材按照上述組分及重量份含量備料，然后在高速混合機中混合均勻，再經過雙螺桿熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒得到聚丙烯無鹵阻燃粒料，最后將聚丙烯無鹵阻燃粒料熱壓成0.4mm厚的聚丙烯無鹵阻燃片材；(2)將聚丙烯無鹵阻燃片材與混纖紗織物置于模具型腔中進行疊層熱壓復合成型，預熱壓力0.5mpa、預熱溫度190℃、預熱時間60s，保壓壓力3mpa、保壓溫度190℃、保壓時間180s，冷壓壓力3mpa、冷壓溫度10℃、冷壓時間300s，模具型腔厚度大于無鹵阻燃混纖紗織物層合板厚度0.2mm，得到無鹵阻燃混纖紗織物層合板。實施例5一種無鹵阻燃混纖紗織物層合板，由混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材交替疊層得到，層合板最外層均為聚丙烯無鹵阻燃片材，混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材按2：1呈交替疊層。聚丙烯無鹵阻燃片材采用以下組分及重量份含量的原料制備得到：聚丙烯樹脂70、無鹵阻燃體系25、抗氧劑0.4、相容劑0.5、加工助劑0.8。無鹵阻燃體系為p-n無鹵阻燃體系，由酸源、碳源、氣源按60:10:30混合得到。采用膨脹型p-n無鹵阻燃體系，成碳性好、阻燃效率高，采用了玻璃纖維與基體樹脂纖維的混合紗織物結構，浸漬充分、具有優異的尺寸穩定性和力學性能。其中酸源為聚合度2000的多聚磷酸按，碳源為籠狀磷酸酯、籠狀磷酸酯齊聚物的混合物，氣源為三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸鹽的混合物。所述的抗氧劑為抗氧劑264、抗氧劑1010的混合物，相容劑選自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的混合物，加工助劑選自增塑劑、成核劑、潤滑劑、脫模劑、光穩定劑、顏料或染料中的一種或多種。混纖紗織物是玻璃纖維與丙綸按50:50經過交替機織而成的斜紋布，該種混纖紗織物為包纏紗結構，芯紗為玻璃纖維，包覆層為丙綸，兩層混纖紗織物之間按照纖維取向錯開30°鋪放。無鹵阻燃混纖紗織物層合板的制備方法，成型工藝采用將織物結構增強層與聚丙烯阻燃片材層疊層熱壓復合，避免了阻燃劑直接接觸玻璃纖維，具體采用以下步驟：(1)聚丙烯無鹵阻燃片材按照上述組分及重量份含量備料，然后在高速混合機中混合均勻，再經過雙螺桿熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒得到聚丙烯無鹵阻燃粒料，最后將聚丙烯無鹵阻燃粒料熱壓成0.6mm厚的聚丙烯無鹵阻燃片材；(2)將聚丙烯無鹵阻燃片材與混纖紗織物置于模具型腔中進行疊層熱壓復合成型，預熱壓力2mpa、預熱溫度230℃、預熱時間20s，保壓壓力16mpa、保壓溫度230℃、保壓時間40s，冷壓壓力16mpa、冷壓溫度40℃、冷壓時間180s，模具型腔厚度大于無鹵阻燃混纖紗織物層合板厚度0.4mm，得到無鹵阻燃混纖紗織物層合板。實施例6一種無鹵阻燃混纖紗織物層合板，由混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材交替疊層得到，層合板最外層均為聚丙烯無鹵阻燃片材，混纖紗織物及聚丙烯無鹵阻燃片材按2：1呈交替疊層。聚丙烯無鹵阻燃片材采用以下組分及重量份含量的原料制備得到：聚丙烯樹脂80、無鹵阻燃體系20、抗氧劑0.6、相容劑1、加工助劑1。無鹵阻燃體系為p-n無鹵阻燃體系，由酸源、碳源、氣源按70:5:25混合得到。采用膨脹型p-n無鹵阻燃體系，成碳性好、阻燃效率高，采用了玻璃纖維與基體樹脂纖維的混合紗織物結構，浸漬充分、具有優異的尺寸穩定性和力學性能。使用的酸源為聚合度2800的多聚磷酸按，碳源為多羥基化合物，氣源為三聚氰胺氰尿酸鹽種。抗氧劑為抗氧劑168，相容劑為馬來酸酐，加工助劑選自增塑劑、成核劑、潤滑劑、脫模劑、光穩定劑、顏料或染料中的一種或多種。混纖紗織物是玻璃纖維與丙綸按60:40經過交替機織而成的平紋布或斜紋布，該種混纖紗織物為包纏紗結構，芯紗為玻璃纖維，包覆層為丙綸。兩層混纖紗織物之間按照纖維取向錯開45°鋪放。無鹵阻燃混纖紗織物層合板的制備方法，成型工藝采用將織物結構增強層與聚丙烯阻燃片材層疊層熱壓復合，避免了阻燃劑直接接觸玻璃纖維，具體采用以下步驟：(1)聚丙烯無鹵阻燃片材按照上述組分及重量份含量備料，然后在高速混合機中混合均勻，再經過雙螺桿熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒得到聚丙烯無鹵阻燃粒料，最后將聚丙烯無鹵阻燃粒料熱壓成0.8mm厚的聚丙烯無鹵阻燃片材；(2)先將混纖紗織物熱壓成硬質片材，再與聚丙烯無鹵阻燃片材一起置于模具型腔中疊層熱壓復合成型，預熱壓力1mpa、預熱溫度200℃、預熱時間40s，保壓壓力10mpa、保壓溫度20℃、保壓時間120s，冷壓壓力10mpa、冷壓溫度30℃、冷壓時間240s，模具型腔厚度大于無鹵阻燃混纖紗織物層合板厚度0.6mm，得到無鹵阻燃混纖紗織物層合板。以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。當前第1頁12