本發明涉及一種低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料及制備方法，屬阻燃復合材料技術領域。
背景技術：
聚丙烯作為五大通用塑料之一應用非常廣泛。但是聚丙烯具有致命的缺點，它的氧指數很低(17.4)，容易燃燒，且燃燒發熱量大，產生大量熔滴，火焰傳播速度快，不易熄滅。目前市場上的阻燃聚丙烯存在三大弊端。
1)含鹵阻燃劑的添加，對人體及環境存在危害；
2)要達到v-0級阻燃效果，需添加阻燃劑20％以上，嚴重影響復合材料力學性能；
3)復合材料使用過程中有機揮發物不斷揮發，危害人體健康。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料。
本發明的另一目的在于提供低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料的制備方法。
本發明所采取的技術方案是：
一種低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料，其特征在于按重量份數計其原料由下列組分組成：55～75份共聚聚丙烯、10～25份均聚聚丙烯、2～8份碳化鉭、3～10份氫氧化鉭、1～8份玻璃纖維、1～5份彈性體、0.1～0.5份偶聯劑、0.1-1.5份防滴落劑、0.1-0.3份抗氧劑。
進一步的，所述碳化鉭和氫氧化鉭的重量之和占總重量的10％。。
進一步的，上述碳化鉭的平均粒徑為20～200納米，比表面積12～38m2/g。
進一步的，氫氧化鉭平均粒徑為55～260微米，長徑比為120:1～220:1，比表面積2～8m2/g。
進一步的，上述彈性體選自poe、sbs、sebs中至少一種。
進一步的，上述偶聯劑為硅烷偶聯劑kh560(γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)。
進一步的，上述防滴落劑為聚四氟乙烯。
進一步的，上述抗氧劑為抗氧劑1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)。
一種低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
1)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為碳化鉭重量的0.15％；將碳化鉭用高錳酸鉀溶液刻蝕,取出烘干；將烘干的碳化鉭用配制好的偶聯劑乙醇溶液浸泡，揮發除去乙醇；
2)將共聚聚丙烯與經步驟1)處理的碳化鉭通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得剛性母粒；
3)將均聚聚丙烯與玻璃纖維通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得增強母粒；
4)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為氫氧化鉭、彈性體總重量的0.15％；將氫氧化鉭、彈性體與配制好的偶聯劑乙醇溶液于高速混料機里混合；
5)將剛性母粒和增強母粒加入步驟4)中的高速混料機里混合；
6)將經步驟5)中得到的混合物料和防滴落劑、抗氧劑置于雙螺桿擠出機中，經熔融擠出、造粒。
進一步地，所述步驟1)中碳化鉭用濃度35g/l高錳酸鉀溶液，60℃刻蝕30分鐘后取出烘干。
本發明的有益效果是：1、通過鉭系填料粒徑分布、長徑比分布、比表面積分布的篩選，達到阻燃與有機揮發物吸收效果的統一，填料的表面刻蝕與處理，剛性母粒與增強母粒的制備，使得聚丙烯復合材料具有低voc、ul-94v-0級的阻燃效果、極佳的耐刮擦性、高剛性等優異的力學性能。2、10％鉭系填料既吸收有機揮發物，又起到阻燃效果，同時提升復合材料的剛性，提高耐刮擦性。3、本發明制備的低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料為綠色環保材料，能夠通過注塑成型，實現復雜幾何形狀的產品，且制備工藝簡單易行，可進行工業化生產，滿足市場對聚丙烯的材料的苛刻要求。
具體實施方式
為便于對本發明的進一步理解，以下結合具體實施例對本發明做詳細描述。
實施例1
低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料，按重量份數計其原料由下列組分組成：66份共聚聚丙烯、16份均聚聚丙烯、4份碳化鉭(平均粒徑優選為20～200納米，比表面積12～38m2/g)、6份氫氧化鉭(平均粒徑為55～260微米，長徑比為120:1～220:1，比表面積2～8m2/g)、4份玻璃纖維、3份poe彈性體、0.3份硅烷偶聯劑kh560、0.5份防滴落劑聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
制備方法如下：
1)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為碳化鉭重量的0.15％；將碳化鉭用濃度35g/l高錳酸鉀溶液，60℃刻蝕30分鐘后取出烘干；將烘干的碳化鉭用配制好的偶聯劑乙醇溶液浸泡，揮發除去乙醇；
2)將共聚聚丙烯與經步驟1)處理的碳化鉭通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得剛性母粒；
3)將均聚聚丙烯與玻璃纖維通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得增強母粒；
4)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為氫氧化鉭、彈性體總重量的0.15％；將氫氧化鉭、彈性體與配制好的偶聯劑乙醇溶液于高速混料機里混合3～8分鐘，溫度50～70℃；；
5)將剛性母粒和增強母粒加入步驟4)中的高速混料機里混合，混合25～30分鐘，溫度50～70℃；
6)將經步驟5)中得到的混合物料和防滴落劑、抗氧劑置于雙螺桿擠出機中，經熔融擠出、造粒。
上述所有的雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為48：1，分九區控溫的雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，一至九區加工溫度依次為：198℃，194℃，190℃，196℃，200℃，205℃，195℃，200℃，205℃，機頭溫度210℃，主機頻率25～35hz，喂料頻率18～23hz，熔體壓力3.0～4.0mpa，真空度-0.03～-0.06mpa，切粒機轉速350～450rpm。
對上述制備的高導熱絕緣阻燃尼龍復合材料進行性能測試，結果如表1所述。
實施例2
低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料，按重量份數計其原料由下列組分組成：56份共聚聚丙烯、21份均聚聚丙烯、8份碳化鉭(平均粒徑優選為20～200納米，比表面積12～38m2/g)、10份氫氧化鉭(平均粒徑為55～260微米，長徑比為120:1～220:1，比表面積2～8m2/g)、1份玻璃纖維、3份sbs彈性體、0.3份硅烷偶聯劑kh560、0.5份防滴落劑聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
制備方法如下：
1)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為碳化鉭重量的0.15％；將碳化鉭用濃度35g/l高錳酸鉀溶液，60℃刻蝕30分鐘后取出烘干；將烘干的碳化鉭用配制好的偶聯劑乙醇溶液浸泡，揮發除去乙醇；
2)將共聚聚丙烯與經步驟1)處理的碳化鉭通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得剛性母粒；
3)將均聚聚丙烯與玻璃纖維通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得增強母粒；
4)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為氫氧化鉭、彈性體總重量的0.15％；將氫氧化鉭、彈性體與配制好的偶聯劑乙醇溶液于高速混料機里混合3～8分鐘，溫度50～70℃；；
5)將剛性母粒和增強母粒加入步驟4)中的高速混料機里混合，混合25～30分鐘，溫度50～70℃；
6)將經步驟5)中得到的混合物料和防滴落劑、抗氧劑置于雙螺桿擠出機中，經熔融擠出、造粒。
上述所有的雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為48：1，分九區控溫的雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，一至九區加工溫度依次為：198℃，194℃，190℃，196℃，200℃，205℃，195℃，200℃，205℃，機頭溫度210℃，主機頻率25～35hz，喂料頻率18～23hz，熔體壓力3.0～4.0mpa，真空度-0.03～-0.06mpa，切粒機轉速350～450rpm。
對上述制備的高導熱絕緣阻燃尼龍復合材料進行性能測試，結果如表1所述。
實施例3
低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料，按重量份數計其原料由下列組分組成：72份共聚聚丙烯、13份均聚聚丙烯、2份碳化鉭(平均粒徑優選為20～200納米，比表面積12～38m2/g)、3份氫氧化鉭(平均粒徑為55～260微米，長徑比為120:1～220:1，比表面積2～8m2/g)、6份玻璃纖維、3份sebs彈性體、0.3份硅烷偶聯劑kh560、0.5份防滴落劑聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
制備方法如下：
1)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為碳化鉭重量的0.15％；將碳化鉭用濃度35g/l高錳酸鉀溶液，60℃刻蝕30分鐘后取出烘干；將烘干的碳化鉭用配制好的偶聯劑乙醇溶液浸泡，揮發除去乙醇；
2)將共聚聚丙烯與經步驟1)處理的碳化鉭通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得剛性母粒；
3)將均聚聚丙烯與玻璃纖維通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得增強母粒；
4)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為氫氧化鉭、彈性體總重量的0.15％；將氫氧化鉭、彈性體與配制好的偶聯劑乙醇溶液于高速混料機里混合3～8分鐘，溫度50～70℃；；
5)將剛性母粒和增強母粒加入步驟4)中的高速混料機里混合，混合25～30分鐘，溫度50～70℃；
6)將經步驟5)中得到的混合物料和防滴落劑、抗氧劑置于雙螺桿擠出機中，經熔融擠出、造粒。
上述所有的雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為48：1，分九區控溫的雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，一至九區加工溫度依次為：198℃，194℃，190℃，196℃，200℃，205℃，195℃，200℃，205℃，機頭溫度210℃，主機頻率25～35hz，喂料頻率18～23hz，熔體壓力3.0～4.0mpa，真空度-0.03～-0.06mpa，切粒機轉速350～450rpm。
對上述制備的高導熱絕緣阻燃尼龍復合材料進行性能測試，結果如表1所述。
實施例4
低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料，按重量份數計其原料由下列組分組成：69份共聚聚丙烯、12份均聚聚丙烯、8份碳化鉭(平均粒徑優選為20～200納米，比表面積12～38m2/g)、3份氫氧化鉭(平均粒徑為55～260微米，長徑比為120:1～220:1，比表面積2～8m2/g)、4份玻璃纖維、3份sebs彈性體、0.3份硅烷偶聯劑kh560、0.5份防滴落劑聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
制備方法如下：
1)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為碳化鉭重量的0.15％；將碳化鉭用濃度35g/l高錳酸鉀溶液，60℃刻蝕30分鐘后取出烘干；將烘干的碳化鉭用配制好的偶聯劑乙醇溶液浸泡，揮發除去乙醇；
2)將共聚聚丙烯與經步驟1)處理的碳化鉭通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得剛性母粒；
3)將均聚聚丙烯與玻璃纖維通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得增強母粒；
4)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為氫氧化鉭、彈性體總重量的0.15％；將氫氧化鉭、彈性體與配制好的偶聯劑乙醇溶液于高速混料機里混合3～8分鐘，溫度50～70℃；；
5)將剛性母粒和增強母粒加入步驟4)中的高速混料機里混合，混合25～30分鐘，溫度50～70℃；
6)將經步驟5)中得到的混合物料和防滴落劑、抗氧劑置于雙螺桿擠出機中，經熔融擠出、造粒。
上述所有的雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為48：1，分九區控溫的雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，一至九區加工溫度依次為：198℃，194℃，190℃，196℃，200℃，205℃，195℃，200℃，205℃，機頭溫度210℃，主機頻率25～35hz，喂料頻率18～23hz，熔體壓力3.0～4.0mpa，真空度-0.03～-0.06mpa，切粒機轉速350～450rpm。
對上述制備的高導熱絕緣阻燃尼龍復合材料進行性能測試，結果如表1所述。
實施例5
低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料，按重量份數計其原料由下列組分組成：58份共聚聚丙烯、23份均聚聚丙烯、2份碳化鉭(平均粒徑優選為20～200納米，比表面積12～38m2/g)、9份氫氧化鉭(平均粒徑為55～260微米，長徑比為120:1～220:1，比表面積2～8m2/g)、4份玻璃纖維、3份sebs彈性體、0.3份硅烷偶聯劑kh560、0.5份防滴落劑聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
制備方法如下：
1)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為碳化鉭重量的0.15％；將碳化鉭用濃度35g/l高錳酸鉀溶液，60℃刻蝕30分鐘后取出烘干；將烘干的碳化鉭用配制好的偶聯劑乙醇溶液浸泡，揮發除去乙醇；
2)將共聚聚丙烯與經步驟1)處理的碳化鉭通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得剛性母粒；
3)將均聚聚丙烯與玻璃纖維通過雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得增強母粒；
4)將偶聯劑配制成1～3wt％的偶聯劑乙醇溶液，偶聯劑用量為氫氧化鉭、彈性體總重量的0.15％；將氫氧化鉭、彈性體與配制好的偶聯劑乙醇溶液于高速混料機里混合3～8分鐘，溫度50～70℃；；
5)將剛性母粒和增強母粒加入步驟4)中的高速混料機里混合，混合25～30分鐘，溫度50～70℃；
6)將經步驟5)中得到的混合物料和防滴落劑、抗氧劑置于雙螺桿擠出機中，經熔融擠出、造粒。
上述所有的雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為48：1，分九區控溫的雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，一至九區加工溫度依次為：198℃，194℃，190℃，196℃，200℃，205℃，195℃，200℃，205℃，機頭溫度210℃，主機頻率25～35hz，喂料頻率18～23hz，熔體壓力3.0～4.0mpa，真空度-0.03～-0.06mpa，切粒機轉速350～450rpm。
對上述制備的低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料進行性能測試，結果如表1所述。
對上述實施例1～5中制備的樣品進行各種性能測試的方法如下：
拉伸強度按gb/t1040-2006標準進行檢驗，拉伸速度為50mm/min；
彎曲強度和彎曲模量按gb/t9341-2008標準進行檢驗，試樣尺寸(mm)：(80士2)×(10士0.2)×(4士0.2)，彎曲速度為2mm/min；
缺口沖擊強度按gb/t1843-2008標準進行檢驗，試樣尺寸(mm)：(80士2)×(10士0.2)×(4士0.2)，缺口底部半徑(mm)0.25士0.05，缺口保留厚度(mm)8.0士0.2；
熱變形溫度按gb/t1634-2004標準進行檢驗，施加的彎曲應力1.8mpa；
燃燒性按ul94標準進行檢驗；
苯類、醛類等有機物濃度檢測，按gb/t27630-2011標準進行測試；
耐刮擦按gmw14688方法進行測試，載荷6n；刮擦速度1000mm/min；刮擦頭直徑1mm；間距2mm；網格數19*19。
表1各實施例制備的高導熱絕緣阻燃尼龍復合材料的性能及對比
從表1中可看出，實施例1～5所制備的低voc、高強度、阻燃聚丙烯復合材料的阻燃級別均可達ul-94v-0級，具有高阻燃性，氫氧化鉭在高溫下釋放出結晶水迅速阻斷燃燒；高分子材料與玻璃纖維復合后，在使用過程中氣味的散發非常強烈，我們通過鉭系填料尺寸效應的配發，比表面積的配合，對有機揮發物充分吸收，散發四項測試數據均非常優秀；碳化鉭的高剛性改善了復合材料耐刮擦性能，這在聚丙烯改性材料非常可貴。
鉭系填料占總重量10％時，協同效果最優，既吸收有機揮發物，又起到阻燃效果，同時提升復合材料的剛性，提高耐刮擦性。