無鹵阻燃長玻纖pp復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及復合材料技術領域，具體一種無鹵阻燃長玻纖PP復合材料及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 長玻璃纖維增強粒料指的是纖維單向排布的粒料，其纖維長度與粒料長度相等， 一般大于5mm。在國內，長玻纖的研究仍處于起步階段，長玻纖一般用于改善高分子材料的 力學性能。聚丙烯樹脂（PP)是一種用途廣泛的通用塑料，由丙烯單體聚合制得，聚丙烯樹 脂的優點在于密度低、價格便宜，并具有優良的耐化學腐蝕性、較好的機械性能、突出的耐 折疊性和良好的成型加工性能。作為典型的結晶型材料，其熔點在165Γ附近。
[0003] 長玻纖增強PP材料是具有高強度，高抗沖擊性能，尺寸穩定好，是一種"強而韌" 的材料，PP在添加玻璃纖維增強后，大大提高其機械性能、耐熱型和尺寸穩定性。在實際應 用中可以以塑代鋼和取代增強工程塑料，滿足輕武器包裝箱、汽車領域、家電等領域使用要 求。現有的PP聚合物通常阻燃性能較差，安全性低，限制了其在許多領域的應用；例如在 照明設備/汽車構造中的應用，PP聚合物必須滿足非常苛刻的防火標準，為此只能通過加 入阻燃劑來增強產品的阻燃性能。同時，用長玻纖增強PP時，由于長玻纖的"燈芯效應"，更 是促進了PP樹脂的燃燒。現有的PP、長玻纖產品為了達到較好的阻燃效果，均在其原料中 添加溴、氯等鹵素阻燃劑，雖然阻燃效果優秀，但是燃燒時會產生煙霧大、毒性強的鹵化氫 和其它含鹵有機物，且燃燒時會產生二噁英，對人體危害極大。眾所周知，鹵系阻燃劑阻燃 的材料在燃燒時會產生大量有毒、有腐蝕性的煙霧，對環境、模具有污染、腐蝕作用，在許多 發達國家已經遭到禁用；大多數無鹵阻燃劑雖然效果不錯，但由于成本太高，使其很難在 國內推廣使用。此外，這些阻燃劑對長玻纖的"燈芯效應"并無實質的緩解效果，且對高溫 不耐受，在高溫下容易分解而失效，無法從根本上解決長玻纖PP復合材料防火性能差的問 題。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明公開一種無鹵素、阻燃性能優良的長玻纖PP復合材料。
[0005] 本發明的目的通過以下技術方案實現： 一種無鹵阻燃長玻纖PP復合材料，其原料按重量計包括： 無堿長玻纖 10-20份； PP 50-70 份； 相容劑 2-6份； 抗氧劑 0. 3-0. 8份； 阻燃劑 0.11-1. 15份 所述無堿連續玻纖長度為6-12mm，直徑為11-20μm;所述阻燃劑其原料按重量計包括 鄰羥基苯甲醛1-6份、己二醇2-4份、三氧化二鐵0. 01-0. 07份。
[0006] 所述PP可選用現有技術實現。所述相容劑、抗氧劑均可選用任一種適合PP樹脂 的現有技術實現。本發明特別設計一種阻燃劑，其包含適量的鄰羥基苯甲醛、己二醇、三氧 化二鐵。鄰羥基苯甲醛，別名水楊醛，常用于有機合成的原料。己二醇由丙酮縮合得到雙丙 酮醇，再經液相加氫而得，是常用的有機溶劑。三氧化二鐵為市售產品。發明人在研究中發 現，向長玻纖PP復合材料中添加三氧化二鐵、鄰羥基苯甲醛、己二醇時可以有效提高產品 的阻燃性能，在高溫下復合材料仍不發生燃燒。尤其是，上述阻燃劑可以有效抑制復合材料 在燃燒時滴落。所述無堿連續玻纖優選長度為6-12mm，直徑為11-20μπι。本發明的阻燃劑 對上述規格的長玻纖效果最為明顯。
[0007] 進一步的，所述相容劑為ABS相容劑、所述抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0008] 上述相容劑和抗氧劑均為市售產品。
[0009] 優選的，所述無鹵阻燃長玻纖ΡΡ復合材料還包括按重量計0. 2-0. 3份的熱塑穩定 劑；所述熱塑穩定劑包括按重量計1-3份的硫酸鈉、0. 1-0. 4份氯化鈣以及2-3份3wt%濃 度的鹽酸。
[0010] 長玻纖PP復合材料在注塑時，由于模具的低溫、PP和長玻纖的流動性、密度差異， 長玻纖容易與PP分離，導致成型的產品表面浮纖長玻纖，影響產品外觀的同時，由于產品 表面的長玻纖聚集而硬脆、易碎，而產品內部長玻纖濃度低而容易受力變形。因此本發明 特別添加熱塑穩定劑，在本發明長玻纖PP復合材料注塑時維持長玻纖、PP混合體系的穩定 性，防止熔融狀態下長玻纖與PP分層，確保注塑產品的外觀光滑和具備良好的力學性能。 以上效果有硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸協效產生。
[0011] 本發明同時提供一種制備所述無鹵阻燃長玻纖PP復合材料的方法，包括如下步 驟： a. 制備阻燃劑：將鄰羥基苯甲醛、己二醇、三氧化二鐵采用水浴加熱至80攝氏度，保溫 120min； b. 熱塑穩定劑的制備：將所述硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸混合，加熱至50°C并保持20min; c. 按設定重量份將PP、阻燃劑、相容劑、抗氧劑、熱塑穩定劑加入高速混合器混合均勻 后加熱至100~ll〇°C后冷卻至35~40°C，然后加入設定重量份的無堿長玻纖，經混 煉、成型處理制得長玻纖增強PP復合材料。
[0012] 以上阻燃劑、熱塑穩定劑的制備方法，有利于提高相容劑、熱塑穩定劑效用的發 揮。本發明未詳細說明的技術特征，均可選用現有技術實現。
[0013] 本發明特別設計一種阻燃劑添加至長玻纖PP復合材料中，其包含適量的鄰羥基 苯甲醛、己二醇、三氧化二鐵，可以有效提高產品的阻燃性能，在高溫下復合材料仍不發生 燃燒、滴落，有效消除長玻纖的"燈芯效應"。本發明同時提供一種可進一步提高長玻纖PP 復合材料阻燃性能的制備方法。由于具備優秀的力學性能和阻燃性能，本發明提供的長玻 纖PP復合材料尤其適用于制備汽車零部件、電子產品原件等。
【具體實施方式】
[0014] 為了便于本領域技術人員理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳細描述： 實施例1 本實施例提供一種無鹵阻燃長玻纖PP復合材料，其原料按重量計包括： 無堿長玻纖 17份； PP 65 份； 相容劑 4份； 抗氧劑 〇. 5份； 阻燃劑 0. 90份； 所述無堿連續玻纖長度為l〇mm，直徑為15μm;所述阻燃劑其原料按重量計包括鄰羥 基苯甲醛5份、己二醇3份、三氧化二鐵0. 05份。
[0015] 進一步的，所述相容劑為ABS相容劑、所述抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑168。
[0016] 更進一步的，所述無鹵阻燃長玻纖PP復合材料還包括按重量計0.2份的熱塑穩定 劑；所述熱塑穩定劑包括按重量計2份的硫酸鈉、0. 3份氯化鈣以及3份3wt%濃度的鹽酸。
[0017] 本實施例同時提供一種制備如上述無鹵阻燃長玻纖PP復合材料的方法，包括如 下步驟： a. 制備阻燃劑：將鄰羥基苯甲醛、己二醇、三氧化二鐵采用水浴加熱至80攝氏度，保溫 120min； b. 熱塑穩定劑的制備：將所述硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸混合，加熱至50°C并保持20min; c. 按設定重量份將PP、阻燃劑、相容劑、抗氧劑、熱塑穩定劑加入高速混合器混合均勻 后加熱至ll〇°C后冷卻至35°C，然后加入設定重量份的無堿長玻纖，經混煉、成型處理制 得長玻纖增強PP復合材料。
[0018] 實施例2 本實施例提供一種無鹵阻燃長玻纖PP復合材料，其原料按重量計包括： 無堿長玻纖 20份； PP 50 份； 相容劑 6份； 抗氧劑 〇. 3份； 阻燃劑 1. 15份； 所述無堿連續玻纖長度為6mm，直徑為20μm;所述阻燃劑其原料按重量計包括鄰羥基 苯甲醛1份、己二醇4份、三氧化二鐵0. 01份。
[0019] 進一步的，所述相容劑為ABS相