一種碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法，屬于高分子材料技術領域。
【背景技術】
[0002]近幾十年來，塑料、橡膠、合成纖維等高聚合物材料及其制品得到蓬勃發展，它們正迅速代替傳統的鋼材、金屬、水泥及木材、棉等天然材料，廣泛應用于工業、農業、軍事等國民經濟的各個部門。
[0003]但大多數高聚物屬于易燃、可燃材料，在燃燒時釋放速率大，熱值高，火焰傳播速率快，不易熄滅，有時還產生濃煙和有毒氣體，造成對環境的危害，對人的生命安全形成巨大的威脅；目前阻燃材料主要有有機和無機，鹵素和非鹵；高阻燃材料有機是以溴系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑，無機主要以三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅系等阻燃體系。現有阻燃技術多數是以鹵系添加劑為基礎，制備的材料雖然阻燃效果明顯，但鹵系阻燃材料在受熱時會有一定的鹵系元素揮發，造成環境的污染，并且對人們的身體健康有一定的危害。
[0004]因此，有必要發明一種高效、環保且力學性能優良的阻燃聚丙烯復合材料，。
【發明內容】
[0005]為了克服【背景技術】中存在的不足，本發明提供了一種碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法，所制得的無鹵阻燃聚丙烯復合材料不僅具有很好的無鹵阻燃性，達到UL94-0阻燃級標準，并且不會造成環境污染。
[0006]為了達到上述目的，本發明提出如下技術方案:
[0007]所述的碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料由以下組分按質量百分比組成:聚丙烯:30-80 %，碳纖維:10-30 %，紅磷阻燃母粒5-20 %，分散劑:0.5-2 %，抗氧劑:0.1-2 %，色料:0.1-2%。
[0008]進一步，所述的紅磷阻燃母粒由15wt %聚丙稀樹脂、7 Owt %紅磷、12wt %硼酸鋅和3wt %其它助劑制得，所述的其它助劑為抗氧劑、光穩定劑、相容劑、增塑劑、潤滑劑中的一種或幾種的混合物。
[0009]進一步，所述的分散劑為聚乙烯蠟、EVA蠟、OP蠟和TAS-2A中的任意一種。
[0010]進一步，所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的混合物。
[0011]進一步，所述的增塑劑為馬來酸酐接枝聚丙烯或馬來酸酐接枝Ρ0Ε。
[0012]進一步，所述的碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料的制備方法的具體步驟為:
[0013]I)碳纖維表面氧化處理:
[0014]將60wt%硝酸、30的％硝酸鈉和10的％雙氧水進行混合，加入蒸餾水調配到50-60 %的溶液，然后加熱到60-80°C，將碳纖維在其40-80°C的溶液中浸泡60_180min，取出并用蒸餾水沖洗，在80-120°C的溫度下烘干，即得到經過表面氧化處理的碳纖維；
[0015]2)制備紅磷阻燃母粒
[0016]將15wt%聚丙稀樹脂、7(^1:%紅磷、12wt5^|]酸鋅和3*1:%其它助劑在高速混合機中充分混合，混合后組分加入到雙螺旋擠出機中進行熔融共混，擠出造粒，干燥后制得紅磷阻燃母粒；
[0017]3)原料混合
[0018]按重量配比稱取聚丙烯、紅磷阻燃母粒、分散劑、抗氧劑和色料，加入到高速混合機中充分混合；
[0019]4)產物的制備
[0020]將步驟3)中混合均勻的組分加入到雙螺桿擠出機的主喂料口，將按重量配比稱取的經過表面氧化處理的碳纖維加入到雙螺桿擠出機的側喂料口，通過雙螺桿擠出機熔融共混、擠出、造粒，即得到本發明的碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料。
[0021]本發明的有益效果:
[0022]本發明制得的一種碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料，與現有技術相比，不僅具有很好的無鹵阻燃性(氧指數為25以上)，達到UL94-0阻燃級標準，并且發煙量小，屬于環境友好型產品，符合環保法規出口要求，耐久性好，而且加入的碳纖維的表面經過氧化處理，大大提尚了碳纖維與聚丙稀的相容性與粘合性，具有強度尚、t旲量尚、尚耐熱性和尚耐腐蝕性等，其生產工藝簡單，可廣泛應用于汽車，軍工器材、航空等領域，且制件使用后經過粉碎處理還可以回收利用，不污染環境。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合本發明的實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]實施例1
[0025]—種碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料的制備方法如下:
[0026]I)碳纖維表面氧化處理:
[0027]將60kg硝酸、30kg硝酸鈉和1kg雙氧水進行混合，加入蒸餾水調配到50 %的溶液，然后加熱到60°C，將碳纖維在其40°C的溶液中浸泡60min，取出并用蒸餾水沖洗，在80°C的溫度下烘干，即得到經過表面氧化處理的碳纖維；
[0028]2)制備紅磷阻燃母粒
[0029]將15kg聚丙稀樹脂、70kg紅磷、12kg硼酸鋅和3kg光穩定劑在高速混合機中充分混合，混合后組分加入到雙螺旋擠出機中進行熔融共混，擠出造粒，干燥后制得紅磷阻燃母粒；
[0030]3)原料混合
[0031]稱取聚丙烯60kg、紅磷阻燃母粒10kg、聚乙烯蠟0.5kg、受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的混合物0.1kg和色料0.1kg的原料，加入到高速混合機中充分混合；
[0032]4)產物的制備
[0033]將步驟3)中混合均勻的組分加入到雙螺桿擠出機的主喂料口，將按重量配比稱取的經過表面氧化處理的碳纖維29.3kg加入到雙螺桿擠出機的側喂料口，通過雙螺桿擠出機熔融共混、擠出、造粒，即得到本發明的碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料。
[0034]實施例2
[0035]—種碳纖維增強的無鹵阻燃聚丙烯復合材料的制備方法如下:
[0036]I)碳纖維表面氧化處理:
[0037]將60kg硝酸、30kg硝酸鈉和1kg雙氧水進行混合，加入蒸餾水調配到55 %的溶液，然后加熱到70°C，將碳纖維在其60°C的溶液中浸泡120min，取出并用蒸餾水沖洗，在100°C的溫度下烘干，即得到經過表面氧化處理的碳纖維；
[0038]2)制備紅磷阻燃母粒
[00