[发明专利]一种环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体地说涉及一种环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制造方法。

背景技术

随着汽车工业迅猛发展，乘用车人均占有率节节攀高，于此伴随而来的是对汽车材料日益增长的需求，对材料各方面的要求也越来越高。尤其随着电动，以及混合动力车型的开发和投入市场，对于蓄电池外壳等诸多零部件提出了高耐候性，高阻燃性的要求。市场上车用内饰材料中，长玻纤增强聚丙烯材料具有良好的刚韧平衡性，能满足较多车内零部件的力学性能要求，耐热性良好；同时，在经过阻燃改性以后，仍能在保持相对较好的性能前提下，实现低廉的价格，因此具有很大的市场开发和应用前景。

长玻纤增强热塑性树脂是一种玻璃纤维在粒子中平行排布且其长度与树脂粒料长度相同的热塑性树脂。与常规短纤维增强热塑性树脂相比，具有更加优异的力学性能、耐疲劳性能、抗蠕变性能、耐气候交变性等；特别是材料的抗冲击性能极为优异。

但是，在此材料制备技术中，由于加工温度较高，常常会使得阻燃剂在玻纤熔融浸渍的过程中发生降解，从而使阻燃效果变差，而且浸渍的均匀性也是一大难点。虽然在使用热固性树脂(如环氧树脂或聚酯)来浸渍纤维的情况下，困难不会太大，因为这些热固性树脂在固化前常为液体或溶液。用室温下为固体并有相当高的熔点的热塑性树脂，由于较高的熔融温度和非常高的结晶速率，纤维的充分浸渍是比较困难的。因此，选用高温下流动特性较为匹配的树脂基体与阻燃剂，必要的条件下加入润滑剂，也是在材料制备过程中较为重要的一点。

一直以来，环保阻燃体系的长玻纤增强材料，由于其加工所要求的高温、玻纤的分散性以及阻燃特性的要求，业内进行该领域产品的制造和生产不多。其潜在原因之一在于阻燃剂高昂的价格，众所周知，在塑料中，溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占据绝对优势，虽然在环保问题上“非议”多端但一直难以有其他阻燃剂体系取代。非卤素阻燃剂虽然具有添加量少、阻燃效率高、低烟、低毒、用途广泛等优点，但其价格却让大多数使用者望而却步，因此，在进行原材料开发时，就应将这些因素加以考虑和取舍，降低后续成型和使用成本。本发明使用的十溴二苯乙烷和阻燃协效剂虽然是含卤性阻燃剂，但其不属于多溴二苯醚，在燃烧中绝对不可能产生PBDD或PBDF，因而是一款环保型阻燃剂。同时价格相对低廉，能够适应规模化生产的需要，具有较为广阔的市场应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、各项力学性能优异的环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯材料，以提高材料的阻燃特性，同时不影响材料原有力学性能，低散发和综合性能优异的PP复合材料，满足作为汽车内饰件材料的基础技术性能要求。

本发明的另一个目的是提供上述环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法。

本发明目的是这样实现的：

一种环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成按重量百分比计，包括10～50％长玻璃纤维，35～70％的改性聚丙烯树脂，15～30％复配型阻燃剂。

所述改性聚丙烯树脂是对已有的商品化的聚丙烯树脂通过双螺杆等熔融捏合设备进行反应挤出制备，所述改性聚丙烯树脂包含有以下重量百分比计的原料：

其中，

所述的复配型阻燃剂是由含磷阻燃剂苯基次磷酸铝、十溴二苯乙烷和阻燃协效剂混合而成。所述的苯基次磷酸铝：十溴二苯乙烷：阻燃协效剂＝2：3-4：1-2。

所述的聚丙烯树脂的熔融指数为30～60g/10min。

所述的黑色母为粒径在0.5mm-3mm之间的炭黑母粒。

上述环保阻燃、长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的方法，其步骤如下：

(1)制备带改性聚丙烯树脂：使用双组份计量称，在主进料口加入聚丙烯树脂和复配型阻燃剂，在侧向进料口加入马来酸酐和l,4-(双叔丁基过氧)二异丙苯，黑色母，物料混合均匀后进入双螺杆挤出机；挤出加工温度为100～240℃，主机转速是200～500rpm。

(2)制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料：熔融改性聚丙烯树脂熔体浸渍连续长玻璃纤维束，浸渍加工温度为240～260℃，采用拉挤工艺制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料。

所述的复合物从挤出机进入浸渍模头，均匀包裹浸渍被牵引的连续玻璃纤维后，经水槽冷却、切粒机切粒成长度为10～15mm的长玻璃纤维增强聚丙烯材料颗粒。