[发明专利]各向同性低线性膨胀系数的连续玻璃纤维增强阻燃聚丙烯复合材料及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种各向同性低线性膨胀系数的连续玻璃纤维增强阻燃聚丙烯复合材料及其制备与在制备轨道交通、新能源汽车上的阻燃塑料件中的应用。按质量份数计，该复合材料原料组成包括：聚丙烯25‑60份，连续玻璃纤维20‑40份，抗氧剂0.4‑1.5份，阻燃剂10‑35份，无机晶须5‑15份，相容剂1‑6份，倍半硅氧烷1‑10份。制备方法：将阻燃剂进行干燥后，与聚丙烯、相容剂、抗氧剂、倍半硅氧烷混合均匀；将所得混合物经喂料口投入到同向双螺杆挤出机中，加热熔融，同时以侧喂料的形式从所述同向双螺杆挤出机的第七节喂入无机晶须，制得混炼均匀的熔体；将所得熔体挤入到浸渍模具内，与连续玻璃纤维进行充分浸渍后，经过牵引、水冷即得。

技术领域

本发明涉及连续玻璃纤维增强阻燃聚丙烯复合材料领域，具体涉及一种各向同性低线性膨胀系数的连续玻璃纤维增强阻燃聚丙烯复合材料及其制备与应用。

背景技术

新能源汽车以及轨道交通的快速发展，在对材料的强度、防火、安全等方面提出了更高的要求。连续玻纤增强聚丙烯材料在成型过程时保持良好的玻纤长度，相互缠结，形成网络结构，而使制件可以承受更大的外力作用，同时也有着良好的耐蠕变性能，在汽车、电子电器、家电等领域都有了广泛的应用。但聚丙烯材料极易燃烧，极限氧指数只有17％左右，同时极易滴落引燃，在使用连续玻璃纤维改性后还会存在“灯芯效应”，使火焰持续蔓延。聚丙烯又是半结晶材料，具有较大的线性膨胀系数。添加玻璃纤维虽然可以减少聚丙烯的线性膨胀系数，但因为较大的长径比，导致在流动方向和垂直流动方向上存在着明显的差异，会导致制件的变形。尤其是在长期使用中对尺寸稳定性要求高的产品，需要减少各向异性，在两个方向都保持较小的线性膨胀系数。

专利CN 108485056 B公开了一种低迁出、无卤阻燃连续长玻纤增强聚聚丙烯材料及其制备方法，将无卤阻燃剂通过纳米二氧化硅和烷基硅改性，增加阻燃剂与基体之间的相容性，从而提高材料的耐迁移性，将玻纤表面进行预处理和预张性，降低玻纤的灯芯效应，制备得到相应的阻燃长玻纤增强聚丙烯材料。专利CN 106366443 B公开了一种主要应用于风机叶片的长玻纤增强聚丙烯材料，具有耐候、阻燃和耐高温的特点。专利CN105131430 B公开了一种无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料，采用季磷盐插层蒙脱土作为协效剂使无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料在阻燃性能和力学性能两方面同时产生协效作用，以PP-g-MAH或PP-g-GMA作为相容剂，改善玻纤与聚丙烯的之间的结合力，一步法制备。以上专利都介绍了制造阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料的方法，但都没有考虑玻纤加入后两个方向上线性膨胀系数差异大会导致制件变形等问题。专利CN 108250566 B公开了一种低翘曲无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，这种聚丙烯复合材料是由无卤阻燃母粒和长玻纤阻燃母粒组成，通过采用适宜的阻燃剂载体及相对较优的加工工艺，同时添加活性纳米氧化锌，达到阻燃目的；使用α成核剂及长径比相对玻纤更低的填料来改善翘曲问题。该专利使用α成核剂和长径比相对玻纤更低的填料可以部分改善翘曲的问题，但并不能很好地解决流动方向和垂直流动方向的线性膨胀系数差异大的问题；同时使用两种母粒掺混还会存在阻燃剂分散不均匀，两种粒子分层等现象，从而影响最终的性能。专利号CN 103665544 B公开了一种各向同性低线性膨胀系数聚丙烯组合物及其制备方法，通过晶须的添加可以使得聚丙烯组合物的横向和纵向的线性膨胀系数达到4.0×10^-5以下，并达到各向同性。但以上专利并不是在连续玻纤增强体系中，众所周知当加入玻璃纤维后，由于玻璃纤维拥有较长的长径比，会导致流动方向和垂直流动方向上的线性膨胀系数存在极大差异，单单加入三维空间结构的晶须并不能很好地解决两个方向的线性膨胀系数的差异性。

公开号为CN 109694521 A的专利说明书公开了一种低VOC低气味聚丙烯树脂组合物，相对于100重量份的聚丙烯，加入0.04～1.8重量份的八乙烯基倍半硅氧烷。该专利技术将八乙烯基倍半硅氧烷作为气味吸收剂使用，但并未教导八乙烯基倍半硅氧烷是否有其它作用，以及用于连续玻璃纤维增强阻燃聚丙烯复合材料时会产生除吸收气味以外的何种作用。

发明内容