環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于屬有機(jī) 高分子復(fù)合材料的制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所皆知，各種通用塑料及工程塑料在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它不僅可以減 輕零部件及整車重量，同時(shí)也可以降低原材料成本及整車價(jià)格。在應(yīng)用眾多的塑料家族中， 聚丙烯材料由于期質(zhì)輕、價(jià)廉以及優(yōu)異的性能更是得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是在汽車內(nèi)飾、 汽車外飾、發(fā)動(dòng)機(jī)艙以及地盤等各個(gè)系統(tǒng)，隨處可見聚丙烯材料的應(yīng)用實(shí)例。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的日益發(fā)展，人們對(duì)汽車也有更多的需求以及更高的要求，環(huán)保、低成本、舒適、美觀、節(jié)能 等等都使得聚丙烯材料的應(yīng)用有著更廣闊的前景。作為一種通用塑料，聚丙烯因具有密度 小、設(shè)計(jì)自由度高、易于加工、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各個(gè)場(chǎng)合。但與其他高分子材料相 比，其強(qiáng)度、耐熱、阻燃都無(wú)法達(dá)到使用要求，使它在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用受到了較大的限制。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，亟需一種可以應(yīng)用于汽車領(lǐng)域同時(shí)兼顧環(huán)境友好、阻燃、易于加工成 型、機(jī)械性能、耐熱老化、耐刮擦、耐光老化等性能的改性聚丙烯復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種制作工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械 性能良好的環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
[0005] 為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的一環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在 于由以下質(zhì)量配比的原料制成：
[0006] 聚丙烯樹脂100份 [0007] 復(fù)合阻燃劑30~50份
[0008] 填充劑20~40份
[0009] 表面改性二氧化鈦5~20份
[0010] 潤(rùn)滑劑0.6~4份
[0011] 抗氧劑0.2~1.0份
[0012] 剛性成核劑〇.1~0.5份；
[0013] 其中：所述聚丙烯樹脂為高剛性高流動(dòng)性的均聚聚丙烯樹脂，所述的高流動(dòng)性的 均聚聚丙稀樹脂在230°CX2.16kg測(cè)定的恪體流動(dòng)速率12 ± 1g/1Omin;
[0014] 所述的復(fù)合阻燃劑為十溴二苯乙烷與氫氧化鎂按質(zhì)量比為1:1自制復(fù)配型；所述 的填充劑為2000目的活性滑石粉;所述的二氧化鈦為經(jīng)過Si02或Al2〇3無(wú)機(jī)化合物表面包覆 處理后的金紅石型二氧化鈦。
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步采取的技術(shù)方案為：
[0016] 進(jìn)一步的，所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、油 酸酰胺、芥酸酰胺中一種或其組合。
[0017]進(jìn)一步的，所述的抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076、抗氧劑B215中的 一種或其組合。
[0018] 進(jìn)一步的，所述的剛性成核劑是NAA325、NAP-71、NAP53F中的一種或其組合。
[0019] 該環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包含以下步驟：
[0020] 功能助劑預(yù)分散:在高速混合機(jī)中投入環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方 中的20份聚丙烯樹脂粉料以及全部潤(rùn)滑劑、抗氧劑和剛性成核劑，控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速在 500rpm以下的低速條件下攪拌3~8min于物料溫度40 ± 5°C排料至料倉(cāng)；
[0021] 配方原料高速混合:按環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方稱取80份聚丙烯 樹脂粉料、含20份聚丙烯樹脂粉料的功能助劑預(yù)分散混合料、復(fù)合阻燃劑以及填充劑加入 溫度40±5°C的高速混合機(jī)中在轉(zhuǎn)速500rpm以下的低速條件下攪拌2~5min，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速在 lOOOrpm以上高速條件混合，3~5min后加入經(jīng)過表面改性的二氧化鈦，繼續(xù)攪拌3~8min后 排料至雙螺桿擠出機(jī)；
[0022] 雙螺桿共混改性造粒:將混合均勻的聚丙烯粉料加入雙螺桿擠出機(jī)，物料經(jīng)過雙 螺桿擠出機(jī)的強(qiáng)剪切作用使配方中的助劑和填料在聚丙烯樹脂基體中分散均勻，熔體從擠 出機(jī)機(jī)頭擠出分成數(shù)條，通過水槽冷卻、鼓風(fēng)干燥，最后由切粒機(jī)得到環(huán)境友好型阻燃改性 聚丙烯復(fù)合材料顆粒。
[0023]進(jìn)一步的，在所述雙螺桿擠出機(jī)造粒步驟中，成型控制條件為1區(qū)溫度185±10°C， 2區(qū)溫度190±10°C，3區(qū)溫度195±10°C，4區(qū)溫度195±10°C，5區(qū)溫度195±10°C，6區(qū)溫度 185±10°(3,7區(qū)溫度165±10°(3,8區(qū)溫度165±10°(3,9區(qū)溫度165±10°(3，機(jī)頭溫度195±10 °C，熔體壓力20±5MPa。
[0024] 本發(fā)明選擇均聚聚丙烯樹脂良好的流動(dòng)性和和強(qiáng)韌機(jī)械特性使其經(jīng)過改性后可 滿足注塑加工成型需要。本發(fā)明采用的阻燃劑是通過十溴二苯乙烷(DBDPE)和氫氧化鎂(Mg (〇H)2)進(jìn)行復(fù)配，改性后的聚丙烯材料具有良好的阻燃性。同時(shí)本發(fā)明材料采用抗氧劑、剛 性成核劑、潤(rùn)滑劑，輔以特殊改性的填料，提供的環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料不但 具有良好的機(jī)械性能，還具有良好的耐老化性能。
[0025] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料可通過注塑工 藝輕易加工成各種形狀的零件，特別適合于注塑和模壓成型各種汽車內(nèi)飾件。同時(shí)本發(fā)明 的復(fù)合材料符合歐盟的RoHS指令和REACH法規(guī)的要求;可以回收，循環(huán)使用制作其他的塑料 制品。本發(fā)明提出的聚丙烯材料的原料易得，同時(shí)制備工藝簡(jiǎn)單，環(huán)保阻燃且機(jī)械性能優(yōu) 良。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明提出的改性聚丙烯復(fù)合材料，需要用到以下原材料:均聚聚丙烯、復(fù)合阻燃 劑、填充劑、表面改性二氧化鈦、潤(rùn)滑劑、抗氧劑、剛性成核劑。
[0027]實(shí)施例中所用的復(fù)合阻燃劑中十溴二苯乙烷由濰坊海天鹽化公司生產(chǎn)，氫氧化鎂 由濰坊恒德化工有限公司生產(chǎn)；剛性成核劑由廣州呈和科技有限公司生產(chǎn);無(wú)機(jī)化合物表 面包覆處理的金紅石型二氧化鈦由杜邦公司生產(chǎn)。
[0028] 實(shí)施例1:
[0029]原料配方(份數(shù)）：均聚聚丙烯100,十溴二苯乙烷15和氫氧化鎂15,活性滑石粉20， 金紅石型二氧化鈦5，硬脂酸0.3，硬脂酸鈣0.3，抗氧劑168 0.2，成核劑NAA325 0.1。
[0030] 制備工藝：
[0031]功能助劑預(yù)分散:在高速混合機(jī)中投入環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方 中的20份聚丙烯樹脂粉料以及全部潤(rùn)滑劑、抗氧劑和剛性成核劑，控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速在 500rpm以下的低速條件下攪拌3min于物料溫度40°C左右排料至料倉(cāng)。
[0032]配方原料高速混合:按環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方稱取80份聚丙烯 樹脂粉料、含20份聚丙烯樹脂粉料的功能助劑預(yù)分散混合料、復(fù)合阻燃劑30份以及填充劑 20份加入溫度40°C左右的高速混合機(jī)中在轉(zhuǎn)速500rpm以下的低速條件下攪拌3min左右，啟 動(dòng)轉(zhuǎn)速在lOOOrpm以上高速條件混合4min后加入經(jīng)過表面改性的二氧化鈦5份，繼續(xù)攪拌 4min后排料至雙螺桿擠出機(jī)。
[0033] 雙螺桿共混改性造粒：1區(qū)溫度185°C，2區(qū)溫度190°C，3區(qū)溫度195°C，4區(qū)溫度195 °(3,5區(qū)溫度195°(3,6區(qū)溫度185°(3,7區(qū)溫度165°(3,8區(qū)溫度165°(3,9區(qū)溫度165°(3，機(jī)頭溫度 195°C，熔體壓力21MPa。
[0034] 產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果見表1。
[0035]實(shí)例2:
[0036]原料配方(份數(shù)）：均聚聚丙烯100,十溴二苯乙烷20和氫氧化鎂20,活性滑石粉25， 金紅石型二氧化鈦10，硬脂酸鋅0.5，油酸酰胺0.5，抗氧劑B215 0.2，成核劑NAP-71 0.1。
[0037] 制備工藝：
[0038]功能助劑預(yù)分散:在高速混合機(jī)中投入環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方 中的20份聚丙烯樹脂粉料以及全部潤(rùn)滑劑、抗氧劑和剛性成核劑，控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速在 500rpm以下的低速條件下攪拌3min于物料溫度40°C左右排料至料倉(cāng)。
[0039]配方原料高速混合:按環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方稱取80份聚丙烯 樹脂粉料、含20份聚丙烯樹脂粉料的功能助劑預(yù)分散混合料、復(fù)合阻燃劑40份以及填充劑 25份加入溫度40°C左右的高速混合機(jī)中在轉(zhuǎn)速500rpm以下的低速條件下攪拌3min左右，啟 動(dòng)轉(zhuǎn)速在lOOOrpm以上高速條件混合4min后加入經(jīng)過表面改性的二氧化鈦10份，繼續(xù)攪拌 4min后排料至雙螺桿擠出機(jī)。
[0040] 雙螺桿共混改性造粒：1區(qū)溫度190°C，2區(qū)溫度195°C，3區(qū)溫度200°C，4區(qū)溫度200 °(3,5區(qū)溫度200°(3,6區(qū)溫度190°(3,7區(qū)溫度170°(3,8區(qū)溫度170°(3,9區(qū)溫度170°(3，機(jī)頭溫度 200°C，熔體壓力23MPa。
[0041] 產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果見表1。
[0042]實(shí)施例3:
[0043]原料配方:均聚聚丙烯100,十溴二苯乙烷20和氫氧化鎂20,活性滑石粉25,金紅石 型二氧化鈦15，硬脂酸鋅1，硬脂酸鎂1，抗氧劑168 0.3，抗氧劑1010 0.3，成核劑財(cái)4325 0.1，成核劑NAP-71 0.1。
[0044] 制備工藝：
[0045]功能助劑預(yù)分散:在高速混合機(jī)中投入環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方 中的20份聚丙烯樹脂粉料以及全部潤(rùn)滑劑、抗氧劑和剛性成核劑，控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速在 500rpm以下的低速條件下攪拌5min于物料溫度40°C左右排料至料倉(cāng)。
[0046]配方原料高速混合:按環(huán)境友好型阻燃改性聚丙烯復(fù)合材料配方稱取80份聚丙烯 樹脂粉料、含20份聚丙烯樹脂粉料的功能助劑預(yù)分散混合料、復(fù)合阻燃劑40份以及填充劑 25份加入溫度40°C左右的高速混合機(jī)中在轉(zhuǎn)速500rpm以下的低速條件下攪拌3min左右，啟 動(dòng)轉(zhuǎn)速在l〇〇〇rpm以上高速條件混合5min后加入經(jīng)過表面改性的二氧化鈦15份，繼