一種阻燃複合材料及其製備方法與流程
2023-06-09 18:08:31 1
本發明涉及複合材料技術領域，尤其涉及一種阻燃複合材料及其製備方法。
背景技術：
複合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。複合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化矽纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。專利申請號為201410756376.5公開了一種阻燃複合材料，通過在PBT材料中添加阻燃劑製得綠色、環保阻燃複合材料。聚丙烯(PP)是一種半結晶的熱塑性塑料，其具有良好的力學性能、耐化學腐蝕及耐熱性能，且相比於PBT塑料，PP的價格相對較低，PP是用量最為廣泛的通用塑料之一，被廣泛應用家電、汽車、紡織、OA辦公、家具衛浴、食品包裝等行業。但PP化學結構決定其極易燃燒，氧指數為17.4～18.5，屬易燃材料，極易傳播火焰，使PP在許多領域應用受到限制。隨著科學技術的不斷進步，人民越來越關注生命財產的保護，阻燃複合材料的應用前景廣闊。基於上述陳述，本發明提出了一種阻燃複合材料及其製備方法。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有技術中存在的聚丙烯易燃、低溫抗衝擊性差等缺點，而提出的一種阻燃複合材料及其製備方法。
一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂30～50份、聚乙烯樹脂25～40份、納米氧化鋅0.3～0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.3～0.8份、成核劑0.5～1.5份、環保阻燃劑2～4份、增強填料10～20份。
優選的，所述的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂35～45份、聚乙烯樹脂28～36份、納米氧化鋅0.4～0.6份、硫代二丙酸二月桂酯0.4～0.6份、成核劑0.8～1.2份、環保阻燃劑2.5～3.5份、增強填料12～18份。
優選的，所述的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂40份、聚乙烯樹脂30份、納米氧化鋅0.5份、硫代二丙酸二月桂酯0.5份、成核劑1份、環保阻燃劑3份、增強填料15份。
優選的，所述成核劑為草酸鈦和水楊酸鉍任意比例的混合物。
優選的，所述環保阻燃劑為溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑或無機阻燃劑中的至少一種。
優選的，所述增強填料包括高嶺土、玻璃纖維、滑石粉、碳纖維和雲母粉中的至少兩種組合物。
本發明還提出了一種阻燃複合材料的製備方法，包括以下步驟：
S1、將所述比重的增強填料加入到研磨機，進行充分研磨，得粒徑為0.1～100μm填料粉末A備用；
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中，高溫150～170℃加熱2～4h，邊加熱邊以120～180r/min的轉速進行攪拌，攪拌均勻後降溫至70～90℃，加入所述比重的成核劑，繼續攪拌5～10min，得混合樹脂B；
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和環保阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中，以400～800r/min的轉速高速攪拌8～15min至混合均勻，得混合料C；
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫160～200℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。
本發明提出的一種阻燃複合材料，其具有顯著的阻燃性能，力學性能好，耐寒、耐低溫衝擊性好、耐腐蝕、抗老化性能好，本發明還提出了一種阻燃複合材料的製備方法，採用自身性能優良，相容性好的聚丙烯和聚乙烯進行初步共混後，加入其他改性材料混合均勻後熔融擠出造粒即得，環保阻燃劑的加入顯著的提高了複合材料的阻燃性能，減少了材料燃燒時產生的汙染，有效的保護了環境，成核劑的加入促進了聚丙烯分子和聚乙烯分子的結晶過程、加快了結晶速度，提高了材料的抗衝擊強度、屈服強度，縮短了生產周期，提高生產率，其製備方法簡單，製備條件溫和，成本低，值得推廣。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步解說。
實施例一
本發明提出的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂48份、聚乙烯樹脂40份、納米氧化鋅0.6份、硫代二丙酸二月桂酯0.7份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物1份、溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑3份、高嶺土、玻璃纖維、和滑石粉的組合物18份。
其製備方法，包括以下步驟：
S1、將所述比重的高嶺土、玻璃纖維、和滑石粉的組合物加入到研磨機，進行充分研磨，得粒徑為15μm填料粉末A備用；
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中，高溫160℃加熱3h，邊加熱邊以140r/min的轉速進行攪拌，攪拌均勻後降溫至80℃，加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物，繼續攪拌8min，得混合樹脂B；
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中，以600r/min的轉速高速攪拌12min至混合均勻，得混合料C；
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫180℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。
實施例二
本發明提出的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂42份、聚乙烯樹脂28份、納米氧化鋅0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.4份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物1.2份、氮系阻燃劑和無機阻燃劑的組合物2.5份、滑石粉、碳纖維和雲母粉的組合物15份。
其製備方法，包括以下步驟：
S1、將所述比重的滑石粉、碳纖維和雲母粉的組合物加入到研磨機，進行充分研磨，得粒徑為1μm填料粉末A備用；
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中，高溫165℃加熱2.5h，邊加熱邊以130r/min的轉速進行攪拌，攪拌均勻後降溫至70℃，加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物，繼續攪拌6min，得混合樹脂B；
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和氮系阻燃劑和無機阻燃劑的組合物加入到步驟S2中的混合樹脂B中，以400r/min的轉速高速攪拌10min至混合均勻，得混合料C；
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫200℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。
實施例三
本發明提出的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂50份、聚乙烯樹脂25份、納米氧化鋅0.5份、硫代二丙酸二月桂酯0.8份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物0.5份、磷系阻燃劑4份、高嶺土、滑石粉和碳纖維的組合物20份。
其製備方法，包括以下步驟：
S1、將所述比重的高嶺土、滑石粉和碳纖維的組合物加入到研磨機，進行充分研磨，得粒徑為20μm填料粉末A備用；
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中，高溫150℃加熱4h，邊加熱邊以160r/min的轉速進行攪拌，攪拌均勻後降溫至75℃，加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物，繼續攪拌10min，得混合樹脂B；
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和磷系阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中，以500r/min的轉速高速攪拌8min至混合均勻，得混合料C；
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫160℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。
實施例四
本發明提出的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂40份、聚乙烯樹脂30份、納米氧化鋅0.3份、硫代二丙酸二月桂酯0.5份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物0.8份、無機阻燃劑2份、玻璃纖維、滑石粉和雲母粉的組合物12份。
其製備方法，包括以下步驟：
S1、將所述比重的玻璃纖維、滑石粉和雲母粉的組合物加入到研磨機，進行充分研磨，得粒徑為10μm填料粉末A備用；
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中，高溫170℃加熱2h，邊加熱邊以150r/min的轉速進行攪拌，攪拌均勻後降溫至90℃，加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物，繼續攪拌5min，得混合樹脂B；
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和無機阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中，以800r/min的轉速高速攪拌15min至混合均勻，得混合料C；
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫190℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。
實施例五
本發明提出的一種阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯樹脂45份、聚乙烯樹脂35份、納米氧化鋅0.7份、硫代二丙酸二月桂酯0.3份、草酸鈦和水楊酸鉍的組合物1.5份、氮系阻燃劑3.5份、高嶺土、玻璃纖維、滑石粉和雲母粉的組合物10份。
其製備方法，包括以下步驟：
S1、將所述比重的高嶺土、玻璃纖維、滑石粉和雲母粉的組合物加入到研磨機，進行充分研磨，得粒徑為8μm填料粉末A備用；
S2、將所述比重的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂加入樹脂熔化罐中，高溫155℃加熱3.5h，邊加熱邊以180r/min的轉速進行攪拌，攪拌均勻後降溫至85℃，加入所述比重的草酸鈦和水楊酸鉍的組合物，繼續攪拌9min，得混合樹脂B；
S3、將步驟S1所得填料粉末A、納米氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯和氮系阻燃劑加入到步驟S2中的混合樹脂B中，以700r/min的轉速高速攪拌14min至混合均勻，得混合料C；
S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫170℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。
將上述實施例一～五中製備出的阻燃複合材料的阻燃性能進行分析比較，得出如下結果：
備註：阻燃性按UL-94標準判斷。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。