一种高强度环保阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高强度环保阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 (High-strength environment-friendly flame-retardant polypropylene composite material and preparation method thereof ) 是由 杨桂生 方永炜 姚晨光 邹冲 朱敏 项灵芝 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强度环保阻燃聚丙烯复合材料,由下述组份按重量份制备而成：聚丙烯100份,氢氧化镁5-10份,多晶莫来石纤维5-10份,偶联剂KH550 1-2份,抗氧剂1098 0.3-0.5份,抗氧剂168 0.3-0.5份,润滑剂0.5-1份。本发明通过使用多晶莫来石纤维与氢氧化镁进行复配,来增加聚丙烯复合材料的阻燃性及力学性能,得到的复合材料具有优异的环保阻燃能力的同时,力学性能良好,具有较高的强度。本发明的另一个目的是提供上述高强度环保阻燃聚丙烯复合材料的制备方法。本发明采用分批混合的方法制备得到的高强度环保阻燃聚丙烯复合材料,综合性能优异。(The invention discloses a high-strength environment-friendly flame-retardant polypropylene composite material which is prepared from the following components in parts by weight: 100 parts of polypropylene, 5-10 parts of magnesium hydroxide, 5-10 parts of polycrystalline mullite fiber, 1-2 parts of coupling agent KH550, 10980.3-0.5 part of antioxidant, 1680.3-0.5 part of antioxidant and 0.5-1 part of lubricant. According to the invention, the flame retardance and the mechanical property of the polypropylene composite material are increased by compounding the polycrystalline mullite fiber and the magnesium hydroxide, and the obtained composite material has excellent environment-friendly flame retardant capability, good mechanical property and higher strength. The invention also aims to provide a preparation method of the high-strength environment-friendly flame-retardant polypropylene composite material. The high-strength environment-friendly flame-retardant polypropylene composite material prepared by the batch mixing method has excellent comprehensive performance.)
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高强度环保阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
氢氧化镁与氢氧化镁是目前无机环保型阻燃剂最主要的品种之一，其在阻燃剂的总用量中一直保持在40％以上的比例。它们具有阻燃、消烟、填充三个功能，且比卤、磷阻燃体系便宜，加上其不挥发，无毒，又可与多种物质产生协同环保阻燃作用，被誉为无公害无机环保阻燃剂。
聚丙烯作为目前最长用的通常塑料之一，具有质轻、优良的机械性能、较好的耐化学性能、耐候性等优点，被广泛应用于工业、农业、汽车工业、家电、电子电器等领域，随着应用领域的扩大，对聚丙烯材料的附加性能有越来越多的要求，如阻燃性能，具有阻燃性能的聚丙烯材料已广泛使用于汽车、家电、电子电器领域。但由于氢氧化镁的添加量较大，通常UL94标准V-0级需达到30-60％的添加量，对材料的力学性能影响较大，密度与成本较高。
多晶莫来石纤维(Mg(OH)2)，是一种国内外罕见的纤维状氢氧镁石，具有颜色洁白、易劈分、出绒率高等特点，其独特而优异的性能及低廉的价格，成为当今首选石棉天然代用品。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度环保阻燃聚丙烯复合材料，以解决现有技术中的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高强度环保阻燃聚丙烯复合材料，由下述组份按重量份制备而成：
作为优选的技术方案，所述聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下的熔融指数为20-50g/10min。
作为优选的技术方案，所述氢氧化镁的纯度大于96％，粒径3000目。
作为优选的技术方案，所述多晶莫来石纤维的平均长度为5-50mm，平均直径为2.8～3.3μm。
作为优选的技术方案，所述润滑剂为油酸酰胺。
本发明的另一个目的是提供上述所述的高强度环保阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5-10份氢氧化镁，5-10份多晶莫来石纤维，1-2份偶联剂KH550,0.5-1份润滑剂加入混合机中混合均匀，降温至常温后得到混合物A；
(2)向混合物A中再加入100份聚丙烯，0.3-0.5份抗氧剂1098，0.3-0.5份抗氧剂168，常温混合1-2分钟后得到混合物B；将混合物B加入双螺杆挤出机中，经挤出、切粒得到目标产品。
作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述混合机的温度为40-50℃，转速为200-300转/min，混合时间为3-5分钟。
作为优选的技术方案，步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的一区温度为150-160℃，二区温度为160-180℃，三区温度为180-200℃，四区温度为200-210℃，五区温度为200-210℃，六区温度为210-215℃。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明通过使用多晶莫来石纤维与氢氧化镁进行复配，来增加聚丙烯复合材料的阻燃性及力学性能，得到的复合材料具有优异的环保阻燃能力的同时，力学性能良好，具有较高的强度。且多晶莫来石纤维价格低廉，在投入较少生产成本的前提下得到性能优异的产品，经济效益好。
(2)本发明采用分批混合的方法制备得到高强度环保阻燃聚丙烯复合材料，即首先将氢氧化镁、多晶莫来石纤维、偶联剂KH550、润滑剂混合得到混合物，然后在将聚丙烯、抗氧剂1098、抗氧剂168加入至上述混合物中，制备得到的产物综合性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下列实施例和对比例中所用试剂的型号以及供应商如下：
聚丙烯为韩国SK公司的BX3800，熔融指数为30g/10min；
氢氧化镁采购自苏州市泽镁新材料科技有限公司，粒径3000目。
多晶莫来石纤维平均长度10mm，纤维平均直径3μm，生产商为浙江德清蓝雅晶体纤维有限公司，牌号LY-1260；
偶联剂KH550生产商郑州中润化工产品有限公司。
润滑剂为油酸酰胺，采购自海门华龙油脂助剂厂，白色粉末，熔点72-82℃，酰胺含量大于99.9％。
上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
下面将通过具体的实施方案对本发明作进一步的描述，在实施例中，各物性的测试方法分别如下：拉伸性能按照ASTM D638进行测试(拉伸速度为5mm/min)，拉伸样条(哑铃型)170mm×13mm×3.2mm；弯曲性能按照ASTM D790进行测试(弯曲速度为1.25mm/min)，弯曲样条127mm×13mm×3.2mm；悬臂梁缺口冲击性能按照ASTM D256进行测试，缺口冲击样条127mm×13mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5；环保阻燃性能按照UL-94标准进行测试，样条厚度1.6mm。
实施例1
把5份氢氧化镁，5份多晶莫来石纤维，1份偶联剂KH550,0.5份润滑剂加入至混合机中，温度设置为40℃，转速200转/min，混合3分钟。降温至常温后，再加入100份聚丙烯，0.3份抗氧剂1098，0.3份抗氧剂168，100转/min，常温混合1分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为150℃，二区温度为160℃，三区温度为180℃，四区温度为200℃，五区温度为200℃，六区温度为210℃。
实施例2
把10份氢氧化镁，10份多晶莫来石纤维，2份偶联剂KH550,1份润滑剂加入至混合机中，温度设置为50℃，转速300转/min，混合5分钟。降温至常温后，再加入100份聚丙烯，0.5份抗氧剂1098，0.5份抗氧剂168，200转/min，常温混合2分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为210℃，五区温度为210℃，六区温度为215℃。
实施例3
把8份氢氧化镁，8份多晶莫来石纤维，2份偶联剂KH550,1份润滑剂加入至混合机中，温度设置为45℃，转速250转/min，混合3分钟。降温至常温后，再加入100份聚丙烯，0.5份抗氧剂1098，0.5份抗氧剂168，200转/min，常温混合2分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为200℃，五区温度为210℃，六区温度为215℃。
对比例1
把16份氢氧化镁，2份偶联剂KH550,1份润滑剂加入至混合机中，温度设置为45℃，转速250转/min，混合3分钟。降温至常温后，再加入100份聚丙烯，0.5份抗氧剂1098，0.5份抗氧剂168，200转/min，常温混合2分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为200℃，五区温度为210℃，六区温度为215℃。
对比例2
把16份多晶莫来石纤维，2份偶联剂KH550，1份润滑剂加入至混合机中，温度设置为45℃，转速250转/min，混合3分钟。降温至常温后，再加入100份聚丙烯，0.5份抗氧剂1098，0.5份抗氧剂168，200转/min，常温混合2分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为200℃，五区温度为210℃，六区温度为215℃。
对比例3
把8份氢氧化镁，8份多晶莫来石纤维，2份偶联剂KH550,1份润滑剂、100份聚丙烯，0.5份抗氧剂1098，0.5份抗氧剂168，200转/min，常温混合2分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为200℃，五区温度为210℃，六区温度为215℃。
对比例4
本对比例中聚丙烯生产商燕山石化，牌号K1008，熔融指数为10g/10min。
把8份氢氧化镁，8份多晶莫来石纤维，2份偶联剂KH550,1份润滑剂、100份聚丙烯，0.5份抗氧剂1098，0.5份抗氧剂168，200转/min，常温混合2分钟。
把混合好的物料，从双螺杆挤出机的加料口加入，挤出，切粒。双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为190℃，四区温度为200℃，五区温度为210℃，六区温度为215℃。
各实施例与对比例的性能测试如下：
表1性能数据
如表1所示，将对比例1-2与实施例1-3对比可知，本发明使用多晶莫来石纤维与氢氧化镁进行复配，来增加聚丙烯复合材料的阻燃性及力学性能，得到的复合材料具有优异的环保阻燃能力和力学性能；从对比例3可知，本发明通过采用分批混合的制备方法，制得的产物性能更加优异。
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