[发明专利]一种高强度耐磨阻燃聚丙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯领域，具体的说是一种高强度耐磨阻燃聚丙烯及其制备方法。

背景技术

聚丙烯纤维由于其本身优良的机械性能、绝缘性、密度小和耐化学药品性等综合性能，因而在汽车工业、电器工业、日用品及包装工业等方面具有广泛的应用，这些应用领域相关的法律规定和用户的要求，要对聚丙烯材料进行阻燃加工。目前国内外对聚丙烯阻燃主要采用添加阻燃剂，但含卤阻燃剂由于其在燃烧时形成腐蚀性的卤化氢，发烟量大，很多国家已经禁止使用。

目前，通常采用一种协效剂与膨胀型阻燃剂复配无卤阻燃聚丙烯，进一步提高膨胀型阻燃剂的阻燃效率。但阻燃剂加入后，常使得阻燃聚丙烯的耐磨性和强度下降，难以满足一些在阻燃领域对耐磨性和强度有需求的场合；同时，常规的无卤阻燃剂价格较高，导致聚丙烯成品的价格随之升高，如何在降低成本、阻燃满足的情况下，提升其耐磨性能是聚丙烯领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中阻燃聚丙烯耐磨性能和强度低的问题，提供一种通过改性填料、氮化硼和添加剂的复配协同作用，进而提高强度和耐磨性的阻燃聚丙烯及其制备方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种高强度耐磨阻燃聚丙烯，由聚丙烯基体、改性填料、氮化硼、添加剂、亚磷酸酯类抗氧剂和二甲基硅油组成，各组分的重量份数依次为：聚丙烯基体42~55份、改性填料20~29份、氮化硼1~4份、添加剂18~21份、亚磷酸酯类抗氧剂1~3份和二甲基硅油2~5份；其中，添加剂由重量比为6：10：1的纳米氧化铝、氮磷阻燃剂和白炭黑组成，改性填料由重量比为7：3的改性玻璃纤维和改性玻璃微珠组成，所述的改性玻璃纤维为经过硅烷偶联剂改性的玻璃纤维，所述的改性玻璃微珠由重量比为3：100的稀土改性剂和空心玻璃微珠混合而成。

本发明中，所述的硅烷偶联剂为KH550。所述的纳米氧化铝为纤维状，其粒径≤10nm，氮化硼为立方氮化硼；所述的玻璃纤维为无碱或低碱玻璃纤维，长度为2mm。磷氮阻燃剂中的磷含量为19.3~25%，氮含量为12~24%，粒径为3~15μm，白炭黑的纯度>99%，平均粒径15nm。

制备高强度耐磨阻燃聚丙烯的方法，具体的制备步骤为：步骤一、取20ml的硅烷偶联剂，然后将其溶于980ml的乙醇中，制成体积浓度为2%的硅烷偶联剂/乙醇溶液，再称取玻璃纤维300g，置于硅烷偶联剂/乙醇溶液中浸泡12h，晾干后，在80℃烘箱中烘干，制得改性玻璃纤维，备用；

步骤二、将空心玻璃微珠置于120℃的烘箱中烘干2h，然后按照100：3的重量比将其加入到体积浓度为2%的稀土改性剂溶液中，搅拌2h后，在100℃的烘箱中烘干3h，制得改性玻璃微珠，备用；

步骤三、按7：3的重量比分别称取步骤一制备的改性玻璃纤维和步骤二制备的改性玻璃微珠混合成改性填料，按照所述重量份数，分别取聚丙烯基体、改性填料、氮化硼、添加剂、亚磷酸酯类抗氧剂和二甲基硅油置于转速为1100r/min的混合机中，在80~100℃温度下混合5~8min，制得混合物，备用；

步骤四、将步骤三制得的混合物置于转速为40~50r/min的造粒机中造粒，造粒机机筒内温度为：一区160℃、二区170℃、三区175℃、四区180℃，模具温度为190℃，造粒时间为20~25min，制得混合物粒料；

步骤五、将步骤四制得的混合物粒料加入注塑机中形成熔料，其中，注塑机机筒内温度为：一区170℃、二区180℃、三区190℃，熔料经注塑机中温度为185℃的喷嘴注射到模具的型腔中，模具温度为60~80℃，型腔中的熔料在30MPa的压力下保压6s，冷却后，制得阻燃聚丙烯。

本发明中，改性填料由重量比为7：3的改性玻璃纤维和改性玻璃微珠组成，若改性玻璃纤维含量过大，会导致部分玻璃纤维得不到充分浸渍，导致聚丙烯基体与玻璃纤维界面的结合性能变差，在冲击下，玻璃纤维与聚丙烯基体脱离，而达不到增强的效果，从而导致复合材料的冲击强度下降；而且，随着玻璃纤维量的增加，材料的流动性变差，不利于成型过程中产品的加工，因此，在经过试验验证后，改性玻璃纤维和改性玻璃微珠的最佳重量比为7：3。