[发明专利]一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/PA合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/PA合金材料及其制备方法。

背景技术

聚苯醚(PPO)和聚酰胺(PA)分别是五大工程塑料之一，PPO是亲油性高的非晶材料，耐热性、电气绝缘性及高温下的耐蠕变性能优异，但其冲击韧性差、难加工和不耐非极性溶剂；PA是亲油性高的结晶性材料，具有优异的耐溶剂性、易加工、机械强度高，但其尺寸稳定性差、耐热性低、PPO/PA合金综合了PPO和PA材料的优点，弥补了其不足，综合性能优良，但是阻燃性能有待提高。

传统的阻燃方法大多采用单一的阻燃剂或者采用溴锑系阻燃剂，但是PPO/PA合金中存在两个组分，单一的阻燃剂对两组分的阻燃作用不同，因此阻燃效果差，对材料的机械性能影响较大，而使用溴系阻燃剂在燃烧时释放大量的有毒烟气等有害物质，不符合环保的发展趋势。

CN104962072A公开了一种阻燃PPO/PA合金。所述阻燃PPO/PA合金，包括下述重量份原料：PPO树脂30-50份，PA树脂40-50份，增韧剂3-5份，相容剂2-4份，无卤阻燃剂12-18份。本发明的阻燃PPO/PA合金，具有良好的加工性以及阻燃性，无卤环保，结合了PPO材料的高尺寸精度、低吸水率、低比重、高绝缘等特性和PA的高韧性、耐油性、高流动性等优点，达到了在非相容体系下的性能均衡。但其机械强度偏低，应用范围受限。

石墨烯作为近年来发现的二维碳素晶体，具有突出和优异的导热性能、力学性能和电学性能，其纳米结构也十分独特，石墨烯具有较大的比表面积，少量的加入量就可以对聚合物基体性能产生显著的影响，然而石墨烯表面又呈惰性状态，与其他介质的界面相容性较差，且石墨烯层与层之间有较强的范德华力，相互间容易产生聚集，石墨烯增强聚合物复合材料性能的提高依赖于界面结合强度的提高，控制界面结合强度的最关键因素是对石墨烯进行表面处理，增加石墨烯表面有效功能团，通过表面处理方法引入不同的官能团，从而有效提高石墨烯与聚合物的界面结合，但是在PPO改性体系的应用尚未报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点和问题，提供一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/PA合金材料及其制备方法，该材料不仅具有良好的耐候性能和抗水解性能，而且注塑制件外观良好，无玻纤外露，由于采用连续玻纤增强，玻纤与树脂的浸渍分散不在双螺杆中进行，有效纤维长度得以保留，因此同时具备优异的刚性和冲击韧性，该材料可以通过注塑直接成型，生产效率高，使用后的制件经粉碎后可以回收利用。

本发明的技术方案为：

一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/PA合金材料，由以下重量份数的组分制备而成：PPO：360-480份、PA：240-320份、连续玻璃纤维：200-400份、石墨烯5-15份、相容剂10-20份、增韧剂50-80份、阻燃剂80-120份、抗氧剂6-10份、复合光稳剂3-5份、润滑剂4-8份、金属氧化物：5-15份。

所述的PPO树脂于试验温度30℃，0.5g/dl氯仿溶液中的比浓粘度为0.42-0.53dl/g；

所述的PA树脂为PA6或者PA66树脂，其中PA6树脂于试验温度230℃、试验负荷2.16Kg下的熔融指数为30-40g/10min，PA66树脂于试验温度275℃、试验负荷0.325Kg下的熔融指数为10-20g/10min；

所述的连续玻璃纤维选自无碱玻璃纤维，其直径为13-22μm，线密度为1200-4800g/km。

所述的石墨烯粒径为24～220μm，碳含量大于98％，厚度为2.5～50μm；

所述的相容剂为马来酸酐化学接枝PPO(PPO-g-MAH)，其中马来酸酐接枝率为0.8-1.2％；

所述的增韧剂为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)，接枝率1.0-2.0％；

所述的阻燃剂为双酚A-双二苯基磷酸酯(BDP)和三聚氰胺尿酸盐(MCA)的混合物，二者质量比为2:1；

所述的抗氧剂包括N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗1098)和双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗S-9228)，二者重量份比为1：2。

所述的复配光稳剂为受阻胺光稳剂：N,N’-二甲酰－N,N’-二(2,2,6,6-四甲基－4－哌啶)－六亚甲基二胺(UV4050)和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)，二者重量份比为1:1；