专利名称：一种陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物及其制备方法。特别是在聚丙烯树脂中添加具有优良的热稳定性和化学稳定性，低导热率，无腐蚀性的陶瓷纤维和相应的阻燃剂，对聚丙烯实现增强阻燃的效果。
背景技术：
陶瓷纤维是一种集传统绝热材料、耐火材料优良性能于一体的纤维状轻质耐火材料，其直径一般为2 μ m 5 μ m，长度多为30mm 250mm，纤维表面呈光滑的圆柱形，横截面通常是圆形。其结构特点是气孔率高(一般大于90%)，而且气孔孔径和比表面积大。由于陶瓷纤维的气孔中的空气具有良好的隔热作用，因而纤维中气孔孔径的大小及气孔的性质(开气孔或闭气孔)对其导热性能具有决定性的影响。实际上，陶瓷纤维的内部组织结构是一种由固态纤维与空气组成的混合结构，其显微结构特点在固相和气相都是以连续相的形式存在，因此，在这种结构中，固态物质以纤维状形式存在，并构成连续相骨架，而气相则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中。正是由于陶瓷纤维具有这种结构，使其气孔率较高、气孔孔径和比表面积较大，从而使陶瓷纤维具有优良的隔热性能和较小的体积密度。多用于工业绝缘、密封，防护材料、电热装置绝缘、隔热材料，仪器设备、电热元件的绝缘和隔热材，汽车行业隔热材料等。近年也出现用于印刷电路板的液晶聚酯浸渍陶瓷纤维和用于建筑的增强水泥基复合材料。未见陶瓷纤维用于聚丙烯塑料改性的报道。聚丙烯(PP)因其综合性能优良、来源广泛、质轻价廉、易成型加工等特点而成为最重要的通用塑料之一，也是近几年应用发展最快的塑料品种。但聚丙烯极易燃烧，其氧指数仅17. 0% -18. 0%，着火后不能自熄，因而必须对其进行阻燃改性，也需进一步提高PP的耐热性，才能拓宽其应用领域。常见对聚丙烯进行增强改性使用玻璃纤维或天然纤维，未见报道引入适当的陶瓷纤维作为功能改性组分以提高聚丙烯复合物的强度，在现有的耐热、 阻燃等改性研究中、未出现对陶瓷纤维增强聚丙烯复合物作耐热性、阻燃性能的报道。
发明内容
本发明目的是公开一种陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足相关领域发展的需要。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，按重量份数计，其组分和含量为聚丙烯树脂60 75份；陶瓷纤维15 30份；阻燃剂5 10份；加工助剂3-10份。所述的聚丙烯树脂是指均聚PP，包括普通均聚PP(HPP)和高结晶PP(HJPP)，熔融CN 102532690 A
指数(MI)为8-15 ；所述的陶瓷纤维优选采用经过复合偶联剂进行处理的陶瓷纤维。所述的复合偶联剂重量份数组成为磷酸酯偶联剂20-40份，硅烷偶联剂35-55份，环氧树脂5_15份，缩水甘油酯15-35份。所述的磷酸酯偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸酯偶联剂，可采用美国Kenrich公司牌号为KR-238S的产品；所述的硅烷偶联剂的化学名称为乙烯基三乙氧基硅烷，可采用国内青岛海大化工有限公司牌号为A-151的产品；所述的环氧树脂可采用日本三井化学牌号为R-140的产品；所述的缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)，国内多个厂家均有售。所述的复合偶联剂用量为基于陶瓷纤维重量为0. 5 2%。所述的复合偶联剂处理陶瓷纤维的方法如下先将磷酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、环氧树脂、缩水甘油酯等处理剂按上面的配比混合均勻并放置于处理槽中，经拉丝处理后的陶瓷纤维通过处理槽内的复合处理剂处理后(浸渍5 10秒)即得所需改性处理的陶瓷纤维。优选河北溧平奥特斯丁工业有限公司，规格为高温(HT)型的陶瓷纤维，纤维直径 2 4微米。处理后的陶瓷纤维能够对材料起到良好的增强作用，使材料具有高模量和刚性，赋予陶瓷纤维和树脂的良好浸润、包覆，使得陶瓷纤维高耐热、耐火特性在树脂体系中得以发挥作用。所述的阻燃剂包括主阻燃剂和辅助阻燃剂，主阻燃剂为八溴S醚，其化学名称为四溴双酚S双(2，3-二溴丙基)醚，其分子结构中含硫原子，与PP树脂相容性好，不易析出。同时加入少量协效剂，燃烧时生成大量惰性气体隔绝空气，并产生细密熔滴带走热量使火焰熄灭，从而达到阻燃的目的。八溴S醚熔点较低，在与PP共混时熔融，能够很好地分散到PP树脂中，因而对材料的力学性能影响不大。所述的辅阻燃剂为锑的氧化物、锑酸盐或硼酸盐中的一种或其混合物，具体包括三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠或硼酸锌等，对八溴S醚起良好的协效作用。所述的加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等中的一种或其混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯、CaSt、硬脂酸锌、芥酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBQ等，其主要作用是在加工和成型过程中提高加各组份的分散性，减少有害磨擦，从而改善加工性能。制备陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物的方法，包括如下步骤1)将PP树脂与阻燃剂、加工助剂预先在高速混料机中充分混勻；2)将上述混和物加入长径比为36 1 40 1、挤出温度为200_M0°C、转速为 350-450rpm的强剪切双螺杆挤出机中，通过侧向喂料口均勻加入陶瓷纤维，熔融挤出，拉条、冷却、切粒、干燥后得到最终产品。本发明的产品，既具有很好的阻燃性能，同时又具有高耐热、高表面硬度、高刚性等特点。阻燃等级可达到UL94V-0，可满足电器外壳、内部结构件类制品的使用要求。本发明的含有陶瓷纤维的阻燃增强聚丙烯复合物，采用双螺杆挤出设备，具有流程简单、连续、 生产效率高、产品质量稳定的优点。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。本发明采用的测试方法标准见附表1
物理性能测试标准单位密度ISO 1183Ag/cm3熔融指数ISO 1133g/10min拉伸强度IS0527/2MPa弯曲强度IS0178MPa缺口冲击强度IS0180KJ/m2热变形温度ISO 75-1°C阻燃性能UL 94Class本实施例中采用的PP树脂为MI为8-12的HPP和HJPP ；陶瓷纤维为河北溧平奥特斯丁工业有限公司生产的高温(HT)型的陶瓷纤维，纤维直径2 4微米；阻燃剂为八溴 S醚和三氧化二锑；加工助剂为EBS。材料的制备过程如下所述将PP树脂、阻燃剂、加工助剂EBS等在高混机中混合均勻，再喂入长径比为36 1、挤出温度为220°C、转速为400rpm的强剪切螺杆元件分布组合的双螺杆挤出机中，侧向喂料口均勻加入陶瓷纤维，熔融挤出造粒，最终得到本产品。表1 实施例1-3的配方及其性能测试结果。
组份％(重量)实施例1实施例2实施例3HPP7560HJPP70八溴S醚467三氧化二锑122陶瓷纤维172518加工助剂37权利要求
1.一种陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于按重量份数计，其组分和含量为聚丙烯树脂60 75份；陶瓷纤维15 30份；阻燃剂5 10份；加工助剂3_10 份。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于聚丙烯树脂为熔融指数为8-15的均聚PP，包括普通均聚PP和高结晶PP。
3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的陶瓷纤维为经过复合偶联剂进行处理的陶瓷纤维，所述的复合偶联剂重量份数组成为磷酸酯偶联剂20-40份，硅烷偶联剂35-55份，环氧树脂5_15份，缩水甘油酯15-35份。
4.根据权利要求3所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的磷酸酯偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸酯偶联剂。
5.根据权利要求3所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的硅烷偶联剂的化学名称为乙烯基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求3所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯。
7.根据权利要求3所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的复合偶联剂用量为基于陶瓷纤维重量为0. 5 2%。
8.根据权利要求3所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的复合偶联剂处理陶瓷纤维的方法如下先将磷酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、环氧树脂、缩水甘油酯等处理剂按上面的配比混合均勻并放置于处理槽中，经拉丝处理后的陶瓷纤维通过处理槽内的复合处理剂浸渍5 10秒，即得所需改性处理的陶瓷纤维。
9.根据权利要求8所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述陶瓷纤维的直径2 4微米。
10.根据权利要求1所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的阻燃剂包括主阻燃剂和辅阻燃剂，主阻燃剂为八溴S醚，其化学名称为四溴双酚S双(2， 3- 二溴丙基)醚；辅阻燃剂为锑的氧化物、锑酸盐或硼酸盐中的一种或其混合物。
11.根据权利要求10所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的辅阻燃剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌中的一种或几种混合。
12.根据权利要求1所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等中的一种或其混合物。
13.根据权利要求12所述的陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物，其特征在于所述的加工助剂为固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯、CaSt、硬脂酸锌、芥酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBQ中的一种或几种混合。
14.一种制备权利要求1所述陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物的方法，其特征在于包括如下步骤1)将PP树脂与阻燃剂、加工助剂预先在高速混料机中充分混勻；2)将上述混和物加入长径比为36 1 40 1、挤出温度为200-240°C、转速为 350-450rpm的强剪切双螺杆挤出机中，通过侧向喂料口均勻加入陶瓷纤维，熔融挤出，拉条、冷却、切粒、干燥后得到最终产品。
全文摘要
本发明目的是公开一种陶瓷纤维增强阻燃改性聚丙烯复合物及其制备方法，按重量份数计，其组分和含量为聚丙烯树脂60～75份；陶瓷纤维15～30份；阻燃剂5～10份；加工助剂3-10份。本发明的产品，既具有很好的阻燃性能，同时又具有高耐热、高表面硬度、高刚性等特点。阻燃等级可达到UL94V-0，可满足电器外壳、内部结构件类制品的使用要求。本发明的含有陶瓷纤维的阻燃增强聚丙烯复合物，采用双螺杆挤出设备，具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点。
文档编号C08K9/04GK102532690SQ20101060826
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者夏建盟, 杨定吉甫, 田晋丽 申请人:上海金发科技发展有限公司