一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体涉及一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着塑料工业的不断发展与壮大，塑料外壳也因诸多优点走进各行各业的视野中，与其他材质的外壳相比，如与金属外壳和玻璃外壳相比，塑料外壳具有重量轻、成本低的优势，能够满足行业轻量化的要求，塑料外壳设计灵活多样，可以根据不同需求进行个性化设计，产品外观和功能性的创新有更多可能性，因此，塑料外壳在电子产品、汽车行业、医疗器械、家电行业等领域得以广泛应用，不仅具有良好的外观设计，具有美观性满足不同用户的审美需求，还具有安全性和可靠性，保护内部电子元件或机械材料免受外部环境干扰，因此对于塑料外壳复合材料性能的研究很有必要。

2、塑料外壳的制作材料有很多种类，如聚碳酸酯(pc)、聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等，聚丙烯材料具有良好的耐化学性、耐热性和耐疲劳性，在电子产品外壳、电器外壳、家居用品等方面应用广泛，作为电子产品、家电外壳时，聚丙烯材料仍存在不足之处，聚丙烯材料氧指数低，极易燃烧，且在长期使用过程中，容易受到氧化作用的影响，耐冲击性能和力学性能较差，限制了聚丙烯材料的应用，公开号为cn112225985b的专利，公开了一种阻燃pp复合材料及其制备方法，包括聚丙烯、复配阻燃剂、表面改性剂、抗氧剂、润滑剂、钛白粉，制备的产品具有良好的阻燃性、良好的可加工性，广泛应用于家电、汽车等领域，但是该专利作为制造塑料外壳的材料时，存在耐冲击性能较差的缺点，因此，本发明提供一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，满足塑料外壳的多种应用需求，具有安全性、可靠性和广阔的应用前景。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，包括以下重量份的原料：70-85份聚丙烯、4-10份低模量聚丙烯、1-3份相容剂、0.5-1.5份润滑剂、3-6份功能性添加物、2-5份复合阻燃填料。

4、进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬酯酸镁或硬酯酸锌中的任意一种。

5、进一步地，所述功能性添加物的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、将端乙烯基超支化聚酯、巯基乙胺和光引发剂加入甲苯中，搅拌均匀，在紫外灯光照下反应1-3h，反应完成后，分离出产物，得到中间物料；

7、s2、将中间物料、茴香醛和三乙胺加入甲醇中，搅拌均匀后，室温条件下反应2-4h，反应完成后，减压蒸馏除去溶剂，洗涤，得到功能性添加物。

8、通过采用上述技术方案，端乙烯基超支化聚酯结构中的乙烯基能够在光引发剂的作用下与巯基乙胺结构中的巯基发生巯基烯点击反应，得到中间物料，中间物料结构中含有活性氨基，可以在三乙胺的作用下与茴香醛中的醛基发生席夫碱反应，得到功能性添加物。该功能性添加物是由端乙烯基超支化聚酯接枝抗氧化物质茴香醛得来，生成的席夫碱结构同样具有抗氧化效果，在相容剂的作用下，功能性添加物能与聚丙烯基体产生氢键作用，进而形成聚合物网络，在受到外力冲击时，超支化聚酯能够成为应力集中点，引发银纹和剪切带的形成，银纹和剪切带在拓展时会吸收大量的冲击能量，进而能够承受更大的外力冲击而不易损坏或破裂，提高复合材料的耐冲击性能，进而使塑料外壳更加坚固耐用，同时能够避免小分子抗氧化物质的析出，使抗氧化物质长久存在于聚丙烯基体中，进而增强复合材料的抗氧化性能，使得复合材料免受氧化作用影响，延长塑料外壳的使用寿命。

9、进一步地，s1中，所述光引发剂为安息香双醚、安息香异丁醚或安息香异丙醚中任意一种。

10、进一步地，所述复合阻燃填料的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤a、将麦饭石加入到0.5-1mo l/l的盐酸溶液中，再将体系置于超声波清洗机中超声10-15min后，过滤，洗涤，干燥，得到活化麦饭石；

12、步骤b、将活化麦饭石均匀分散于n,n-二甲基甲酰胺中，通入氮气，加入6-氯吡啶-3-羰酰氯和催化剂，室温下搅拌5-6h后，抽滤，洗涤，干燥，得到改性麦饭石；

13、步骤c、将改性麦饭石加入二甲基亚砜中，搅拌均匀后，通入氮气，加入羟甲基膦酸二甲酯和碱性催化剂，升温至60-80℃，搅拌6-8h后，离心分离，洗涤，干燥，得到复合阻燃填料。

14、通过采用上述技术方案，麦饭石经盐酸溶液活化后，能暴露出更多的羟基，在催化剂的作用下，活化麦饭石表面的羟基能与6-氯吡啶-3-羰酰氯结构中的酰氯发生酯化反应，得到改性麦饭石，在碱性催化剂的作用下，改性麦饭石表面的活性氯取代基能够与羟甲基膦酸二甲酯结构中的羟基发生取代反应，得到复合阻燃填料。该复合阻燃填料以麦饭石为基体材料，经过改性后，能够有效改善与聚丙烯基体之间的相容性，避免了麦饭石在聚丙烯基体中发生团聚，能够均匀分散在聚丙烯基体中，进而高效发挥麦饭石的自身优势，增强聚丙烯基体的力学性能，此外麦饭石能够吸收大量的热量，在复合材料表面形成隔热层，隔绝热量和氧气，减缓燃烧的速度，同时复合阻燃填料中含有氮磷阻燃元素，能够在气相和凝聚相上发挥协效作用，形成致密的炭层，稀释可燃气体，麦饭石能够与其产生协同效应，使燃烧难以持续，增强复合材料的阻燃性能，进而提高塑料外壳的安全性与可靠性。

15、进一步地，步骤b中，所述催化剂为吡啶或三乙胺。

16、进一步地，步骤c中，所述碱性催化剂为碳酸钾或碳酸钠。

17、一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料的制备方法，包括以下步骤：

18、步骤一、将聚丙烯、低模量聚丙烯、相容剂、润滑剂、功能性添加物和复合阻燃填料加入高混机中，设置搅拌速率为300-600r/min搅拌混合25-40min，得到混合物料；

19、步骤二、将混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒，得到复合材料。

20、进一步地，所述双螺杆挤出机熔融温度为160-200℃，螺杆转速为200-500r/min。

21、本发明的有益效果：

22、本发明以聚丙烯材料为基体，通过加入功能性添加物和复合阻燃填料，使得制备出的复合材料冲击强度可达42.3kj/m2，拉伸强度可达32.5mpa，氧指数可达33.7％，强度高、耐冲击性能优异，受到外力冲击不易损坏或破裂，由复合材料制造而成的塑料外壳更加坚固耐用，阻燃性能优异，同时还具有优异的抗氧化性能，可以延长塑料外壳的使用寿命，满足了塑料外壳的多种应用需求，具有安全性、可靠性和广阔的应用前景。

23、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：70-85份聚丙烯、4-10份低模量聚丙烯、1-3份相容剂、0.5-1.5份润滑剂、3-6份功能性添加物、2-5份复合阻燃填料。

2.根据权利要求1所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬酯酸镁或硬酯酸锌中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，所述功能性添加物的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，s1中，所述光引发剂为安息香双醚、安息香异丁醚或安息香异丙醚中任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，所述复合阻燃填料的制备方法，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，步骤b中，所述催化剂为吡啶或三乙胺。

7.根据权利要求5所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料，其特征在于，步骤c中，所述碱性催化剂为碳酸钾或碳酸钠。

8.一种如权利要求1所述的用于制造塑料外壳的高强度复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机熔融温度为160-200℃，螺杆转速为200-500r/min。

技术总结
本发明涉及复合材料技术领域，公开了一种用于制造塑料外壳的高强度复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下原料：聚丙烯、低模量聚丙烯、相容剂、润滑剂、功能性添加物、复合阻燃填料，以聚丙烯为基体，通过加入功能性添加物，使得制备的复合材料具有优异的耐冲击性和抗氧化性，能够在受到外力冲击时不易损坏或破裂，不易被氧化作用影响，具有长久的使用寿命；通过加入复合阻燃填料，使得制备的复合材料具有高强度和优异的阻燃性能，由该复合材料制造而成的塑料外壳性能优越，能够满足多种应用需求，使用寿命长久，具有安全性、可靠性和广阔的应用前景。

技术研发人员：尚春景,尚光条,娄方红,王玉添,郭元福
受保护的技术使用者：深圳市维高模塑有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30