阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，按质量份数计，原料组成包括：聚丙烯50份；连续玻璃纤维70～150份；耐迁移无卤阻燃剂母粒40～50份；相容剂0～2份；热稳定剂0.5～1.0份；光稳定剂0～0.5份。按总质量为100％计，所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒的原料组成包括：聚丙烯25％；改性多聚磷酸盐阻燃剂30％～35％；磷氮无卤膨胀型阻燃剂30％～40％；聚磷酸密胺盐0～10％。本发明专利技术还公开了所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料的制备方法，包括：将除连续玻璃纤维外的原料混合均匀后，经单螺杆挤出机熔融混炼，熔体经熔体分布器或流延模具，输送进浸渍模具内，与连续玻璃纤维进行浸渍，得到所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料。

Flame Retardant Continuous Glass Fiber Reinforced Polypropylene Prepreg Strip Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料加工
，具体涉及一种阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料及其制备方法。
技术介绍
连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)是一种先进的复合材料，连续纤维能够大幅提升基体材料的各项力学性能，因其纤维长度长、性能高，且能与相同基材的长纤维增强热塑性材料(LFT材料)进行混合成型，使制品更具有复合化、功能化、轻量化等特征，逐渐在汽车、机械、化工、建材及军工等领域获得应用。货车、火车、集装箱等的内衬板材料已逐步要求具备阻燃功能，新能源汽车要求绝大部分材料达到一定的阻燃等级，塑料建筑模板因工地电焊施工的安全隐患也要求材料符合一定的阻燃要求。但大部分阻燃材料不易加工、力学性能差、抗冲击性能低，无法达到即能阻燃又能满足工程应用的要求。阻燃级连续纤维增强热塑性预浸带材料，在满足阻燃的基础上，综合了连续纤维与热塑性树脂的优势，不但具有理想的强度和模量，而且具有优异的冲击性能以及可以回收利用的特点，是一种的较为理想的工程应用材料。公告号为CN102532681B的专利说明书公开了一种无卤膨胀型阻燃连续纤维增强聚丙烯复合材料，通过聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇复配起到协效阻燃，但该体系存在易吸潮、吸湿，且多种原料的复配会导致生产稳定隐患，同时，复合材料在长时间存放后会出现渗透、迁移现象，导致制品原有的阻燃性能大大降低。公告号为CN205467704U的专利说明书公开了一种连续纤维增强热塑性阻燃预浸带复合材料，采用非阻燃连续纤维增强热塑性预浸片材层和阻燃薄膜层组合形式达到阻燃效果，但该种方式只在表层利用阻燃薄膜层达到阻燃效果，一旦阻燃薄膜层磨损，则阻燃失效；另外，该形式适合水平燃烧，火焰变更为垂直方式的燃烧，则阻燃效果大打折扣。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，原料中使用了低渗透、耐迁移、低析出的阻燃剂，具有良好的阻燃效果。一种阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，按质量份数计，原料组成包括：所述聚丙烯为高流动性聚丙烯(PP)，230℃熔融指数为50～120g/10min。因本专利技术所制备的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料的纤维含量较高，大于50wt％，且在阻燃剂的加入使得熔体粘度增加，导致熔体渗透纤维束的阻力增加，所以采用高流动性PP基材，能适当提高流动性，减少渗透阻力，有助于纤维浸渍。所述连续玻璃纤维为连续无捻粗纱，玻璃纤维号数为600～2400Tex，纤维单丝直径为13～17μm，优选采用PP乳液上浆剂处理过的玻纤种类，提高玻璃纤维与聚丙烯熔体的界面结合力和浸润效果，使玻纤与聚丙烯树脂具备较好的拉拔力。按总质量为100％计，所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒的原料组成包括：通过上述材料的复配，不仅解决了复合材料在长时间存放后会出现渗透、迁移的现象，还提升阻燃效果，而且使阻燃剂的加工温度从原来的220℃提高到240℃。加工温度的提高，可使聚丙烯熔体的粘度降低流动性增加，能更充分地浸渍玻璃纤维，提高了阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料的力学性能。所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒中有效阻燃剂成分含量高，占75wt％。所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒的原料中，所述的聚丙烯为高流动性聚丙烯，230℃熔融指数为80～120g/10min。所述的改性多聚磷酸盐阻燃剂，结构式如式(I)所示：其中，R1选自CH3或者C6H5，n为1～10000的整数，m为1～100的整数，b为1～500的整数，M选自三聚氰胺及其衍生物、吗啉、哌啶、哌嗪、烷基含羟基多胺、含氮三嗪聚合物中的一种或几种，R可为烷基，优选为甲基或乙基。所述的改性多聚磷酸盐阻燃剂经烷基硅氧烷聚合改性，使阻燃剂分子间实现交联，提高了阻燃剂的耐水性，特别是在高温高湿条件的耐迁移和析出性能，热失重2wt％的温度不低于240℃，具体可选杭州捷尔思阻燃化工有限公司生产的JLS-APP101R、JLS-PNA。所述的磷氮无卤膨胀型阻燃剂为微磷非多聚磷酸铵阻燃剂，平均粒径为50～80μm，氮含量为21wt％～23wt％，磷含量为18wt％～20wt％，分解温度不低于240℃，可解决阻燃剂耐温和耐水解性差的问题，具体可选杭州捷尔思阻燃化工有限公司生产的非多聚磷酸铵阻燃剂JLS-PNA220系列、南通意特化工有限公司生产的微磷的非多聚磷酸铵剂阻燃剂MF83-PP01产品。所述的聚磷酸密胺盐具有较高的加工性能、分散性、热稳定性能，热失重2wt％的温度不低于300℃，是一种较优良的主阻燃剂和辅助性阻燃剂，具体可选山东世安化工有限公司生产的MPP材料，四川省精细化工研究设计院省生产的MPP-A材料。所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒的制备方法包括：将除磷氮无卤膨胀型阻燃剂外的原料按比例混合均匀，通过主喂料口进入双螺杆挤出机中，磷氮无卤膨胀型阻燃剂通过侧喂料口加入，各阻燃剂均匀分散并被聚丙烯包覆，挤出造粒获得所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒。所述双螺杆挤出机各区加工温度设定在170～190℃，采用低转速200～300rpm，以减少螺杆剪切带来的阻燃剂分解。所述相容剂选自聚丙烯-马来酸酐接枝物(PP-g-MAH)、聚丙烯-丙烯酸接枝物(PP-g-MAA)、聚丙烯-甲基丙烯酸甲酯接枝物(PP-g-MMA)中的至少一种。用马来酸酐接枝物、丙烯酸接枝物等可有效改善聚合物共混相容性差的问题，大大地改变了聚丙烯材料的极性，增强聚合物基体与玻璃纤维的粘结性。所述热稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂PS802、抗氧剂DSTP中的至少一种，以满足制件的长期老化要求。所述的光稳定剂选自UV-770、HALS-944、HALS-855等低碱性受阻胺物质中的至少一种，满足制件的耐候老化要求。本专利技术还提供了一种所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料的制备方法，利用熔融浸渍工艺，包括步骤：(1)称取聚丙烯、耐迁移无卤阻燃剂母粒、相容剂、热稳定剂和光稳定剂，混合搅拌均匀，得到混合物；(2)将步骤(1)得到的混合物加入到单螺杆挤出机物料仓内，经单螺杆挤出机熔融混炼，熔体经熔体分布器或流延模具，输送进浸渍模具内；(3)将连续玻璃纤维由纱架单元引出，经张力调节装置、展丝装置、预热装置后，引入至所述浸渍模具，与所述熔体进行浸渍，得到所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料。步骤(2)中，所述单螺杆挤出机的螺杆长径比为30:1，单螺杆挤出机温度共设6区：1区100～160℃，2区160～180℃，3区170～190℃，4区200～220℃，5区200～220℃，6区200～230℃。所述熔体分布器的温度为220℃。所述浸渍模具的加热温度为220～240℃，浸渍模具长度为0.5～1.0米，以长度保证浸渍时间。温度低于220℃，玻纤与聚丙烯熔体浸渍效果不足，复合材料的性能较差；当温度超过245℃，阻燃剂产生较多分解，复合材料的阻燃效果降低，加工温度不应超过240℃。步骤(3)中，所述预热装置为红外加热装置，加热温度为80～120℃。步骤(3)中，玻纤在浸渍模具内受浸渍辊、牵引力、纤维预张力的作用，玻纤强制在模具内展纤，而熔体在多组浸渍辊形成的浸润角度产生了较大熔体压力差，使得树脂熔体渗透被展开的纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，按质量份数计，原料组成包括：

【技术特征摘要】
1.一种阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，按质量份数计，原料组成包括：2.根据权利要求1所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，所述聚丙烯为高流动性聚丙烯，230℃熔融指数为50～120g/10min。3.根据权利要求1所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，所述连续玻璃纤维为连续无捻粗纱，玻璃纤维号数为600～2400Tex，纤维单丝直径为13～17μm。4.根据权利要求1所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，按总质量为100％计，所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒的原料组成包括：5.根据权利要求4所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，所述的耐迁移无卤阻燃剂母粒的原料中，所述的聚丙烯为高流动性聚丙烯，230℃熔融指数为80～120g/10min。6.根据权利要求4所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，所述的改性多聚磷酸盐阻燃剂的结构式如式(I)所示：其中，R1选自CH3或C6H5，R为烷基，n为1～10000的整数，m为1～100的整数，b为1～500的整数，M选自三聚氰胺及其衍生物、吗啉、哌啶、哌嗪、烷基含羟基多胺、含氮三嗪聚合物中的一种或几种。7.根据权利要求4所述的阻燃级连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光剑，陈晓敏，宋玉兴，黄瑞杰，金学斌，
申请(专利权)人：中广核俊尔浙江新材料有限公司，中广核俊尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33