汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料制造技术

本发明专利技术公开了汽车燃油箱底护板用长玻纤增强PP复合材料，具体涉及一种汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料。汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料由PP树脂、玻璃纤维、无卤阻燃剂和助剂组成，其中无卤阻燃剂是使用绿色可持续的生物质基环糊精与传统的膨胀型阻燃剂成分组合制备出的一种新型疏水性的环糊精基无卤素膨胀型阻燃剂。本发明专利技术不仅原料简单、成本合理，而且阻燃性能优异，同时还具有良好的水分阻隔性，从而可以满足日益增长的市场需求。

【技术实现步骤摘要】
汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料
本专利技术涉及PP复合材料
，具体涉及一种汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料。
技术介绍
如今汽车行业，塑料代替昂贵的金属材料已经成为发展的必然趋势，高强度的工程塑料不但降低零部件加工、装配及维修费用，还使汽车更轻量化、节能和环保。根据数据显示，塑料及其复合材料是最重要的汽车轻质材料。目前，这一点在汽车燃油箱底护板上应用尤为明显。玻璃纤维是纤维增强复合材料中应用最广泛的增强体，可作为有机高聚物或无机非金属及复合材料的增强材料。根据玻璃纤维在基体中的长度，玻纤增强热塑性复合材料可分为长玻纤增强和短玻纤增强两种类型。强和短玻纤增强两种类型。与短玻纤增强方式相比，长玻纤增强热塑性复合材料的强度、模量、耐冲击性、耐蠕变性、耐疲劳性及耐磨、耐热性等均得以提高，在汽车、机械、电器、军工等领域有巨大的发展潜力。但是，聚丙烯是易燃材料，与玻纤复合后，由于玻纤的“灯芯效应”，导致一玻纤增强聚丙烯复合材料更易燃烧。因此，对于长玻纤增强聚丙烯在汽车燃油箱底护板中的应用来说，阻燃问题亟需解决，而且灯芯效应的存在导致阻燃难度增加。目前的阻燃剂市场，以溴系为主的卤系阻燃剂仍具有最大的产量及市场应用份额。卤系阻燃剂以其独有的低添加量、高效性等优势占据阻燃材料的统治地位。但是，当发生火灾时，卤系阻燃材料会产生大量的烟雾、腐蚀性气体和有毒的二噁英，对人体造成二次伤害。更重要的是，当物品被丢弃时，特别是在垃圾填埋场，有机卤系阻燃剂将从聚合物基质迁移到环境中，在那里它们可能形成生物积累过程，并对人类健康构成威胁。无卤阻燃剂具有低烟、不释放有毒或腐蚀性气体释放等特点，解决了卤系阻燃剂的缺点，成为一种环境友好型的阻燃剂。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，包括以下原料：PP树脂、玻璃纤维和助剂。汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，由以下原料组成：PP树脂、玻璃纤维、无卤阻燃剂和助剂。进一步地，汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，由以下原料组成：18-23wt％玻璃纤维、15-24wt％无卤阻燃剂、3-7wt％助剂，余量为PP树脂。所述助剂为聚乙烯/聚辛烯弹性体、聚乳酸/聚氨酯弹性体、聚丙烯/聚苯乙烯弹性体中的任意一种。所述无卤阻燃剂为环糊精、改性环糊精、三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸铵、氢氧化镁中的一种或几种。一般来说，无卤素膨胀型阻燃剂主要由酸源、炭源和发泡剂三种成分组成，而石油的快速消耗使得不可再生的石油基焦源更加昂贵。在这种情况下，由于石油危机的影响，探索绿色可持续的新型炭源越来越受到人们的关注。环糊精是一种常见的生物质基材料，主要来源于淀粉，分子结构中含有许多羟基，在惰性气氛下，环糊精可以降解生成一些热稳定性较好的炭渣。环糊精因其特殊的炭化能力，成为膨胀型阻燃体系中传统炭源的替代者。而环糊精与高分子材料的直接共混会导致材料与基体的相容性差，阻燃效率低。优选的，所述无卤阻燃剂为改性环糊精。所述改性环糊精由以下方法制备而成：(1)将18-22重量份环糊精加入95-105重量份的磷酸中，以600-1000rpm的转速搅拌15-30min，然后放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入90-100℃的烘箱中保持0.5-1.5h，反应结束后离心，取底部沉淀洗涤，在55-65℃烘箱中干燥10-15h，得到环糊精酯化中间体；(2)将17-21重量份步骤(1)得到的环糊精酯化中间体和75-85重量份三聚氰胺加入480-520重量份去离子水中，在温度90-100℃下以1000-1500rpm的转速搅拌80-100min，反应结束后离心，取底部沉淀洗涤，在70-90℃烘箱中干燥10-15h，得到预改性环糊精；(3)将13-18重量份步骤(2)得到的预改性环糊精和3-8重量份交联剂加入90-110重量份无水乙醇中，然后放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入75-85℃的烘箱中保持1.5-2.5h，反应结束后离心，取底部沉淀洗涤，在60-80℃烘箱中干燥4-6h，得到改性环糊精。所述交联剂为聚甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上。优选的，所述交联剂为聚甲基三乙氧基硅烷和4-吡啶三乙氧基硅烷的混合物，所述聚甲基三乙氧基硅烷和4-吡啶三乙氧基硅烷的质量比为3：(1-3)。本专利技术先将环糊精经过磷酸和三聚氰胺进行预改性，一方面使得环糊精粒径变小，改善了环糊精在PP基体中的分散性，另一方面磷酸与环糊精反应消耗了环糊精表面的一部分羟基，使得环糊精亲水性变差。进一步地，将预改性环糊精使用交联剂改性后，环糊精表面在预改性时未反应的羟基继续与交联剂中的乙氧基发生反应，随着羟基数量减少，导致改性后的环糊精已经其由亲水性变为疏水性，而且表面能大大降低，进一步提高了其在PP基体中的相容性和分散性，从而削弱了玻纤的“灯芯效应”，使复合材料在结构上更加致密。本专利技术使用聚甲基三乙氧基硅烷和4-吡啶三乙氧基硅烷二者复配作为交联剂，一是两者都含有乙氧基基团可以与环糊精上的羟基发生反应，进一步降低环糊精与PP基体之间的极性；二是聚甲基三乙氧基硅烷具有较高的热降解温度，而4-吡啶三乙氧基硅烷中含有N原子，提高改性环糊精中的N元素含量。二者共同使用，可以促使改性环糊精热分解延迟，导致热稳定性提高。本专利技术改性环糊精的阻燃机理分析：第一阶段，改性环糊精中的三聚氰胺结构首先发生分解，释放出CO2、NH3和H2O等惰性气体，可以在一定程度上稀释燃烧区周围的氧气浓度；第二阶段，改性环糊精中的磷酸结构与环糊精结构发生热酯化反应，生成具有交联结构(P-O-P和P-O-C基团)的炭渣；第三阶段，在惰性气体的诱导作用下，炭渣逐渐形成致密、膨胀、连续的具有石墨化结构的炭层，炭层的强阻挡作用能有效抑制燃烧区与复合材料基体之间的传热传质，进而实现改性环糊精的阻燃性能。汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，由以下方法制备而成：S1、先将PP树脂、玻璃纤维、无卤阻燃剂和助剂在65-75℃下干燥10-15h，然后按配比称取各组分，投入到高混机中以400-600rpm的转速混合5-15min，得到混合物；S2、将S1得到的混合物投入双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，造好粒的物料通过风送系统送入料仓，在温度为75-85℃下烘干10-15h，即得汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150-300rpm，挤出段工作温度为120-210℃。本专利技术具有以下技术效果：1.本专利技术使用绿色可持续的生物质基环糊精与传统的膨胀型阻燃剂成分组合制备出一种新型疏水性的环糊精基无卤素膨胀型阻燃剂，将环糊精的表面亲水性转化为疏水性，大大提高了环糊精材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，包括以下原料：PP树脂、玻璃纤维和助剂。/n

【技术特征摘要】
1.汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，包括以下原料：PP树脂、玻璃纤维和助剂。


2.如权利要求1所述的汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，由以下原料组成：PP树脂、玻璃纤维、无卤阻燃剂和助剂。


3.如权利要求2所述的汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，由以下原料组成：18-23wt％玻璃纤维、15-24wt％无卤阻燃剂、3-7wt％助剂，余量为PP树脂。


4.如权利要求1-3所述的汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，所述助剂为聚乙烯/聚辛烯弹性体、聚乳酸/聚氨酯弹性体、聚丙烯/聚苯乙烯弹性体中的任意一种。


5.如权利要求2或3所述的汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为环糊精、改性环糊精、三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸铵、氢氧化镁中的一种或几种。


6.如权利要求5所述的汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为改性环糊精。


7.如权利要求6所述的汽车燃油箱底护板用无卤阻燃长玻纤增强PP复合材料，其特征在于，所述改性环糊精由以下方法制备而成：
(1)将18-22重量份环糊精加入95-105重量份的磷酸中，以600-1000rpm的转速搅拌15-30min，然后放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入90-100℃的烘箱中保持0.5-1.5h，反应结束后离心，取底部沉淀洗涤，在55-65℃烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长昕，饶君豪，
申请(专利权)人：广东宇豪新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44