一种阻燃PMMA树脂材料、复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种阻燃PMMA树脂材料、复合材料及其制备方法，阻燃PMMA树脂材料包括以下质量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯100份、复配引发剂0.5

A flame retardant PMMA resin material, composite material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃PMMA树脂材料、复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种阻燃PMMA树脂材料、复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]拉挤工艺是将玻璃纤维等增强材料在外力的牵引下，浸渍酚醛树脂，经过预成型、热模固化，最后形成连续规整截面制品的工艺过程，是连续生产线性复合材料制品的一种工艺方法，具有成本低、生产效率高等优点。
[0003]热固性是指树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解的一种树脂；热塑性树脂指具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能的树脂。热固性树脂基复合材料的环境友好性差、加工周期长、难以回收，而热塑性树脂基复合材料克服了热固性树脂复合材料的缺点，具有更好的抗冲击性、柔韧性等综合性能。拉挤成型工艺要求所采用的树脂黏度低，热固性树脂通常黏度低，适于采用拉挤成型工艺，而热塑性树脂由于在室温下呈固态，熔融温度下黏度高，流动性差，使其在拉挤成型工艺中，树脂难以浸渍增强纤维。
[0004]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种重要的热塑性树脂，聚甲基丙烯酸甲酯复合材料具有广泛的应用前景。目前PMMA复合材料拉挤成型工艺分为两种：一种是预浸纤维拉挤成型，是在拉挤成型之前，需要单独的完成纤维的树脂浸渍，且预浸纤维在进入模具前必须加热使树脂基体呈粘流态，然后通过拉挤成型装置进行拉挤成型，刚出模的复合材料需要冷却；另一种是纤维直接拉挤成型，需要在热固性树脂复合材料拉挤设备基础上增设挤出机，采用挤出机将热塑性树脂熔体注入模具，存在工序复杂、需对拉挤设备进行改造等问题。此外，聚甲基丙烯酸甲酯还存在着阻燃性能差，极易燃烧，极限氧指数仅为17％，而且燃烧时分解出的单体会促进燃烧，一旦点燃，会持续燃烧直至烧尽，还具有很高的热释放速率，大大限制了其应用范围，但目前对其阻燃性能的研究主要集中在纯树脂材料方面，在拉挤复合材料中较少见到。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种阻燃PMMA树脂材料、复合材料及其制备方法，该树脂材料以甲基丙烯酸甲酯为单体，通过复配引发剂引发，在拉挤成型装置的浸胶槽中浸渍纤维，浸渍后的增强纤维再进入模具中，甲基丙烯酸甲酯单体在复配引发剂的作用下进行自由基聚合反应，由于甲基丙烯酸甲酯单体黏度低、流动性好，从而无需对设备改造，可直接采用热固性树脂的装置完成拉挤成型，简化了现有热塑拉挤工序，操作方便；同时，通过进一步对其中阻燃剂的改进，使复合材料的阻燃效果更好。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术的一个方面提供一种阻燃PMMA树脂材料，包括以下质量份数的组分：
[0007]甲基丙烯酸甲酯100份、复配引发剂0.5
‑
5份、无机阻燃填料0
‑
50份、阻燃剂5
‑
80
份、脱模剂2
‑
5份；
[0008]其中，所述复配引发剂为过氧化二苯甲酰、双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化双月桂酰、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯中的两种或两种以上的组合。
[0009]其中，过氧化二苯甲酰的CAS号为94
‑
36
‑
0；双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯的CAS号为15520
‑
11
‑
3；过氧化双月桂酰的CAS号为105
‑
74
‑
8；过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯的CAS号为3006
‑
82
‑
4；过苯甲酸叔丁酯的CAS号为614
‑
45
‑
9。
[0010]本专利技术的阻燃PMMA树脂材料，树脂由甲基丙烯酸甲酯单体、复配引发剂、无机阻燃填料、阻燃剂、脱模剂组成，混合后在拉挤成型装置的浸胶槽中对进入浸胶槽的增强纤维进行浸渍，浸渍后的增强纤维再进入模具中，甲基丙烯酸甲酯单体在复配引发剂的作用下进行自由基聚合反应，由于甲基丙烯酸甲酯单体的初始分子质量小，黏度低，流动性好，便于实现与增强纤维的均匀浸渍，其拉挤设备不用再单独设置挤出机将树脂熔体注入模具，可以直接采用热固性树脂的装置，将树脂胶液注入树脂浸胶槽与纤维进行浸渍，完成拉挤过程，因此无需对设备进行改造，大大简化了现有热塑拉挤工序，操作方便。其中，引发剂采用上述引发剂中的两种或两种以上进行复配，引发效果好，甲基丙烯酸甲酯单体的自由基聚合速度更快，反应更迅速。
[0011]优选地，所述复配引发剂为双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化双月桂酰、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯的组合。通过前期大量实验工作研究发现，当复配引发剂采用上述三种引发剂混合作用时，可使引发效果更好，单体的自由基聚合速度更快，使制备得到的复合材料的力学性能更好。
[0012]优选地，所述复配引发剂为双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化双月桂酰、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯以1.2:0.9:1.1的质量比的混合。本专利技术进一步优化了上述三种引发剂的质量比，采用上述质量比混合后作为引发剂时，复合材料的力学性能获得了预料之外的显著提升。
[0013]优选地，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、氮磷复合物阻燃剂、溴系阻燃剂与锑系阻燃协效剂中的一种或几种的组合。
[0014]优选地，所述磷系阻燃剂为红磷、甲基膦酸二甲酯、磷酸、磷酸酯、膦酸酯中的一种或几种的组合；
[0015]所述氮磷复合物阻燃剂为聚磷酸胺、磷胺、三甲苯酯膦酰胺、哌嗪膦酸酯中的一种或几种的组合；
[0016]所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氯乙基磷酸酯、六溴环十二烷、溴代三嗪中的一种或几种的组合；
[0017]所述锑系阻燃协效剂为五氧化二锑、三氧化二锑、三氯化锑中的一种或几种的组合。
[0018]本专利技术的阻燃PMMA树脂材料通过进一步对阻燃剂的选择进行优化，采用磷系阻燃剂、氮磷复合物阻燃剂或溴系阻燃剂与锑系阻燃协效剂的组合，有效解决了PMMA复合材料阻燃性能差的现象，氧指数大幅度提高，具有明显的阻燃优势。
[0019]优选地，所述无机阻燃填料为氢氧化铝、氧化镁、碳酸钙、蒙脱土、高岭土、玻璃微珠中的一种或几种的组合；
[0020]所述脱模剂为硬脂酸锌、蒙丹蜡、卵磷酸、磷酸酯与脂肪酯的共聚物中的一种或几种的组合。
[0021]优选地，所述阻燃PMMA树脂材料，包括以下质量份数的组分：
[0022]甲基丙烯酸甲酯100份、复配引发剂3.2
‑
4份、无机阻燃填料0
‑
40份、阻燃剂10
‑
50份、脱模剂2
‑
4份。
[0023]进一步优选地，所述阻燃PMMA树脂材料，包括以下质量份数的组分：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃PMMA树脂材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯100份、复配引发剂0.5
‑
5份、无机阻燃填料0
‑
50份、阻燃剂5
‑
80份、脱模剂2
‑
5份；其中，所述复配引发剂为过氧化二苯甲酰、双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化双月桂酰、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯中的两种或两种以上的组合。2.根据权利要求1所述的阻燃PMMA树脂材料，其特征在于：所述复配引发剂为双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化双月桂酰、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯的组合。3.根据权利要求2所述的阻燃PMMA树脂材料，其特征在于：所述复配引发剂为双(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化双月桂酰、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯以1.2:0.9:1.1的质量比的混合。4.根据权利要求1所述的阻燃PMMA树脂材料，其特征在于：所述阻燃剂为磷系阻燃剂、氮磷复合物阻燃剂、溴系阻燃剂与锑系阻燃协效剂中的一种或几种的组合。5.根据权利要求4所述的阻燃PMMA树脂材料，其特征在于：所述磷系阻燃剂为红磷、甲基膦酸二甲酯、磷酸、磷酸酯、膦酸酯中的一种或几种的组合；所述氮磷复合物阻燃剂为聚磷酸胺、磷胺、三甲苯酯膦酰胺、哌嗪膦酸酯中的一种或几种的组合；所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氯乙基磷酸酯、六溴环十二烷、溴代三嗪中的一种或几种的组合；所述锑系阻燃协效剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛义梅，毛雅赛，张为军，郭建军，翟军明，李耘飞，刘辉，
申请(专利权)人：北玻院滕州复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：