[發明專利]一種偶聯改性短切碳纖維-吡啶鹽改性蒙脫土增強阻燃聚丙烯復合材料的方法

在審

• 申請號: 201810595939.5
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108659348A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 劉仕明
• 申請（專利權）人: 全椒祥瑞塑膠有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/04;C08L51/06;C08K9/06;C08K7/06;C08K7/10;C08K9/04;C08K3/34;C08K3/22
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 宋宇晴

本發明公開了一種偶聯改性短切碳纖維?吡啶鹽改性蒙脫土增強阻燃聚丙烯復合材料的方法，將聚丙烯塑料薄片、熱塑性彈性體、相容劑放入鼓風干燥箱中干燥后，與硅烷偶聯劑處理的短切碳纖維、表面改性處理的玄武巖纖維及蒙脫土增強阻燃體系混勻，在設定的加工溫度條件下進行熔融共混擠出，擠出的條料經冷卻、吹干、切粒，將粒料放入恒溫干燥箱中干燥后，投入注塑機中進行注塑成型。以吡啶鹽改性蒙脫土為增強材料，十溴二苯乙烷/三氧化二銻為阻燃體系，阻燃劑的添加可以增大聚丙烯復合材料中蒙脫土的層間距，提高蒙脫土的分散性；明顯改善了復合材料的熱穩定性和阻燃性能，蒙脫土和阻燃體系在聚丙烯材料中表現出了較好的阻燃協同效應。

技術領域

本發明屬于改性塑料技術領域，具體涉及一種偶聯改性短切碳纖維-吡啶鹽改性蒙脫土增強阻燃聚丙烯復合材料的方法。

背景技術

近年來，聚丙烯(PP)材料的應用領域越來越廣泛，同時對它的性能要求也越來越高。而纖維增強聚丙烯復合材料因具有高強度、高模量等優越的性能，使其備受人們的關注，從而使其成為當今研究的熱點之一。

聚丙烯作為五大通用塑料之一，具有密度小、易加工、吸濕性低、綜合力學性能好、耐化學腐蝕、電絕緣性能好等優點，廣泛應用于建筑材料、電工電氣、通訊交通、家用電器等領域。然而，因PP的碳氫結構使極易燃燒氧指數僅為左右，燃燒速率快并伴有熔滴，從而限制了聚丙烯材料的應用范圍，因此的阻燃研究日益受到工業和學術界的關注。阻燃劑的加入通常會破壞材料的整體性和連續性，使材料的力學性能惡化，進而影響了阻燃材料的應用。因此，在提高材料阻燃性能的同時保持或提高阻燃材料的力學性能具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種偶聯改性短切碳纖維-吡啶鹽改性蒙脫土增強阻燃聚丙烯復合材料的方法，其特征在于，按該方法制備的聚丙烯復合材料具有良好的熱穩定性和阻燃性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種偶聯改性短切碳纖維-吡啶鹽改性蒙脫土增強阻燃聚丙烯復合材料的方法，包括如下步驟：

（1）偶聯劑對短切碳纖維進行表面改性：

向氧化處理的短切碳纖維中加入乙醇水溶液，再加入偶聯劑溶液，機械攪拌25-30min后，放入60-62℃恒溫水浴鍋中靜置3-4h，旋轉蒸發后，放入80-83℃真空干燥箱中4-6h，冷卻后得到硅烷偶聯劑處理的短切碳纖維；

（2）偶聯劑處理玄武巖纖維表面改性：

將0.1-0.2份硅烷偶聯劑溶液在80-90℃磁力攪拌器上恒溫攪拌水解完全，將15-25份干燥的玄武巖粗砂浸泡其中1-2h，取出自然干燥后，放入80-85℃恒溫箱中干燥8-10h，得到表面改性處理的玄武巖纖維；

（3）熔融共混擠出造粒、注塑成型：

將吡啶鹽改性蒙脫土1:2-3加入到二甲苯中，機械攪拌30-35min后，再與預處理阻燃劑混勻，得到增強阻燃體系；

將80-90份聚丙烯塑料薄片、10-20份熱塑性彈性體、5-10份相容劑放入80-83℃鼓風干燥箱中干燥20-22h后，與(1)、(2)中所得物料及上述增強阻燃體系混勻，在加工溫度為170-175℃條件下進行熔融共混擠出，擠出的條料經冷卻、吹干、切粒，將粒料放入70-73℃恒溫干燥箱中干燥6-8h后，投入溫度為215-225℃的注塑機中進行注塑成型。

進一步的，步驟（1）中短切碳纖維的氧化方法如下：

向20-25份的短切碳纖維中加入濃度為65%的硝酸，放在恒溫磁力攪拌器上，冷凝回流，在100-105℃油浴中回流1-2h，抽濾、水洗至中性，在80-83℃真空干燥箱中干燥4-6h，取出冷卻，得到氧化處理的短切碳纖維。