[发明专利]一种高耐候、低发烟、高刚性的阻燃增强PP共混材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高耐候、低发烟、高刚性的阻燃增强聚丙烯PP共混材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯作为当前用量最大的通用塑料之一，其分子结构规整、结晶度高，易后处理，因而具有优良的力学性能及耐化学性，同时还兼具低成本、低密度、高耐热性等特性，其出色的性价比在汽车、家用电器、食品、医疗、建筑管材等多个领域有非常广泛的应用，尤其是在汽车内饰件中有着独特的应用价值。

聚丙烯作为典型的烯烃类聚合物，其分子结构式中仅含有碳、氢元素，因而在燃烧时具备低放热、低发烟的燃烧特性。但由于聚丙烯自身的结构，其氧指数低，遇火易燃烧、发热量高、燃烧速度快、易滴落，容易发生火灾且不易熄灭，极大地限制了其应用领域。常规的聚丙烯阻燃剂中，用量最多的仍然为卤/锑复合材料阻燃体系。CN102558687报道一种卤/锑阻燃体系的高韧性阻燃聚丙烯材料，其力学性能优良但阻燃等级偏低；CN1765973A也报道了一种UL94 V-0级电子元件用阻燃聚丙烯，阻燃等级高但材料的性能降低明显，且大量的卤化物使聚丙烯材料在燃烧时的发烟量大幅度提升，使其低烟、低热的特性难以充分发挥。

鉴于卤系阻燃剂的上述缺陷，无卤阻燃逐渐成为聚丙烯阻燃研究的热点，而磷-氮系膨胀型无卤阻燃剂IFR正是研究热点之一，若将其低烟、环保的特性与聚丙烯的燃烧特性相结合，可在保证高阻燃级别的同时显著改善材料的燃烧发烟性能，获得高环保、无烟、高性能的阻燃聚丙烯材料。CN1847301所提供的一种环保无卤阻燃聚丙烯共混材料，其阻燃剂正是为磷酸酯与含氮化合物复配而成，具备发烟量少、无毒绿色环保等特性；CN103333406所述的改性膨胀阻燃聚丙烯组合物也采用了复配型膨胀阻燃剂，其燃烧后表现确实明显优于传统的卤系阻燃剂。

但是与卤系阻燃剂相对简单的组分及合成工艺不同的是，高用量磷-氮系膨胀型无卤阻燃剂IFR(20％～30％)往往会涉及到多个有机化合物的合成及搭配使用，这必然会对阻燃聚丙烯材料的耐候性、力学性能带来一定的负面影响，尤其是用作汽车内饰件时，而相关的情况在当前的无卤阻燃研究中却未能引起关注。碳纤维作为碳系材料的一种，不仅具有增强体的特征，搭配无卤阻燃剂IFR时，能加强其燃烧成碳效果，使得阻燃聚丙烯材料的综合性能得以改善。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种高耐候、低发烟、高刚性的阻燃增强聚丙烯PP共混材料，以解决现有技术的上述问题。本发明通过无卤阻燃剂IFR搭配消烟剂，充分降低阻燃聚丙烯材料的燃烧发烟量，同时通过引入活化处理后的碳纤维，改善共混材料的力学性能及阻燃特性，另外，高效的抗老化助剂体系能使阻燃聚丙烯材料在长期的热氧老化条件下具有良好的力学性能保持率，从而获得综合性能优异的聚丙烯共混材料，特别适用于汽车内饰件的制造之中。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种高耐候、低发烟、高刚性的阻燃增强PP共混材料，其包括按照重量百分比的如下配方：

所述的碳纤维为表面活化处理后的碳纤维。

所述的聚丙烯PP为均聚丙烯、共聚丙烯的一种或几种，其熔体流动速率MFR在5～30g/10min(测试条件为230℃、2.16Kg)。

所述的阻燃剂是由碳源、酸源和气源复配而成的无卤膨胀型阻燃剂IFR。其中，所述的碳源选自季戊四醇和淀粉中的一种或两种混合物；所述的酸源选自磷酸和聚磷酸铵APP中的一种或两种；所述的气源选自尿素，双氰胺及其衍生物中的一种或几种。

所述的消烟剂为硼酸锌、有机硅酮、金属氧化物、金属氢氧化物等助剂的一种或几种复配而成。

所述的碳纤维的表面活化处理包括以下步骤：将碳纤维浸泡于0.1～1mol/L的NaOH溶液中12～24小时，取出过滤后放入600～800℃的马弗炉中，于有氧条件下灼烧30～60分钟，冷却后用去离子水反复冲洗，烘干后即得表面活化处理后的碳纤维，其中所述碳纤维为长度为6～12mm的短碳纤维切片，堆积密度为380～520g/L。

所述的抗老化助剂为受阻胺类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成的复合助剂，其中，受阻胺类抗氧剂选自抗氧剂BHT、抗氧剂1076和抗氧剂1010中的一种或几种；亚磷酸酯类抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂TNNP、抗氧剂618和抗氧剂626中的一种或几种。

所述的共混材料中还可包括润滑剂、填料等功能性助剂。

上述高耐候、低发烟、高刚性的阻燃增强PP共混材料的制备方法，包括如下步骤：