[发明专利]一种用于轨道交通用阻燃抗冲轻质聚丙烯基热塑性复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于轨道交通用阻燃抗冲轻质聚丙烯基热塑性复合材料，其制备原料按质量百分比计包括：共聚PP60%～70%、有机磷氮系阻燃剂18%、PTFE 0.2%、中空玻璃微球8%～10%、偶联剂1%、抗氧剂0.1%、紫外稳定剂0.1%、硬酯酸钙0.1%；所制备的复合材料板材具有良好的阻燃性能和加工性能，可以根据产品需求，利用模压或吸塑工艺，制备出带有复杂曲面造型的制品。并最终赋予制品阻燃、轻质、抗冲、高模量、复杂几何形状等特点。从而在轨道交通、车辆内饰等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于轨道交通用阻燃抗冲轻质聚丙烯基热塑性复合材料及其制备方法。

背景技术

随着高速铁路、轻轨、有轨电车以及磁悬浮等技术的发展，轨道交通运输工具对轻量化的要求与日俱增。复合材料在这些运输工具上的用量和应用部位已经成为衡量其设计先进性的重要指标之一。目前轨道交通上广泛使用的是热固性树脂基纤维增强复合材料，其常用的加工过程是将纤维增强热固性树脂预浸料送入热压罐加热加压成型，或者使用专用的模具对纤维增强热固性树脂预浸料加热加压，使其按照模具的型腔形状固化成型（如SMC）。热固性树脂只能一次加热成型，加工过程中发生固化，形成不熔合不溶解的网状交联型高分子化合物，材料的制造和保存及设备成本非常高，此外热固性树脂基复合材料具有生产效率低、废料难以回收等缺点，这些问题都制约着热固性树脂基纤维增强复合材料在轨道交通上的应用发展。

与此相对应，近年来热塑性树脂在轨道交通领域的应用得到了快速的发展。这些热塑性树脂材料包括聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯PC、ABS、聚醚酰亚胺（PEI）及其混合物体系，可以以多种形式存在，如短纤维增强树脂颗粒、预浸料、挤压预成型板等。热塑性树脂常温下为固体，是线性或带少量支链的聚合物，分子间无交联，成型加工过程中，树脂经加压受热即软化和流动，不发生化学反应，经冷却即可定型，在反复加热定型过程中，热塑性分子结构基本不发生变化，与热固性树脂基复合材料对比具有以下优点：

1）热塑性树脂线性分子链的结构韧性及断裂伸长率远大于热固性树脂体型网状结构，具有较高的韧性、抗冲击性能和良好的抗裂纹扩展能力；

2）成型周期短，生产效率高，加热过程中仅仅发生加热变软和冷却变硬的物理变化，成型周期一般按分钟计，可有效降低制造和使用成本；同时热塑性材料加工性能好，可制成复杂形状，适用于自动化生产及其他热塑性工艺过程；

3）可实现结构减重，热塑性树脂基复合材料结构件间可以直接熔融焊接，从而节省了热固性复合材料使用金属紧固件的重量和成本，也保证了结构表面的齐平度；

4）具有重塑性，制品可重复加工；

5）储存成本低，不必低温存放，可长期贮存。

正是因为热塑性树脂基复合材料在人工成本、生产效率、减重等各个方面的优势，热塑性树脂基复合材料凭借其特有的优势取代金属和其它传统热固性树脂基复合材料的机会正在增加。

然而，轨道交通运输工具首要考虑的是材料的安全性能，尤其是阻燃性能，材料必须满足不同国家规定的不同应用场合下防火、低烟密度、低烟毒性以及燃烧低热释放量等要求。同时虽然轨道交通运输工具对轻量化的要求与日俱增，对最终制品的力学性能，尤其是拉伸性能、抗冲性能及抗变形能力并没有任何降低。这些技术指标给热塑性复合材料的开发及应用带来了相当的挑战。

针对以上问题，故，有必要对其进行改进。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种用于轨道交通用阻燃抗冲轻质聚丙烯基热塑性复合材料及其制备方法。