[发明专利]高模量、无卤阻燃的麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制法

说明书

本说明书公开了一种高模量、无卤阻燃的麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，复合材料包括如下重量份数的原料：聚丙烯树脂29‑78份；天然麻纤维8‑36份；阻燃剂12‑28份；增容剂0.8‑4.2份；抗氧剂0.3‑1.2份。本发明还公开了复合材料的制备方法；本发明制得的麻纤维增强聚丙烯复合材料的性能具体如下：阻燃等级均可达到V‑0级；拉伸强度均大于43.0MPa；拉伸模量均大于1405MPa；弯曲强度均大于34.5MPa；弯曲模量均大于1420MPa；简支梁无缺口冲击强度均无断裂；简支梁缺口冲击强度均大于21.5kJ/m²。

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及汽车材料技术领域，尤其涉及一种高模量、无卤阻燃的麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，中国汽车产业保持快速稳定的发展势头，汽车产量、销量都居世界首位。塑料在汽车上的应用由来已久，目前汽车用改性塑料的使用量已成为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，塑料饰件的大量应用，促进了汽车的减重节能，提高了汽车的美观舒适度。在汽车领域，聚丙烯(PP)作为通用塑料的一种由于其来源广泛，价格低，耐腐蚀、机械性能优异等优点，成为车用塑料用量最大、使用频次最高、发展速度最快的品种。

同时，碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等人造纤维作为增强相在聚合物基复合材料中得到了广泛的应用，然而人造纤维具有降解性差和成本高等缺点。在生产过程中产生有毒有害气体，且在后期的处理(填埋或焚烧)中也会引起环境问题。相比之下，植物纤维来源于天然植物，具有低成本、低密度、可再生、可降解、高的比强度和比模量等优点。

目前，汽车行业是我国碳排放的主要来源之一，因此汽车节能减排对我国实现“双碳”目标具有重要意义。汽车轻量化是目前实现节能减排最直接、有效的途径。复合材料是重要的轻量化材料，已成为汽车轻量化研究的热点。植物纤维具有低密度、高的比强度和比模量，同时与玻璃纤维相比，麻纤维具有更高的比模量。因此，植物纤维是人造纤维的理想替代品。麻纤维增强树脂基复合材料相比碳纤维、玻璃纤维增强树脂基复合材料具有价格低廉、可生物降解、生产能耗低、隔音降噪等优势特点，因此在汽车领域中具有广阔的应用前景。也即，在聚合物基体中引入强度高、质量轻的植物纤维，能够制备出高性能绿色环保复合材料。虽然植物纤维可以使复合材料具有良好的力学性能，但植物纤维复合材料高的可燃性限制了复合材料在汽车领域的应用，因而提高复合材料的阻燃性能至关重要。同时，聚丙烯材料本身的氧指数过低，存在易燃烧的缺点，限制了其在有燃烧要求等汽车内饰零部件上的使用；因此，需要在植物纤维中添加阻燃剂改性的方法来改善其易燃烧的缺陷。虽然卤素阻燃具有高的阻燃效率，但卤素阻燃剂通燃烧时生成较多的烟和有毒有害气体，对人体健康产生不利的影响的同时严重影响生态环境。

而且，由于植物纤维中含有大量的羟基基团，使其具有极性和亲水性，但大部分热塑性塑料表现为非极性，具有疏水性，从而导致它们的界面相容性比较差。这会使复合材料基体与纤维之间存在较多的孔洞结构，导致复合材料的性能下降，达不到预期值。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提供高模量、无卤阻燃的麻纤维增强聚丙烯复合材料。本发明的麻纤维增强聚丙烯复合材料的性能具体如下：阻燃等级均可达到V-0级；拉伸强度均大于43.0MPa；拉伸模量均大于1405MPa；弯曲强度均大于34.5MPa；弯曲模量均大于1420MPa；简支梁无缺口冲击强度均无断裂；简支梁缺口冲击强度均大于21.5kJ/m²。

本说明书的第二个目的在于提供一种高模量、无卤阻燃的麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

基于上述第一项目的，本说明书提供如下技术方案：

一种高模量、无卤阻燃的麻纤维增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的原料：

作为一个实施方式，所述聚丙烯树脂选自北京燕山石油化工公司生产销售的聚丙烯树脂F401。