一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.随着国内汽车制造水平和智能化程度的不断提高，越来越多的车型配备自适应巡航控制、防撞报警、盲点检测、辅助变道、自动紧急刹车等驾驶辅助功能，毫米波雷达凭借出色的测距测速能力，被广泛应用于驾驶辅助领域，为保证毫米波雷达测距的准确性，要求壳体材料能够具有良好的毫米波(一般在1～10mm电磁波)透过性，并且由于和电子元器件接触，国内相关法规要求阻燃，因此需要同时满足透毫米波和阻燃要求。
3.聚丙烯作为全球用量最大的热塑性塑料之一，具有良好的韧性、电绝缘性和易加工性，在电子电器、汽车内外饰、家用电器等领域取得广泛应用，一般来说，透波性能的关键指标为介电常数，相比于雷达领域传统的低介电常数材料pps、ptfe等来说，pp具有密度轻、成本低、易于加工等优势，但pp的强度较低，如果强度需要达到工程材料的接近水平，需要加入玻璃纤维进行增强，并且市面上常见的阻燃聚丙烯产品，阻燃剂添加量大，对毫米波具有较强的吸收作用，使得最终制备的阻燃聚丙烯材料不具备透毫米波特性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料及其制备方法与应用，以改善现有聚丙烯产品在透毫米波、阻燃性能以及材料强度无法兼顾的不足。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，由包括如下质量百分比的原料制成：
7.聚丙烯33.5-76.9％；
8.玻璃纤维5-20％；
9.相容剂1-5％；
10.溴系阻燃剂10-21％；
11.阻燃协效剂2-8％；
12.透毫米波改性剂5-10％；
13.其他助剂0.1-2.5％。
14.优选地，所述的聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种以上的混合物，所述的聚丙烯的熔体流动速率为5-50g/10min(230℃，2.16kg)，优选地，所述的聚丙烯为高结晶聚丙烯。
15.优选地，所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为0.2-10mm，直径为8-20μm。
16.短切玻纤采用计量称下料，玻纤加入的量更精准，因此生产过程更为稳定，玻纤保留长度分布更集中，所生产产品的力学性能稳定性更好
17.优选地，所述的相容剂为聚丙烯与不饱和酸或不饱和酸酐的接枝低聚物，接枝率
为0.3-1.2％，所述的相容剂的熔体流动速率为50-120g/10min(230℃，2.16kg)；优选地，所述的相容剂为聚丙烯与马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐或丙烯酸缩水甘油酯的接枝低聚物。
18.加入相容剂是为了提高树脂和玻璃纤维的结合力和相容性，使得最终生产产品的表面不容易出现玻纤外漏即浮纤现象，同时因为玻纤和树脂的结合力更好，能够提高材料的力学性能；加入马来酸酐类的接枝物，是因为玻璃纤维本身也要进行表面处理，这种接枝物的极性最为接近，使用效果最好。
19.优选地，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、十溴联苯醚、溴化苯乙烯、八溴醚、八溴硫醚中的一种或两种以上的混合物，优选地，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷或八溴醚。
20.溴系阻燃剂比较适合用在玻纤增强体系中，主要原因是耐热性好，磷系阻燃剂耐热性不佳，在玻纤增强体系中容易受热降解，并且磷系阻燃剂多数阻燃机理为形成碳层，玻璃纤维会破坏碳层，导致阻燃性能下降
21.优选地，所述的阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌中的一种或两种以上的混合物，优选地，所述的阻燃协效剂为三氧化二锑。
22.溴系阻燃剂为气相阻燃机理，需要锑白作为阻燃协效剂参与其中化学反应。
23.一般阻燃剂会提高材料的介电常数，本发明选择的溴系阻燃剂和阻燃协效剂相对来说能够保证阻燃效果，同时它们的介电常数是比较低的。虽然溴系阻燃剂本身介电常数不算低，但是在这个体系里可以用比较低的添加量就能够达到阻燃效果，因此对透波性能的影响较小)。
24.优选地，所述的透毫米波改性剂为石英纤维、云母、硅灰石中的一种或两种以上的混合物，所述的石英纤维的直径为10-20μm，长度为3-5mm，所述的云母的粒度为300-500目，所述的硅灰石的粒度为1200-1500目，优选地，所述的透毫米波改性剂为石英纤维。
25.云母的介电常数为9，硅灰石的介电常数为6.5，石英纤维的介电常数为3.5，石英纤维本身的介电损耗很低，大概万分之几，这和pp基材本身的介电损耗非常接近，因此做出的产品介电常数比较低，介电损耗小，透过性更好。
26.优选地，所述的其他助剂为抗氧剂、偶联剂、成核剂、防粘剂、润滑剂中的一种或两种以上的混合物。
27.本发明的另一目的在于提出一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
28.将聚丙烯、相容剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、透毫米波改性剂、其他助剂均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，玻璃纤维从侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料；
29.优选地，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融是在180-240℃下熔融。
30.本发明的另一目的在于提出一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的应用，所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料可应用于家电和汽车工业领域。
31.相对于现有技术，本发明具有以下优势：
32.1、本发明所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，通过选用合适的阻燃体系，赋予材料阻燃性能，其阻燃等级可以达到ul94 v-2级；
33.2、本发明所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，通过加入合适的透毫米波改性剂，改性材料的介电常数低，介电损耗小，具有良好的毫米波(一般在1～10mm电磁波)透过性；
34.3、本发明所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，通过加入短切玻璃纤维和相容剂，材料强度和模量相比普通聚丙烯大幅提升，具有良好的强度和韧性。
具体实施方式
35.除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
36.下面结合实施例来详细说明本发明。
37.以下实施例和对比例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度180-200℃，二区温度180-200℃，三区温度190-220℃，四区温度220-240℃，五区温度220-240℃，六区温度220-240℃，七区温度220-240℃，八区温度220-240℃，九区温度200-230℃，主机转速250-360转/分钟。
38.实施例1
39.一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，由包括如下质量百分比的原料制成：均聚高结晶聚丙烯58.9％、共聚聚丙烯20％、玻璃纤维5％、聚丙烯接枝马来酸1％、十溴二苯乙烷12％、三氧化二锑3％、成核剂苯甲酸钠0.1％，其原料配方如表1所示。
40.所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
41.将上述原料除玻璃纤维外均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，玻璃纤维从侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
42.实施例2
43.一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，由包括如下质量百分比的原料制成：均聚高结晶聚丙烯49％、共聚聚丙烯20％、玻璃纤维10％、聚丙烯接枝马来酸酐3％、十溴二苯乙烷10％、三氧化二锑2％、石英纤维5％、抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚0.6％、润滑剂ebs0.5％、成核剂苯甲酸钠0.4％，其原料配方如表1所示。
44.所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
45.将上述原料除玻璃纤维外均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，玻璃纤维从侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
46.实施例3
47.一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，由包括如下质量百分比的原料制成：均聚高结晶聚丙烯28.5％、共聚聚丙烯10％、玻璃纤维20％、聚丙烯接枝马来酸3％、十溴二苯乙烷21％、五氧化二锑8％、石英纤维8％、抗氧剂0.6％、润滑剂ebs0.5％、成核剂苯甲酸钠0.4％，其原料配方如表1所示。
48.所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
49.将上述原料除玻璃纤维外均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，玻璃纤维从
侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
50.实施例4
51.一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，由包括如下质量百分比的原料制成：均聚高结晶聚丙烯19.5％、共聚聚丙烯30％、玻璃纤维15％、聚丙烯接枝马来酸5％、十溴二苯乙烷15％、五氧化二锑3％、石英纤维10％、抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚1％、润滑剂ebs1％、成核剂苯甲酸钠0.5％，其原料配方如表1所示。
52.所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
53.将上述原料除玻璃纤维外均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，玻璃纤维从侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
54.对比例1
55.一种透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料，由包括如下质量百分比的原料制成：均聚高结晶聚丙烯49.7％、共聚聚丙烯20％、氮磷系无卤阻燃剂聚磷酸铵30％、抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚0.1％、润滑剂ebs0.2％，其原料配方如表1所示。
56.所述的透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
57.将上述原料除玻璃纤维外均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，玻璃纤维从侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到透毫米波阻燃增强聚丙烯改性材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果如表2所示。
58.表1实施例和对比例的阻燃聚丙烯各原料的质量百分比配方
59.原料名称实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1均聚高结晶聚丙烯58.9％49％28.5％19.5％49.7％共聚聚丙烯20％20％10％30％20％玻璃纤维5％10％20％15％ 相容剂1％3％3％5％ 溴系阻燃剂12％10％21％15％ 阻燃协效剂3％521％3％ 氮磷系无卤阻燃剂
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30％石英纤维 5％8％10％ 抗氧剂 0.5％0.6％1％0.1％润滑剂 0.3％0.5％1％0.2％成核剂0.1％0.2％0.4％0.5％ 60.表2实施例和对比例的阻燃聚丙烯材料的测试数据
61.[0062][0063]
从表1可以看出，对比例1的材料为目前市场上通用的阻燃聚丙烯材料，采用普遍的配方及加工工艺，平行对比材料的力学性能、阻燃性能、透毫米波性能，从表2可以看出，实施例1-4的力学性能、阻燃性能、透毫米波性能均有明显优势。
[0064]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。