本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)是一種生物可降解聚合物，由于聚乳酸來源豐富，價格低廉，而且具有良好的力學(xué)性能，越來越多的專家學(xué)者對聚乳酸的研究與應(yīng)用非常感興趣。但是聚乳酸材料熱穩(wěn)定性差，易燃燒，且燃燒時熔滴現(xiàn)象嚴重，限制聚乳酸在電子產(chǎn)品、汽車內(nèi)飾件、電子電力設(shè)備、交通等有阻燃要求領(lǐng)域的應(yīng)用，因此需要對其進行阻燃改性；由于人們對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，普通的短玻纖增強聚乳酸材料的性能不能滿足要求，長玻纖增強聚乳酸具有高強度、高模量、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能可以滿足人們對高性能追求；當今社會，隨著人們的安全意識提高，以及國家的環(huán)保理念不斷加強，因此，使用無鹵阻燃劑制備阻燃材料是非常重要的課題。由于無鹵阻燃劑易分解，而且直接將阻燃劑添加到基體樹脂中會導(dǎo)致熔體粘度增加，使阻燃劑與樹脂混合熔體無法完成對玻璃纖維的浸漬。目前，傳統(tǒng)的無鹵阻燃長玻纖增強復(fù)合材料方法有兩種，一種是兩步法(即：首先分別制備阻燃母粒和長纖維增強母粒，然后混合均勻進行注塑)，另一種是一步包覆法(即：首先制備長玻纖增強熱塑性樹脂料條，然后再將阻燃劑與基體樹脂混合熔體包覆在長玻纖增強熱塑性樹脂料條上，從而獲得無鹵阻燃長玻纖增強熱塑性復(fù)合材料)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：提供一種無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，它實現(xiàn)的技術(shù)效果是一步浸漬法制備無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，制備方法工藝簡單，阻燃劑分散均勻，制備能耗少，而且環(huán)保性好，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，按重量份數(shù)計算，包括30～60份聚乳酸，20～40份玻璃纖維，8～10份DIDOPO、0.5份抗氧劑、3～5份相容劑、5～10份增韌劑、3～5份三嗪成炭劑、1～5份協(xié)效劑及0.02～0.1份過氧化二異丙苯為制備原料。
所述的阻燃劑DIDOPO為苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物；DIDOPO的熔融溫度為180℃，分解溫度為360℃，熔融流動性優(yōu)異；DIDOPO結(jié)構(gòu)式為：
所述的抗氧劑為抗氧劑AS4500。
所述的相容劑為SAG-008。
所述的增韌劑為POE-g-GMA或TPU。
所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，按上述重量份數(shù)，分別取聚乳酸、DIDOPO、三嗪成炭劑、增韌劑以及協(xié)效劑干燥備用；取干燥后的各組分與抗氧劑、相容劑及過氧化二異丙苯混合均勻，進行共混擠出，加工溫度為：185-205℃，通過浸漬流道對玻璃纖維進行浸漬，浸漬溫度為220-240℃，經(jīng)過冷卻、牽引、切粒后，制成粒徑為8～12mm的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹脂，添加季磷鹽插層改性蒙脫土作為協(xié)效劑，季磷鹽插層改性蒙脫土不但可以對無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的阻燃性產(chǎn)生正協(xié)效，而且還對無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生正協(xié)效；以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物作為相容劑，該相容劑增強基體樹脂與纖維之間的結(jié)合力；阻燃劑DIDOPO熔融溫度低(180℃)，并且分解溫度高(360℃)，可進行加工溫度區(qū)域選擇范圍廣，而且DIDOPO的熔融流動性極好；并采用一步浸漬法制備無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，即直接將阻燃劑與基體樹脂等進行混合均勻擠出混合熔體，連續(xù)玻璃纖維浸漬于混合熔體，經(jīng)冷卻、牽引、切粒獲得成品，該方法工藝簡單，阻燃劑分散均勻，阻燃效果優(yōu)異，制備能耗減少，而且制得的產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)異。
具體實施方式
本發(fā)明的實施例1：無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，按重量份數(shù)計算，包括45份聚乳酸，30份玻璃纖維，8份DIDOPO、0.5份抗氧劑、4份相容劑、8份增韌劑、4份三嗪成炭劑、1份協(xié)效劑及0.08過氧化二異丙苯為制備原料；所述的阻燃劑為DIDOPO(苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)。所述的抗氧劑為抗氧劑AS4500；所述的相容劑為SAG-008；所述的增韌劑為POE-g-GMA；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，具體制備方案是按上述重量份數(shù)，分別取聚乳酸、DIDOPO、三嗪成炭劑、增韌劑以及協(xié)效劑干燥備用；取干燥后的聚乳酸、DIDOPO、三嗪成炭劑、增韌劑及協(xié)效劑與抗氧劑、相容劑及過氧化二異丙苯混合均勻，進行共混擠出，加工溫度為：185-205℃，通過浸漬流道對玻璃纖維進行浸漬，浸漬溫度為230℃，，冷卻后、牽引、切粒成8～12mm的顆粒，獲得無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料。
實施例2：無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，按重量份數(shù)計算，包括30份聚乳酸，40份玻璃纖維，10份DIDOPO、0.5份抗氧劑、3份相容劑、10份增韌劑、5份三嗪成炭劑、1份協(xié)效劑及0.02份過氧化二異丙苯為制備原料；所述的阻燃劑為DIDOPO；所述的抗氧劑為抗氧劑AS4500；所述的相容劑為SAG-008；所述的增韌劑為TPU；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
制備方法同實施1。
實施例3：無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，按重量份數(shù)計算，包括60份聚乳酸，20份玻璃纖維，7.5份DIDOPO、0.5份抗氧劑、5份相容劑、5份增韌劑、3份三嗪成炭劑、1份協(xié)效劑及0.1份過氧化二異丙苯為制備原料；所述的阻燃劑為DIDOPO；所述的抗氧劑為抗氧劑AS4500；所述的相容劑為SAG-008；所述的增韌劑為POE-g-GMA；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
制備方法同實施1。
對比例1：無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，按重量份數(shù)計算，包括60份聚乳酸，20份玻璃纖維，7.5份DIDOPO、0.5份抗氧劑、5份相容劑、5份增韌劑、3份三嗪成炭劑、1份協(xié)效劑及0.1份過氧化二異丙苯為制備原料；所述的阻燃劑為DIDOPO(苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)。所述的抗氧劑為抗氧劑AS4500；所述的相容劑為SAG-008；所述的增韌劑為POE-g-GMA；所述的協(xié)效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法(浸漬包覆法)：分別取30份聚乳酸及5份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑與0.5份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為185-215℃，浸漬溫度230℃，將擠出的熔體通過浸漬流道對20份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取30份聚乳酸、8份無鹵阻燃劑、3份三嗪成炭劑、將上述干燥后的物料與0.5份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻后加入擠出機中，在擠出時將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8～12mm的顆粒，獲得獲得無鹵阻燃長纖維增強聚乳酸復(fù)合材料。
對比例2：無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料，按重量份數(shù)計算，包括45份聚乳酸，30份玻璃纖維，8份DIDOPO、0.5份抗氧劑、4份相容劑、8份增韌劑、4份三嗪成炭劑及0.08過氧化二異丙苯為制備原料；所述的阻燃劑為DIDOPO(苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)。所述的抗氧劑為抗氧劑AS4500；所述的相容劑為SAG-008；所述的增韌劑為POE-g-GMA。
制備方法同實施1。
主要性能測試：生產(chǎn)出的產(chǎn)品按照標準制成標準測試樣條，進行各項測試，其性能測試結(jié)果如表1所示。
表1
根據(jù)表1可以得知，采用本發(fā)明的技術(shù)方案所制備得到的樣品，其綜合力學(xué)性能都較高，而且阻燃性能都為V0級。所制備得到材料阻燃性能可以達到V0級別。本發(fā)明實施例三采用一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料與對比例1采用的浸漬包覆法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料相比，實施例三的一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的拉伸強度、懸臂梁缺口沖擊強度、彎曲強度等都比對比例1中的性能高，且實施例三的一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的阻燃性能為V0級，對比例1的浸漬包覆法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的阻燃性能為V1級，這是由于本發(fā)明直接采用一步浸漬法制備無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的阻燃劑在基體熔體中分散均勻，使復(fù)合材料的阻燃性能優(yōu)異。本發(fā)明實施例一采用一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料與對比例2同為采用一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料相比，對比例2中沒有加入?yún)f(xié)效劑，對比例2的無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料拉伸強度、彎曲、沖擊性能和阻燃性性能都沒有實施例一的好，這表明，實施例一中加入?yún)f(xié)效劑不但對無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生正協(xié)效，而且對無鹵阻燃長玻纖增強聚乳酸復(fù)合材料的阻燃性能產(chǎn)生正協(xié)效。