專利名稱：堿式硫酸鎂晶須增強pp材料性能的方法及產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
一種制取PP基復合材料的方法及產(chǎn)品。
背景技術：
堿式硫酸鎂粉劑是一種性能優(yōu)良的無機阻燃添加劑，將其加入到PP基體材 料中可明顯起到抑煙、阻燃環(huán)保作用，所制成的復合材料具有較好的耐熱及防
火性能。如能應用于電線、電纜外絕緣材料，可有效預防火災發(fā)生；在家電、 家具、建材等行業(yè)單獨使用，是一種價格低廉、性能優(yōu)良、應用廣泛的新材料。 但是普通顆粒或片狀堿式硫酸鎂粉體最為添加劑使用未必能收到理想的效果。 其主要原因在于，粉劑添加數(shù)量較少時阻燃效果并不顯著，添加數(shù)量較大如達 到30份以上時阻燃效果顯著卻又明顯降低了復合材料的力學性能，無法實現(xiàn)更 廣泛的使用。
堿式硫酸鎂晶須(MgSCV5Mg(OH)2.H20)是一種具有較大長徑比的單晶纖 維狀材料。采用堿式硫酸鎂晶須為添加劑，加入到PP基材料中，以此尋求能夠 明顯改善PP材料性能的晶須最佳加入量及其加入方法，并制造出相應的復合材 料帝lj品。

發(fā)明內(nèi)容
堿式硫酸鎂晶須材料加入到PP材料中具有阻燃、抑煙和抗拉增強的多重作 用。這是因為較大長徑比的晶須材料加入到PP中后能夠均勻的分布在PP材料 中，當材料受熱達到260度以上時，堿式硫酸鎂晶須首先分解釋放結晶水，減 緩材料溫度提高速度，避免材料燃燒，進而起到了阻燃作用。另外，從晶須增 強材料的機理分析認為加入晶須制成的復合材料在拉伸過程中，經(jīng)歷了一個
塑性變形、界面解離和脆斷的過程。由于晶須為單晶體，具有較高的彈性模量， 復合材料承受外力經(jīng)歷了一定的塑性變形之后，晶須開始承擔和吸收大部分外 來作用力，通過晶須傳導使其對于基體的作用力大為減弱，在一定的范圍內(nèi)， 基體中的晶須增多且分布的越均勻，晶須所承受和消耗的作用力越大，因此復
3合材料的拉伸強度也會逐漸加大。當拉應力達到足夠大時，復合材料表面及其 內(nèi)部會出現(xiàn)諸多微小裂紋并向多個方向擴展，當裂紋擴展到晶須所在位置時， 因晶須彈性模量極高，裂紋一般難以穿過晶須繼續(xù)按原來的方向擴展，裂紋發(fā) 生偏轉致使局部作用力改變了方向，進一步消耗作用能量。偏轉后的裂紋因擴 展路徑的增長需要消耗更多的能量，這些因素都導致材料拉伸強度的增加。
本方法所使用的堿式硫酸鎂晶須的直徑3.(^m,長徑比S0以上，純度為 95%以上。所使用的PP材料為市場普遍出售的粉末狀原料。PP材料與堿式硫酸 鎂晶須按照以下方法進行混煉制得復合材料
1,原料比例。本項發(fā)明方法中當PP基料的質量為100份時，堿式硫酸鎂 晶須的加入質量比例為20 50份，如在質量為IOO份PP基料中晶須加入質量為 20份時，簡稱晶須加入量為20份；
2,混煉工藝。將混煉機預熱到160~200 "C度，然后加入PP基料攪拌熔融 10-15 min，再按比例加入堿式硫酸鎂晶須進行混合熔煉，混煉攪拌轉速25r/min， 混煉時間10-20min，然后冷卻并制成顆粒狀PP基堿式硫酸鎂晶須復合材料，供 企業(yè)制作各種零部件使用。
上述復合材料也可以通過雙螺桿擠出機進行擠壓成型，具體方法是在PP基 料中按前述比例加入堿式硫酸鎂晶須，經(jīng)充分混勻后放入到雙螺桿擠出機中混 煉，并制成顆粒狀復合材料。
發(fā)明效果
l.發(fā)明人將復合材料按照國標制成標準試樣，利用GRJ-10型微機控制電子 萬能材料實驗機對所得復合材料試樣進行力學性能測試。測試該種復合材料的 拉伸強度、斷裂伸長率、彈性模量等項力學性能指標，發(fā)現(xiàn)比基體材料都有明 顯提高。另外材料的燃燒性能明顯下降，可以達到V-1級阻燃性能。
2發(fā)明人將復合材料試樣置于液氮中冷卻2min后迅速脆斷，利用S-3400N 型高分辨率掃描電子顯微鏡觀察復合材料斷口 ，從中看到在晶須用量在20份~50 份的條件下，晶須能夠比較均勻的分散于基料中，且長徑比保持較好。由此可 見，正是由于晶須在基體材料中的均勻分布，才使復合材料的力學性能得到明 顯的改善。
堿式硫酸鎂晶須是PP基料較為理想的阻燃增強添加劑，其最大添加量為40份時，不僅使復合材料具有良好的阻燃、抑煙環(huán)保性能，還能使拉伸強度、彈 性模量和材料尺寸穩(wěn)定性大幅提高，由此制得的復合材料是一種具有很好應用 前景的新材料，值得在各相關領域作為功能性基礎材料廣泛推廣使用。
具體實施例方式
.實施例
本項申請的發(fā)明創(chuàng)造已經(jīng)進行了具體實施，其中在按質量計在100份PP基 體材料中，堿式硫酸鎂晶須的加入量為40份，混煉的溫度為170°C，混煉時間 為10分鐘。所得復合材料經(jīng)檢測，拉伸強度提高了 62.43%，彈性模量提高了 52.38%，斷裂伸長率降低到純PP基料指標的15.09% ，氧指數(shù)為22.7。
權利要求
1. 一種制取PP基復合材料的方法，方法中以普通的PP材料為基料，以堿式硫酸鎂粉劑為添加劑，其特征在于加工時混煉機預熱到160～200℃，然后加入PP基料攪拌熔融10-15min，再按比例加入堿式硫酸鎂晶須進行混合熔煉，混煉攪拌轉速5～30r/min，經(jīng)10～20min混煉后自然冷卻制成PP基堿式硫酸鎂晶須復合材料。
2. 根據(jù)權利要求1所說的一種制取PP基復合材料的方法，其特征在于 方法中所說的按比例加入堿式硫酸鎂晶須是指按質量份數(shù)計當PP基料的質量為 100份時，堿式硫酸鎂晶須的加入質量比例為20~50份。
3. —種含有堿式硫酸鎂的PP基復合材料，其特征在于堿式硫酸鎂粉劑 為晶須材料，晶須直徑^1.0^im，長徑比SO,堿式硫酸鎂晶須在復合材料中的含 量按質量份數(shù)計當PP基料的質量為100份時，所加入的堿式硫酸鎂晶須質量比 例為20-50份。
全文摘要
本項申請為一種制取PP基復合材料的方法及產(chǎn)品。方法中以普通的PP材料為基料，以堿式硫酸鎂為添加劑，在一定的工藝條件下基料與添加劑按20-50份的質量比例進行混煉，制成PP基堿式硫酸鎂晶須復合材料。方法中使用的堿式硫酸鎂晶須直徑≤1.0μm，長徑比≥50；所制得的復合材料與純的PP材料相比具有很好的阻燃、抑煙性能，材料的抗拉強度和彈性模量都有明顯提高。
文檔編號C08J3/20GK101508787SQ20091001063
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權日2009年3月10日
發(fā)明者姜玉芝, 鄧子玉 申請人:沈陽理工大學