【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，属于复合材料。
技术介绍
1、聚丙烯(pp)是目前最常用的塑料之一，具有高韧性、抗冲击性能好、密度低、易加工、耐化学性能好等优点，广泛应用家用电器、包装用品、家具、农用制品、建筑制品、汽车制造等领域。然而相对于工程塑料，聚丙烯的力学性能还是存在较大差距，此外聚丙烯的极限氧指数也在极易燃范围内，且燃烧速度快，所以在日常的使用中存在很大的安全隐患。为了能够适应各种工作环境的要求，不断提高材料的特种性能是目前复合材料的发展趋势，因此，需要对聚丙烯(pp)进行改性，使聚丙烯不仅拥有良好的力学性能，也能使耐火阻燃性能得到提高。
2、目前，聚丙烯耐火阻燃改性复合材料中常见的制备方法通常都为共混法，但此方法为机械结合方法，由于纤维与基体的相容性较差、表面过于光滑等因素，可能导致材料内部出现少量空隙或附着力差，从而导致材料在力学性能测试时部分区域受力不均匀，进而大大降低材料的力学性能和阻燃性能，所以常对纤维进行改性处理。但常见的改性方法达不到目前大部分行业的要求，所以需要提供一种新颖的复合材料的改性方法。
技术实现思路
1、针对目前聚丙烯易燃烧、相对其他工程塑料强度较低、纤维与基体材料相容性较差等缺点等问题，本专利技术提出一种耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法及应用，本专利技术采用复合硅烷偶联剂改性氢氧化铝和三氧化二锑制备得到复合浆料；复合浆料与十溴二苯乙烷混合改性得到复合阻燃剂，复合浆料对短切玄武岩纤维改性
2、一种耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，具体步骤如下：
3、将复合阻燃剂、改性玄武岩纤维、聚丙烯颗粒和氯化石蜡混合均匀，然后经挤出机挤出制粒得到耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料颗粒；
4、所述复合阻燃剂的制备方法，具体步骤为：
5、s11.将硅烷偶联剂kh550和硅烷偶联剂kh560加入到无水乙醇-去离子水混合溶剂中，混合均匀得到复合硅烷偶联剂溶液；
6、s12.将氢氧化铝、三氧化二锑、复合硅烷偶联剂溶液混合均匀，球磨改性得到复合浆料；
7、s13.将复合浆料加入到十溴二苯乙烷中搅拌混匀，在温度70～90℃下改性处理至无溶剂残留得到复合阻燃剂；
8、所述改性玄武岩纤维的制备方法，具体步骤为：
9、s21.将硅烷偶联剂kh550和硅烷偶联剂kh560加入到无水乙醇-去离子水混合溶剂中，混合均匀得到复合硅烷偶联剂溶液；
10、s22.将氢氧化铝、三氧化二锑、复合硅烷偶联剂溶液混合均匀，球磨改性得到复合浆料；
11、s23.将复合浆料加入到短切玄武岩纤维中混合均匀，在温度70～90℃下改性处理30～60min，自然风干，再置于温度90～120℃下偶联反应1～2h，得到改性玄武岩纤维。
12、以重量份数计，复合阻燃剂35～45份、改性玄武岩纤维20～25份、聚丙烯颗粒130～150份、氯化石蜡1～3份。
13、优选的，所述挤出机挤出速率为40～60mm/s，挤出机一区温度为180～185℃，二区温度为175～180℃，三区温度为170～175℃，一区温度＞二区温度＞三区温度。
14、优选的，所述复合阻燃剂的制备方法中，步骤s11.硅烷偶联剂kh550与硅烷偶联剂kh560的质量比为3:1～5:2，无水乙醇-去离子水混合溶剂中无水乙醇的质量分数为90～95％，复合硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的总质量浓度为4～7％。
15、优选的，所述复合阻燃剂的制备方法中，步骤s12.复合浆料中氢氧化铝和三氧化二锑的总质量与复合硅烷偶联剂的质量比为1～4:1～5。
16、优选的，所述复合阻燃剂的制备方法中，氢氧化铝、三氧化二锑与十溴二苯乙烷的质量比为1～5:10～15:25～35。
17、优选的，所述改性玄武岩纤维的制备方法中，步骤s21.硅烷偶联剂kh550与硅烷偶联剂kh560的质量比为3:1～5:2，无水乙醇-去离子水混合溶剂中无水乙醇的质量分数为90～95％，复合硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的总质量浓度为4～7％。
18、优选的，所述改性玄武岩纤维的制备方法中，步骤s22.复合浆料中氢氧化铝和三氧化二锑的总质量与复合硅烷偶联剂的质量比为1～4:1～5。
19、优选的，所述改性玄武岩纤维的制备方法中，步骤s23.氢氧化铝、三氧化二锑与短切玄武岩纤维的质量比为1～5:10～15:15～20；短切玄武岩纤维长度为6～8mm，直径为10～13μm。
20、优选的，所述氢氧化铝的粒径为0.1～0.5μm，三氧化二锑的粒径为0.1～0.5μm。
21、复合阻燃剂的制备原理：由于三氧化二锑和氢氧化铝表面含有少量的羟基，因而与有机高聚物相容性较差，不仅影响其阻燃性能和机械性能，还影响制备过程中的用量成本，经过硅烷偶联剂改性后，表面能连接一层有机硅醇基团，从而实现与十溴二苯乙烷更好的结合。
22、改性玄武岩纤维的制备原理：通过使用偶联剂改性后的三氧化二锑和氢氧化铝包覆到玄武岩纤维表面，改性过后的三氧化二锑和氢氧化铝表面的硅醇基团会与玄武岩纤维表面的si-oh基团结合，形成si-o-si键或氢键，从而实现对玄武岩纤维的表面改性。
23、
24、本专利技术的有益效果是：
25、(1)本专利技术由氢氧化铝、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、氯化石蜡、玄武岩纤维、聚丙烯为原料制备耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料颗粒，以聚丙烯为基体材料，改性玄武岩纤维为增强阻燃材料，加入由无机阻燃剂和有机阻燃剂组合的复合阻燃剂，提升力学性能的同时，还能解决聚丙烯易燃的问题；
26、(2)本专利技术十溴二苯乙烷、三氧化二锑能与氢氧化铝发生协同作用，在燃烧时在较宽范围内生产sbx3，能有效捕捉燃烧时产生的自由基，氢氧化铝能有效地降低燃烧时的温度使sbx3更易生成，极大提高材料的阻燃性能，降低溴化物的使用，减少对环境的污染；
27、(3)本专利技术使用复合硅烷偶联剂改性的氢氧化铝和三氧化二锑包覆改性玄武岩纤维，使其在纤维表面发生硅氧键结合提高玄武岩纤维和聚丙烯的相容性，能增强玄武岩纤维的表面粗糙程度，增大材料的力学性能；改性玄武岩纤维均匀分散在复合材料中，可有效防止材料因外界冲击而产生的损伤情况；
28、(4)本专利技术制备工艺简单，制备成本低，适合工业化生产，且耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料制成的板件极限抗拉强度较基体材料提升173％，ul-94阻燃等级达到v-0级。
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1.一种耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：以重量份数计，复合阻燃剂35～45份、改性玄武岩纤维20～25份、聚丙烯颗粒130～150份、氯化石蜡1～3份。
3.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：挤出机挤出速率为40～60mm/s，挤出机一区温度为180～185℃，二区温度为175～180℃，三区温度为170～175℃，一区温度＞二区温度＞三区温度。
4.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合阻燃剂的制备方法中，步骤S11.硅烷偶联剂KH550与硅烷偶联剂KH560的质量比为3:1～5:2，无水乙醇-去离子水混合溶剂中无水乙醇的质量分数为90～95％，复合硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的总质量浓度为4～7％。
5.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合阻燃剂的制备方法中，步骤S1
6.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合阻燃剂的制备方法中，氢氧化铝、三氧化二锑与十溴二苯乙烷的质量比为1～5:10～15:25～35。
7.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性玄武岩纤维的制备方法中，步骤S21.硅烷偶联剂KH550与硅烷偶联剂KH560的质量比为3:1～5:2，无水乙醇-去离子水混合溶剂中无水乙醇的质量分数为90～95％，复合硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的总质量浓度为4～7％。
8.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性玄武岩纤维的制备方法中，步骤S22.复合浆料中氢氧化铝和三氧化二锑的总质量与复合硅烷偶联剂的质量比为1:4～1:5。
9.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性玄武岩纤维的制备方法中，步骤S23.氢氧化铝、三氧化二锑与短切玄武岩纤维的质量比为1～5:10～15:15～20；短切玄武岩纤维长度为6～8mm，直径为10～13μm。
10.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/PP复合材料的制备方法，其特征在于：氢氧化铝的粒径为0.1～0.5μm，三氧化二锑的粒径为0.1～0.5μm。
...【技术特征摘要】
1.一种耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，其特征在于：以重量份数计，复合阻燃剂35～45份、改性玄武岩纤维20～25份、聚丙烯颗粒130～150份、氯化石蜡1～3份。
3.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，其特征在于：挤出机挤出速率为40～60mm/s，挤出机一区温度为180～185℃，二区温度为175～180℃，三区温度为170～175℃，一区温度＞二区温度＞三区温度。
4.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合阻燃剂的制备方法中，步骤s11.硅烷偶联剂kh550与硅烷偶联剂kh560的质量比为3:1～5:2，无水乙醇-去离子水混合溶剂中无水乙醇的质量分数为90～95％，复合硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的总质量浓度为4～7％。
5.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤维/pp复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合阻燃剂的制备方法中，步骤s12.复合浆料中氢氧化铝和三氧化二锑的总质量与复合硅烷偶联剂的质量比为1:3～1:5。
6.根据权利要求1所述耐温阻燃改性玄武岩纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：严继康，廖俊杰，杜凌，赵建华，王彪，郭润杰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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