纤维水镁石增强、抗静电、阻燃多功能母料 本发明是一种具有增强、阻燃、抗静电的多功能母料,属于化工新材料领域。
多功能母料属于高分子加工母料中的一种,是将几种材料通过机械或化学方法制成一定形状的颗粒(球状、粒状或片状),以改善材料的性质(如阻燃、增强、抗静电等)便于高分子材料的成型加工,提高产品的性能,以满足建筑、通讯、电缆等对高分子材料的特殊要求。
为赋予高分子材料无毒、安全、清洁阻燃性,曾用粉末状Mg(OH)2、Al2(OH)3做无卤阻燃组份,但强度要降低,采用高分子表面活性剂处理的纤维水镁石,即可以阻燃又能达到增强目的,同时赋予材料抗静电、抗冲击等多种功能。
纤维水镁石是一种纤维状氢氧镁石,其纤维洁白、易劈分、出绒率高,属非石棉矿物,是一种新开发的化工新材料,非致癌物质。
纤维水镁石高分子填充母料主要成分为Mg(OH)2。Mg(OH)2是一种无毒的无机阻燃剂,具有低腐蚀性,良好的消烟性。其阻燃机理是在吸热分解同水分并变成蒸汽过程中,吸收大量的热,抑制温度的上升。水蒸汽还能稀释可燃气体和黑烟。
Mg(OH)2脱水分解温度为300℃,比ATH高100℃左右,其消烟性高于ATH。
Mg(OH)2达30%时有明显的消烟作用。为了保持纤维的最大的长径比和避免小的尘埃在空气中飞扬,本发明采用高压水力粉碎机湿法粉碎。经初加工之纤维水镁石,筛除非纤维矿石,从中分离出松散的纤维。在罐中用含有阴离子表面活性剂之热水中浸润24小时,使纤维在水中充分松解。打浆时,由于纤维中心和对面都充满了负离子,在同性电荷斥力和机械力作用下,纤维充分松解。该表面活性剂经交联附着于纤维上,成为复合材料的抗静电组分。抗静电功能来之于其本身的强亲水基团-COONa和亲水基团-CONH2。
将经浸润之纤维喂入高压水力粉碎机。压力水流通过加料喷射器被喷入粉碎室喷射高速水流,使纤维间产生激烈的碰撞、磨擦,从而拆解成极细的绒毛。细粒径的纤维上浮。当纤维被拆解到分级径以下时,即上浮随水流流出。增加水位高度,可获得更细之级分。
用抄纸机将分散的纤维抄成0.05-0.20mm厚的纤维纸。抄纸时,往水中加少量的二价以上的金属盐,例如AlCl3使纤维疏水。纤维用硅烷偶联剂活化。
与纤维水镁石纸复合的热塑性树脂,例如HDPE,接枝MAH,以改善纤维与基体的界面。接枝在反应挤出机中进行。经接枝使之HDPE通过窄逢机头呈薄膜状态,经双辊压延机挤压涂布在纤维纸上。熔融状态地树脂在热的两辊压延机的挤压力下渗入到纤维纸的缝隙中与纤维纸层合。
纤维所占比例通常在30-70%之间,当纤维比例达到4U%以上时,复合材料即能自熄。
纤维水镁石机械力学性能如同石棉,其抗拉强度和弹性模量都非常良好。纤维直径甚小,约30nm。纤维柔顺,可以深加工而不会使长径比明显减少。纤维在抄纸过程中,在表面活性剂溶液中,直至被拆散为微观尺寸仍保持较大的长径比。
层合也不会使纤维长径比有较大的损害。
对于纤维增强材料,若纤维长径比小于临界尺寸时,则其在应力作用下从基体上解脱,因而复合材料的强度较低。当纤维长径比大于临界长度时,母料中基体与纤维之间的粘合不致在应力作用下脱出,直至纤维断裂,因而材料性能较高。
经层合之复合材料重叠压实,用切粒机切粒,即成为予混料。予混料用双螺杆挤出机造粒,即成为模塑料,可用以挤出和模塑制品,具有阻燃和增强的双重功能。
实施例1
PP1300 60份,纤维40份,CPE7份,以N-N间苯基双马来酰亚胺作交联助剂,经用双螺杆造粒,抗拉强度可达70Mpa,维卡转化点160℃,简支梁冲击强度7KJ/M2,氧指数26。
实施例2
HDPE7750 60份,纤维40份,接枝MAH。
增强料抗拉强度52Mpa,维卡软化点135℃,氧指数26。
实施例3
PVC100份,纤维含量30份,CPE7份,ACR4份,抗拉强度70Mpa,氧指数35。