專利名稱：：一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法。
背景技術：
：隨著化石資源(如石油、煤炭)的日益枯竭以及由于石油基制品的大量使用所導致的白色污染日益嚴重，人們發(fā)現(xiàn)只有利用可再生資源生產(chǎn)可以滿足人們需要的環(huán)保產(chǎn)品，實現(xiàn)自然資源的循環(huán)利用，人類社會才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。正是出于對能源問題和環(huán)境問題的考慮，可生物降解的可再生聚酯材料逐漸成為人們關注的焦點。聚乳酸作為一種脂肪族聚酯，它是以可再生的生物質(zhì)資源(淀粉等)而非石油資源為原料合成的生物基高分子，其不僅擺脫了對石油資源的依賴，且其生產(chǎn)制造過程給環(huán)境帶來的負荷小，再加之其具有一定的機械性能和良好的熱塑性、可堆肥性，尤其是具有可完全降解性及原料來源可再生性，更使其受到人們的廣泛關注，目前已經(jīng)被成功應用于汽車內(nèi)飾、紡織、機械配件、醫(yī)學等領域。但是，由于聚乳酸的結(jié)晶速度慢，結(jié)晶度低，加工后幾乎是無定型聚合物，導致聚乳酸產(chǎn)品在溫度高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(60°C)時極易變形，尺寸穩(wěn)定性很差；同時由于聚乳酸大分子鏈是由C、H、0三種元素所組成，其極限氧指數(shù)只有21，使得聚乳酸與其他高分子一樣易于燃燒。這些因素都大大限制了聚乳酸材料在汽車、電子和航空等領域的應用。因此，開發(fā)具有良好耐熱性能、阻燃性能、力學性能和降解性能的聚乳酸復合材料，是其可應用于對耐熱、阻燃和力學性能要求苛刻的航空、汽車和電子等領域亟待解決的問題?，F(xiàn)有技術中，如發(fā)明名稱為“一種天然纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方法”專利(專利號=200710171660.6)所公開的技術方案，是一種利用天然纖維對對聚乳酸進行增強阻燃改性方法，但利用玻璃纖維進行聚乳酸的增強阻燃改性尚屬空白。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，能夠有效實現(xiàn)利用玻璃纖維進行聚乳酸的增強阻燃改性。實現(xiàn)本發(fā)明目的技術方案一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于步驟一將玻璃纖維用硅烷偶聯(lián)劑進行改性處理；步驟二將聚乳酸和阻燃劑進行真空干燥；步驟三將干燥后的聚乳酸和阻燃劑與增塑劑、增容劑、抗氧劑混合均勻后，在雙螺桿擠出機中進行反應，得到阻燃聚乳酸；步驟四將前述阻燃聚乳酸與前述改性玻璃纖維加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工。硅烷偶聯(lián)劑的濃度為0._1%。聚乳酸、阻燃劑、增塑劑、增容劑和抗氧劑各成分所占的重量份數(shù)為，聚乳酸60-95，阻燃劑3-18，增塑劑1-10，增容劑1_10，抗氧劑0.1_2。步驟四中阻燃聚乳酸與改性玻璃纖維的重量比為91-11。步驟三中雙螺桿擠出機的運行參數(shù)為，螺桿轉(zhuǎn)速為15rpm-180rpm，擠出溫度為1500C-190°C。步驟四中雙螺桿擠出機的運行參數(shù)為，螺桿轉(zhuǎn)速為35rpm-200rpm，擠出溫度為1600C-200"C。玻璃纖維的長徑比為5-30。聚乳酸重均分子量為3-30萬。硅烷偶聯(lián)劑可以為Y-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、β_(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，Ν-(β-氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷或Y-甲基巰基丙基三甲氧基硅烷。阻燃劑可以為亞磷酸三苯酯、聚磷酸銨、蜜胺、磷酸三苯酯、磷酸鹽、氰尿酸三聚氰胺、氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、硼酸鋅、季戊四醇、蒙脫土其中的一種，或前述幾種的組合。增塑劑可以為鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬酸三丁酯、乙?；瘷幟仕崛阴セ蚣柞０芬阴；瘷幟仕崛□ァＴ鋈輨┛梢詾榫奂簝?nèi)酯、聚羥基脂肪酸酯或環(huán)氧樹脂?？寡鮿┛梢詾樗?β-(3，5二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯，β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯或硫代二丙酸二月桂酯。本發(fā)明具有的有益效果本發(fā)明利用玻璃纖維復合進行聚乳酸改性，既可以起到增強材料力學性能的作用，同時由于玻璃纖維不可燃，因而又可以有效改善復合材料的阻燃性能，大大拓寬了聚乳酸的應用范圍，并且改性材料在自然界中可完全降解，無有毒物質(zhì)排放，更加環(huán)保。具體實施例方式實施例一(1)將長徑比為5的玻璃纖維浸泡在濃度為0.的硅烷偶聯(lián)劑(選用Y-氨丙基三乙氧基硅烷)的水溶液中5小時后，進行干燥處理，得到表面改性的相容性玻璃纖維。(2)將聚乳酸(聚乳酸重均分子量為10萬)、阻燃劑(選用亞磷酸三苯酯)分別在30°C下干燥24小時去除水分。(3)將步驟(2)得到的處理后的聚乳酸和阻燃劑與增塑劑(選用鄰苯二甲酸二辛酯)、增容劑(選用聚羥基脂肪酸酯)、抗氧劑(選用四(β-(3，5二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯)按照重量份數(shù)分別為95、3、1、1、0.1的比例，在高速共混機中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機中進行反應，產(chǎn)物經(jīng)冷卻，切粒，烘干得到阻燃聚乳酸母粒，其中螺桿轉(zhuǎn)速為180rpm，擠出溫度150°C。(4)將步驟(3)得到的阻燃聚乳酸與步驟(1)的得到的處理后的玻璃纖維先后加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工，得到增強耐熱的阻燃聚乳酸/玻璃纖維復合材料，其中阻燃聚乳酸和玻璃纖維的重量比為91，螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出溫度為160°C。阻燃性UL94V實驗UL94V規(guī)格將長127毫米、寬12.7毫米、厚1.6毫米的實驗片垂直放置，經(jīng)測試爐點火10秒，之后移去火焰，測定實驗片著火的自熄時間。其次，火焰熄滅的同時立即點火10秒鐘，同樣測試火焰自熄時間。同時考察落下的火種能否點燃脫脂棉。通過第一次和第二次的著火的時間和脫脂棉著火的有無來評價材料燃燒等級。燃燒等級V0級最高，其次分別為V-l、V-2。實施例二(1)將長徑比為10的玻璃纖維浸泡在濃度為0.3%的硅烷偶聯(lián)劑(選用氨丙基三乙氧基硅烷)的水溶液中5小時后，進行干燥處理，得到表面改性的相容性玻璃纖維。(2)將聚乳酸(聚乳酸重均分子量為10萬)、阻燃劑(選用氫氧化鎂)分別在45°C下干燥18小時去除水分。(3)將步驟(2)得到的處理后的聚乳酸和阻燃劑、增塑劑(選用聚乙二醇)、增容劑(選用聚己內(nèi)酯)、抗氧劑(選用(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯)按照重量份數(shù)分別為85、8.5、3、3、0.5的比例，在高速共混機中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機中進行反應，產(chǎn)物經(jīng)冷卻，切粒，烘干得到阻燃聚乳酸母粒。其中螺桿轉(zhuǎn)速為120rpm，擠出溫度165°C。(4)將步驟(3)得到的阻燃聚乳酸與步驟(1)的得到的處理后的玻璃纖維先后加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工，得到增強耐熱的阻燃聚乳酸/玻璃纖維復合材料，其中阻燃聚乳酸和玻璃纖維的重量比為31，螺桿轉(zhuǎn)速為135rpm，擠出溫度為175°C。阻燃性UL94V實驗與實施例一相同。實施例三(1)將長徑比為20的玻璃纖維浸泡在濃度為0.7%的硅烷偶聯(lián)劑(選用[N-⑶-氨基乙基)-Y氨基丙基三甲氧基硅烷])的水溶液中5小時后，進行干燥處理，得到表面改性的相容性玻璃纖維。(2)將聚乳酸(聚乳酸重均分子量為10萬)、阻燃劑(選用磷酸三辛酯)分別在60°C下干燥10小時去除水分。(3)將步驟(2)得到的處理后的聚乳酸和阻燃劑與增塑劑(選用鄰苯二甲酸二乙酯)、增容劑(選用環(huán)氧樹脂)、抗氧劑(選用(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯)按照重量份數(shù)分別為75、12、6、6、1的比例，在高速共混機中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機中進行反應，產(chǎn)物經(jīng)冷卻，切粒，烘干得到阻燃聚乳酸母粒，其中螺桿轉(zhuǎn)速為60rpm，擠出溫度175°C0(4)將步驟(3)得到的阻燃聚乳酸與步驟(1)的得到的處理后的玻璃纖維先后加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工，得到增強耐熱的阻燃聚乳酸/玻璃纖維復合材料，其中阻燃聚乳酸和玻璃纖維的重量比為32，螺桿轉(zhuǎn)速為75rpm，擠出溫度為185°C。阻燃性UL94V實驗與實施例一相同。實施例四(1)將長徑比為30的玻璃纖維浸泡在濃度為的硅烷偶聯(lián)劑(選用[Ν_(β-氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷])的水溶液中5小時后，進行干燥處理，得到表面改性的相容性玻璃纖維。(2)將聚乳酸(聚乳酸重均分子量為10萬)、阻燃劑(選用磷酸三辛酯)分別在80°C下干燥3小時去除水分。(3)將步驟(2)得到的處理后的聚乳酸和阻燃劑與增塑劑(選用乙?；瘷幟仕崛□?、增容劑(選用環(huán)氧樹脂)、抗氧劑(選用硫代二丙酸二月桂酯)按照重量份數(shù)分別為60、18、10、10、2的比例，在高速共混機中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機中進行反應，產(chǎn)物經(jīng)冷卻，切粒，烘干得到阻燃聚乳酸母粒，其中螺桿轉(zhuǎn)速為15rpm，擠出溫度190°C。(4)將步驟(3)得到的阻燃聚乳酸與步驟(1)的得到的處理后的玻璃纖維先后加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工，得到增強耐熱的阻燃聚乳酸/玻璃纖維復合材料，其中阻燃聚乳酸和玻璃纖維的重量比為11，螺桿轉(zhuǎn)速為35rpm，擠出溫度為200°C。阻燃性UL94V實驗與實施例一相同。前述實施例獲得的聚乳酸改性材料和現(xiàn)有聚乳酸材料的的力學性能、熱變形溫度及阻燃性能見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注一表示不具備阻燃性能權利要求一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于步驟一將玻璃纖維用硅烷偶聯(lián)劑進行改性處理；步驟二將聚乳酸和阻燃劑進行真空干燥；步驟三將干燥后的聚乳酸和阻燃劑與增塑劑、增容劑、抗氧劑混合均勻后，在雙螺桿擠出機中進行反應，得到阻燃聚乳酸；步驟四將前述阻燃聚乳酸與前述改性玻璃纖維加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工。2.根據(jù)權利要求1所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于硅烷偶聯(lián)劑的濃度為0.-1%。3.根據(jù)權利要求2所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于聚乳酸、阻燃劑、增塑劑、增容劑和抗氧劑各成分所占的重量份數(shù)為，聚乳酸60-95，阻燃劑3-18，增塑劑1-10，增容劑1-10，抗氧劑0.1_2。4.根據(jù)權利要求3所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于步驟四中阻燃聚乳酸與改性玻璃纖維的重量比為91-11。5.根據(jù)權利要求4所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于步驟三中雙螺桿擠出機的運行參數(shù)為，螺桿轉(zhuǎn)速為15rpm-180rpm，擠出溫度為150°C-190°C。6.根據(jù)權利要求5所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于步驟四中雙螺桿擠出機的運行參數(shù)為，螺桿轉(zhuǎn)速為35rpm-200rpm，擠出溫度為160°C-200°C。7.根據(jù)權利要求6所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于玻璃纖維的長徑比為5-30。8.根據(jù)權利要求7所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于聚乳酸重均分子量為3-30萬。9.根據(jù)權利要求8所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于硅烷偶聯(lián)劑可以為氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(0-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、0-(3，4_環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，N-(日-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、、_氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-Y_氨基丙基三甲氧基硅烷或Y-甲基巰基丙基三甲氧基硅烷。10.根據(jù)權利要求9所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于阻燃劑可以為亞磷酸三苯酯、聚磷酸銨、蜜胺、磷酸三苯酯、磷酸鹽、氰尿酸三聚氰胺、氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、硼酸鋅、季戊四醇、蒙脫土其中的一種，或前述幾種的組合。11.根據(jù)權利要求10所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于增塑劑可以為鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬酸三丁酯、乙?；瘷幟仕崛阴セ蚣柞０芬阴；瘷幟仕崛□?。12.根據(jù)權利要求11所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于增容劑可以為聚己內(nèi)酯、聚羥基脂肪酸酯或環(huán)氧樹脂。13.根據(jù)權利要求12所述的玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于抗氧劑可以為四(0_(3，5二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯，(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯或硫代二丙酸二月桂酯。全文摘要本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法，能夠有效實現(xiàn)利用玻璃纖維進行聚乳酸的增強耐熱改性。技術方案將玻璃纖維用硅烷偶聯(lián)劑進行改性處理；將聚乳酸和阻燃劑進行真空干燥；將干燥后的聚乳酸和阻燃劑與增塑劑、增容劑、抗氧劑混合均勻后，在雙螺桿擠出機中進行反應，得到阻燃聚乳酸；將前述阻燃聚乳酸與前述改性玻璃纖維加入到雙螺桿擠出機中進行復合加工。文檔編號C08K13/06GK101798448SQ20101013871公開日2010年8月11日申請日期2010年4月6日優(yōu)先權日2010年4月6日發(fā)明者張正光申請人:奇瑞汽車股份有限公司