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基本信息
- 項目名稱：
- 無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品中我們采用綠色環(huán)保的新型無鹵膨脹型阻燃劑（S-IFR）對長玻纖增強聚丙烯進行阻燃性能和力學(xué)性能的研究。
- 詳細介紹：
- 長玻纖增強聚丙烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能，因而得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在汽車工業(yè)、軌道交通等。為了拓寬長玻纖增強聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，使其能夠在一些有阻燃要求的場合下使用，我們以提高長玻纖增強聚丙烯的阻燃性能并保持或提高力學(xué)性能為目的對其進行了阻燃研究。本作品中我們采用的是綠色環(huán)保的新型無鹵膨脹型阻燃劑（S-IFR）對長玻纖增強聚丙烯進行阻燃研究。實驗過程包括阻燃劑的制備，測試樣品的制備及性能測試三個階段。當(dāng)我們使用一種成炭劑與聚磷酸銨復(fù)配考察無鹵膨脹型阻燃劑的加入量對復(fù)合材料的各種性能的影響時，我們通過對測試結(jié)果進行綜合分析評估，找到了阻燃劑的最佳用量，即20%。同時，20%阻燃劑的用量對長玻纖增強聚丙烯力學(xué)性能的影響也降到了最低。為了解決提高阻燃性與保持或提高力學(xué)性能相矛盾這一難題，我們又重新設(shè)計了成炭劑的結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)的成炭劑與聚磷酸銨復(fù)配并添加阻燃協(xié)效劑夠成膨脹型阻燃劑，用該種膨脹型阻燃劑阻燃長玻纖增強聚丙烯，當(dāng)含量為20%時，無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯的氧指數(shù)能達到38.3%，垂直燃燒為V-0級，最大熱釋放速率為111kW/m2,并且無鹵膨脹型阻燃劑的加入不但沒有降低復(fù)合材料的力學(xué)性能，反而明顯提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。綜合無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料測試的各種性能， 20%的用量在綜合評定中為最優(yōu)，能夠滿足實用的目的。提高長玻纖增強聚丙烯阻燃性能與保持或提高復(fù)合材料的力學(xué)性能這一問題得到了較為圓滿的解決。本作品已經(jīng)國家權(quán)威檢測機構(gòu)對產(chǎn)品的性能進行了檢測，證實了產(chǎn)品具有很好的綜合性能；也經(jīng)過江蘇安格特新材料科技有限公司進行了中試應(yīng)用試驗，證實了該發(fā)明的實用性；經(jīng)權(quán)威科技查新機構(gòu)查新，確認了本作品的創(chuàng)新性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計發(fā)明目的：在過去幾年里，長玻纖增強熱塑性復(fù)合材料正成為越來越重要的一類材料。長玻璃纖維增強聚丙烯材料非常容易燃燒，這就使其不能應(yīng)用于對材料阻燃性能要求較高的場合。而當(dāng)今火災(zāi)的發(fā)生頻率日益增高（如最近的成都市9路公交車燃燒事故），對長玻璃材料進行環(huán)保阻燃改性是十分必要的。目前用于聚烯烴阻燃改性的添加型阻燃劑都存在嚴(yán)重的缺點，因此，開發(fā)新的無鹵阻燃劑成為該領(lǐng)域的重要課題。 基本思路：本發(fā)明采用實驗室自制的新型成炭劑與工業(yè)易得、價格低廉的聚磷酸銨復(fù)配，組成新型的無鹵膨脹阻燃體系，并在此基礎(chǔ)上添加阻燃協(xié)效劑，以此來降低阻燃劑的添加量，并通過實驗找到無鹵膨脹阻燃劑的最佳添加量。 創(chuàng)新點：1. 阻燃劑本身不含鹵素，毒性很低，在燃燒過程中產(chǎn)生的煙霧很少，相對于含鹵阻燃劑在燃燒過程中產(chǎn)生大量的有害氣體和煙霧，在環(huán)境保護方面存在明顯的優(yōu)勢；2.阻燃劑的添加量不是很多時，材料就已經(jīng)具有了很高的氧指數(shù)；3.不會影響到高分子材料的加工性；4.不但不劣化材料的力學(xué)性能，相反還可明顯提高材料的力學(xué)性能。 技術(shù)關(guān)鍵：1．必須保證所用阻燃劑環(huán)保、安全；2．必須解決“提高長玻纖增強聚丙烯的阻燃效率往往是與保持或提高其力學(xué)性能相矛盾的”這個難題。主要技術(shù)指標(biāo)：所制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料可達到如下技術(shù)指標(biāo)： LOI>32，UL-94: V-0級 最大熱釋放速率（PHRR）< 150 kW/m2, 并且添加無鹵膨脹型阻燃劑后能夠不降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。
科學(xué)性、先進性
- 我們添加的無鹵膨脹型阻燃劑是一類含阻燃協(xié)效劑的線形/支化三嗪類齊/低聚物膨脹型阻燃體系，其特點主要有：（1）不含鹵素，低煙低毒；（2）阻燃效率高；（4）不影響高分子材料的加工性；（5）還可明顯提高材料的力學(xué)性能。在所查國內(nèi)外文獻中，所制備的阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性能、機械性能和熱變形溫度都不如本發(fā)明的結(jié)果優(yōu)異。 典型的實施例如下： LFRT-PP (長玻纖含量20%)：79 %； S-IFR：20%； 其他助劑：1% 國家權(quán)威檢測機構(gòu)檢測報告數(shù)據(jù)： 拉伸強度：97.5Mpa，拉伸模量：7369Mpa， 斷裂伸長率：5.0% ，抗彎強度：137Mpa， 抗彎模量：6497Mpa，抗沖擊強度：12kJ/m2， 熱變形溫度：154oC， 極限氧指數(shù)：38.3，垂直燃燒級別:FV-0， 煙密度：21，最大熱釋放速率：110 kW/m2 （以上所有阻燃指標(biāo)均遠優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)——極限氧指數(shù)>32，煙密度<75，最大熱釋放速率：<150kW/m2）
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1. 本發(fā)明制備的“無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料”，經(jīng)過國家法定權(quán)威檢測機構(gòu)“國家合成樹脂質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”的檢測，證實了產(chǎn)品具有很好的力學(xué)性能和熱變形溫度；并經(jīng)過國家法定權(quán)威檢測機構(gòu)“國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”的檢測，證實了該產(chǎn)品具有很好的阻燃性能（見所附檢測報告）。 2. 本發(fā)明已經(jīng)權(quán)威科技查新機構(gòu)“高等學(xué)?？萍柬椖孔稍兗俺晒樾轮行墓ぷ髡尽?進行了國內(nèi)外范圍的查新，確認了本發(fā)明的創(chuàng)新性（見所附的“科技查新報告”） 3. 本發(fā)明已經(jīng)由“江蘇安格特新材料科技有限公司”進行了中試試驗，證實了該發(fā)明的實用性，并得到了很高的評價（見所附的“應(yīng)用報告”）。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)作價入股或一次性轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- ■實物、產(chǎn)品 ■圖片 ■樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢：1. 阻燃劑不含鹵素，燃燒時低煙低毒；2．添加量比較低，但是其阻燃效率很高，也不影響高分子材料的加工性；在力學(xué)性能方面，還可明顯提高材料的力學(xué)性能。 適用范圍與使用說明：無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、高速軌道交通等領(lǐng)域，除了作內(nèi)部設(shè)備和裝飾材料以外，在承重結(jié)構(gòu)上也可以得到應(yīng)用。在使用時，與普通長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料沒有什么區(qū)別。 推廣應(yīng)用前景、市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測：本技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅能滿足上述領(lǐng)域?qū)τ跈C械強度、阻燃性和環(huán)保的要求，同時其制造成本也較低，具有較好的工業(yè)化生產(chǎn)潛質(zhì)。本發(fā)明已經(jīng)進行了中試試驗，證實了該發(fā)明的實用性，并獲得很高的評價，因而本發(fā)明具有很好的推廣應(yīng)用前景。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、高速軌道交通領(lǐng)域，有著廣闊的市場。本項目研究試制的產(chǎn)品正是國際市場急需的產(chǎn)品，特別是環(huán)境友好的高性能阻燃長玻纖增強聚丙烯產(chǎn)品，在國際市場上將具有很強的競爭能力，將來的產(chǎn)品可望在國際市場上占有較大的份額，因此可創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟和社會效益。
同類課題研究水平概述
- 目前對于長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料的阻燃化研究還不是很多，主要集中在專利文獻方面。主要體現(xiàn)在以下兩個方面： 一、有關(guān)阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料的研究。 從所檢文獻內(nèi)容中得知，國內(nèi)外在這方面的研究主要集中在：(1)添加傳統(tǒng)的膨脹型阻燃劑進行阻燃，這類膨脹型阻燃劑主要包括三聚氰酸環(huán)氧樹脂和苯胺環(huán)氧樹脂包覆的聚磷酸銨或聚磷酸銨、三聚氰胺及其衍生物，傳統(tǒng)的聚磷酸銨、季戊四醇和三聚氰胺體系，聚磷酸銨或聚磷酸銨和含氮的有機化合物；這類阻燃劑存在著添加量大等問題。(2)添加無機物進行阻燃，主要是添加金屬氫氧化物或金屬氫氧化物與三氧化二銻混合物。這類阻燃劑達到所需要的阻燃性能同樣需要高的添加量，一般需要添加50%以上。(3)添加鹵素阻燃劑進行阻燃，由于添加了鹵素阻燃劑的體系在燃燒過程中會釋放對人體有害的氣體和煙霧，許多國家都頒布法令控制鹵素阻燃劑的用量。 二、有關(guān)阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性能和力學(xué)性能研究。 從所檢文獻內(nèi)容中得知：（1）對于無鹵阻燃體系，由于大量阻燃劑的加入，致使阻燃長玻纖增強聚丙烯的機械性能不是很好；（2）含鹵阻燃體系，雖然能夠保持一定的力學(xué)性能，但是含鹵阻燃材料的應(yīng)用已受到很大限制。在所查國內(nèi)外文獻中，所制備的阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料的綜合性能都不是很理想。 相比之下，我們添加的無鹵膨脹型阻燃劑為一類含阻燃協(xié)效劑的線形/支化三嗪類齊/低聚物膨脹型阻燃劑體系，其特點為不含鹵素，阻燃效率高，低煙低毒，不影響所在高分子材料的加工性，不但不劣化材料的力學(xué)性能，相反還可明顯提高材料的力學(xué)性能。我們制備長玻纖含量為20%、無鹵膨脹阻燃劑含量為20%的無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料，其拉伸強度為97.5MPa，拉伸模量為7369 MPa，斷裂伸長率為5.0%，抗彎強度為137 MPa，抗彎模量為6497 MPa，懸臂梁缺口沖擊強度為12kJ/m2，熱變形溫度為154oC，LOI為38.3，垂直燃燒為F V-0，最大熱釋放速率為110kW/m2，煙密度為21。與上面所提到的材料相比，我們所制備的無鹵阻燃長玻纖增強聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性能、力學(xué)性能和熱變形溫度都非常優(yōu)異權(quán)威部門的科技查新報告、性能檢測報告和具有代表性企業(yè)的應(yīng)用報告，都充分證明了本作品有著比國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)更為突出的綜合優(yōu)勢，體現(xiàn)出本作品的科學(xué)性、創(chuàng)新性和先進性。
