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基本信息

項(xiàng)目名稱：
無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品中我們采用綠色環(huán)保的新型無(wú)鹵膨脹型阻燃劑（S-IFR）對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯進(jìn)行阻燃性能和力學(xué)性能的研究。
詳細(xì)介紹：
長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(chē)工業(yè)、軌道交通等。為了拓寬長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，使其能夠在一些有阻燃要求的場(chǎng)合下使用，我們以提高長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的阻燃性能并保持或提高力學(xué)性能為目的對(duì)其進(jìn)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(wú)鹵膨脹型阻燃劑（S-IFR）對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯進(jìn)行阻燃研究。實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括阻燃劑的制備，測(cè)試樣品的制備及性能測(cè)試三個(gè)階段。當(dāng)我們使用一種成炭劑與聚磷酸銨復(fù)配考察無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的加入量對(duì)復(fù)合材料的各種性能的影響時(shí)，我們通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合分析評(píng)估，找到了阻燃劑的最佳用量，即20%。同時(shí)，20%阻燃劑的用量對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(jì)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(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯，當(dāng)含量為20%時(shí)，無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的氧指數(shù)能達(dá)到38.3%，垂直燃燒為V-0級(jí)，最大熱釋放速率為111kW/m2,并且無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的加入不但沒(méi)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(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料測(cè)試的各種性能， 20%的用量在綜合評(píng)定中為最優(yōu)，能夠滿足實(shí)用的目的。提高長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(wèn)題得到了較為圓滿的解決。本作品已經(jīng)國(guó)家權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行了檢測(cè)，證實(shí)了產(chǎn)品具有很好的綜合性能；也經(jīng)過(guò)江蘇安格特新材料科技有限公司進(jìn)行了中試應(yīng)用試驗(yàn)，證實(shí)了該發(fā)明的實(shí)用性；經(jīng)權(quán)威科技查新機(jī)構(gòu)查新，確認(rèn)了本作品的創(chuàng)新性。

作品圖片

  • 無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)發(fā)明目的：在過(guò)去幾年里，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料正成為越來(lái)越重要的一類材料。長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料非常容易燃燒，這就使其不能應(yīng)用于對(duì)材料阻燃性能要求較高的場(chǎng)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(chē)燃燒事故），對(duì)長(zhǎng)玻璃材料進(jìn)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(diǎn)，因此，開(kāi)發(fā)新的無(wú)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(shí)驗(yàn)室自制的新型成炭劑與工業(yè)易得、價(jià)格低廉的聚磷酸銨復(fù)配，組成新型的無(wú)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(lái)降低阻燃劑的添加量，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到無(wú)鹵膨脹阻燃劑的最佳添加量。 創(chuàng)新點(diǎn)：1. 阻燃劑本身不含鹵素，毒性很低，在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙霧很少，相對(duì)于含鹵阻燃劑在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的有害氣體和煙霧，在環(huán)境保護(hù)方面存在明顯的優(yōu)勢(shì)；2.阻燃劑的添加量不是很多時(shí)，材料就已經(jīng)具有了很高的氧指數(shù)；3.不會(huì)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(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(gè)難題。主要技術(shù)指標(biāo)：所制備的無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料可達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)： LOI>32，UL-94: V-0級(jí) 最大熱釋放速率（PHRR）< 150 kW/m2, 并且添加無(wú)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(jìn)性

我們添加的無(wú)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(diǎn)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(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中，所制備的阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性能、機(jī)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(shí)施例如下： LFRT-PP (長(zhǎng)玻纖含量20%)：79 %； S-IFR：20%； 其他助劑：1% 國(guó)家權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)： 拉伸強(qiáng)度：97.5Mpa，拉伸模量：7369Mpa， 斷裂伸長(zhǎng)率：5.0% ，抗彎強(qiáng)度：137Mpa， 抗彎模量：6497Mpa，抗沖擊強(qiáng)度：12kJ/m2， 熱變形溫度：154oC， 極限氧指數(shù)：38.3，垂直燃燒級(jí)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(yuǎn)優(yōu)于國(guó)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(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1. 本發(fā)明制備的“無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料”，經(jīng)過(guò)國(guó)家法定權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)“國(guó)家合成樹(shù)脂質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”的檢測(cè)，證實(shí)了產(chǎn)品具有很好的力學(xué)性能和熱變形溫度；并經(jīng)過(guò)國(guó)家法定權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)“國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”的檢測(cè)，證實(shí)了該產(chǎn)品具有很好的阻燃性能（見(jiàn)所附檢測(cè)報(bào)告）。 2. 本發(fā)明已經(jīng)權(quán)威科技查新機(jī)構(gòu)“高等學(xué)?？萍柬?xiàng)目咨詢及成果查新中心工作站” 進(jìn)行了國(guó)內(nèi)外范圍的查新，確認(rèn)了本發(fā)明的創(chuàng)新性（見(jiàn)所附的“科技查新報(bào)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(jìn)行了中試試驗(yàn)，證實(shí)了該發(fā)明的實(shí)用性，并得到了很高的評(píng)價(jià)（見(jiàn)所附的“應(yīng)用報(bào)告”）。

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

技術(shù)作價(jià)入股或一次性轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

■實(shí)物、產(chǎn)品 ■圖片 ■樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1. 阻燃劑不含鹵素，燃燒時(shí)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(shuō)明：無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)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(shí)，與普通長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料沒(méi)有什么區(qū)別。 推廣應(yīng)用前景、市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：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(jī)械強(qiáng)度、阻燃性和環(huán)保的要求，同時(shí)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(jìn)行了中試試驗(yàn)，證實(shí)了該發(fā)明的實(shí)用性，并獲得很高的評(píng)價(jià)，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(chē)工業(yè)、高速軌道交通領(lǐng)域，有著廣闊的市場(chǎng)。本項(xiàng)目研究試制的產(chǎn)品正是國(guó)際市場(chǎng)急需的產(chǎn)品，特別是環(huán)境友好的高性能阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯產(chǎn)品，在國(guó)際市場(chǎng)上將具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，將來(lái)的產(chǎn)品可望在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的份額，因此可創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

同類課題研究水平概述

目前對(duì)于長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(xiàn)方面。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面： 一、有關(guān)阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的研究。 從所檢文獻(xiàn)內(nèi)容中得知，國(guó)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(jìn)行阻燃，這類膨脹型阻燃劑主要包括三聚氰酸環(huán)氧樹(shù)脂和苯胺環(huán)氧樹(shù)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(jī)化合物；這類阻燃劑存在著添加量大等問(wèn)題。(2)添加無(wú)機(jī)物進(jìn)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(dá)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(jìn)行阻燃，由于添加了鹵素阻燃劑的體系在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放對(duì)人體有害的氣體和煙霧，許多國(guó)家都頒布法令控制鹵素阻燃劑的用量。 二、有關(guān)阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(xiàn)內(nèi)容中得知：（1）對(duì)于無(wú)鹵阻燃體系，由于大量阻燃劑的加入，致使阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的機(jī)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(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中，所制備的阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(wú)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(diǎn)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(zhǎng)玻纖含量為20%、無(wú)鹵膨脹阻燃劑含量為20%的無(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其拉伸強(qiáng)度為97.5MPa，拉伸模量為7369 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為5.0%，抗彎強(qiáng)度為137 MPa，抗彎模量為6497 MPa，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)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(wú)鹵阻燃長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)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(mén)的科技查新報(bào)告、性能檢測(cè)報(bào)告和具有代表性企業(yè)的應(yīng)用報(bào)告，都充分證明了本作品有著比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)更為突出的綜合優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出本作品的科學(xué)性、創(chuàng)新性和先進(jìn)性。
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