本发明涉及高分子复合材料，特别涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、聚丙烯具有来源丰富、质量轻、电绝缘性好、耐化学性好、力学与耐热性能优良、成本低廉等优点，被广泛用于汽车、家电、建筑、农业、医药卫生、食品包装等日常生活的各个领域。但聚丙烯本身属于易燃材料，容易燃烧进而引发火灾，存在安全隐患，大大限制了其应用范围，通过添加阻燃剂提高聚丙烯的阻燃性能是扩大其应用范围的有效途径。
2、目前市场上的ul94 v-2级阻燃聚丙烯主要分为两类：一类是采用溴锑复配阻燃剂制备的有卤阻燃聚丙烯，其具有阻燃效率高、阻燃稳定性好等优点，但其卤素含量高，燃烧时会产生大量的浓烟和有毒气体，从而对人体健康和环境产生不良影响；另一类是采用磷、氮、溴复配阻燃剂制备的低卤阻燃聚丙烯，其具有低卤、低烟、低毒的特点，同时因为阻燃剂单价成本较低、添加比例较低，使得此类阻燃聚丙烯具有较高的性价比。
3、低卤阻燃聚丙烯已被广泛应用于各种注塑加工场合，以及一部分挤出加工场合，例如挤出膜材、板材、管材等。与注塑加工方式相比，挤出加工对材料的熔体强度要求相对较高，尤其对于厚度较大的制品(例如10mm以上厚度)，对熔体强度的要求更高。但是低卤阻燃聚丙烯中存在联枯或聚联枯之类的自由基引发剂，使得低卤阻燃聚丙烯材料在加工过程中有降解的趋向，从而导致材料熔指升高、熔体强度下降，这限制了低卤聚丙烯在厚板挤出加工中的应用。现有的低卤阻燃聚丙烯材料难以在满足低卤阻燃的同时还能够适用于厚板挤出加工。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种聚丙烯复合材料，通过添加特定的抗氧剂，提升在高温加工条件下抗氧剂捕捉自由基的能力，抑制树脂的降解，在保证低卤阻燃的同时，稳定熔融指数和熔体强度，从而满足厚板挤出过程的稳定性。
2、本发明的第二方面在于提供一种聚丙烯复合材料的制备方法。
3、本发明的第三方面在于提供一种厚板制件。
4、本发明的第四方面在于提供一种厚板制件的制备方法。
5、本发明的第五方面在于提供一种聚丙烯复合材料或厚板制件的应用。
6、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
7、本发明的第一方面提供一种聚丙烯复合材料，包括按质量份数计的如下组分：
8、聚丙烯70～80份；抗氧剂0.3～0.8份；次磷酸盐阻燃剂1～5份；溴系阻燃剂0.2～0.6份；负载阻燃协效剂的滑石粉5～16份；加工助剂5～11份；
9、所述抗氧剂中含有质量百分比≥10％的苯并呋喃酮类抗氧剂。
10、本发明提供的聚丙烯复合材料中，选取的抗氧剂组合中含有一定量的苯并呋喃酮类抗氧剂，能够提高其高温加工条件下捕捉自由基的能力，从而显著抑制树脂的降解，进而稳定聚丙烯复合材料的熔融指数和熔体强度，保证材料具有较低的熔融指数和足够的熔体强度，提升厚板挤出过程的稳定性。另外，本发明配方中的滑石粉作为阻燃协效剂的载体，在聚丙烯复合材料中形成负载阻燃协效剂的滑石粉，阻燃协效剂中含有自由基引发剂，借助滑石粉的载体作用，可以减少自由基引发剂与树脂的化学反应时间，减弱聚丙烯复合材料在加工过程中的降解趋向。
11、在本发明的一些实施方式中，所述抗氧剂中含有质量百分比为10～20％的苯并呋喃酮类抗氧剂。
12、在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂中含有质量百分比为16～20％的苯并呋喃酮类抗氧剂。
13、在本发明的一些实施方式中，所述抗氧剂包括苯并呋喃酮类抗氧剂，以及受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
14、在本发明的一些实施例中，所述苯并呋喃酮类抗氧剂包括抗氧剂hp-136和/或抗氧剂revonox 501。
15、在本发明的一些实施例中，所述受阻酚类抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098的至少一种。
16、在本发明的一些实施例中，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂626中的至少一种。
17、在本发明的一些实施方式中，所述滑石粉中sio2的质量含量≥58％。
18、在本发明的一些实施例中，所述滑石粉中sio2的质量含量为58～61％。
19、在本发明的一些具体实施例中，所述滑石粉中sio2的质量含量为58～60％。
20、在本发明的一些实施方式中，所述滑石粉的目数为4000～6000目。
21、在本发明的一些实施例中，所述滑石粉的目数为4500～5500目。
22、在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为0.2～0.5g/10min。
23、在本发明的一些实施例中，所述聚丙烯在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为0.2～0.4g/10min。
24、在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯。
25、在本发明的一些实施方式中，所述加工助剂包括增韧剂4.7～10份，润滑剂0.3～1份。
26、在本发明的一些实施方式中，所述负载阻燃协效剂的滑石粉包括阻燃协效剂0.2～1份，滑石粉4.8～15份。
27、在本发明的一些实施例中，所述负载阻燃协效剂的滑石粉包括阻燃协效剂0.2～0.6份，滑石粉5～15份。
28、在本发明的一些具体实施例中，所述负载阻燃协效剂的滑石粉包括阻燃协效剂0.4～0.6份；滑石粉8～12份。
29、在本发明的一些实施例中，所述滑石粉与阻燃协效剂的质量比为1：(0.02～0.08)。
30、在本发明的一些具体实施例中，所述滑石粉与阻燃协效剂的质量比为1：(0.04～0.06)。
31、在本发明的一些实施例中，所述润滑剂包括芥酸酰胺、油酰胺、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。
32、在本发明的一些实施例中，所述增韧剂包括乙烯-辛烯共聚物(poe)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)、三元乙丙橡胶(epdm)中的至少一种。
33、在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯复合材料包括按质量份数计的如下组分：
34、聚丙烯70～80份；抗氧剂0.3～0.8份；次磷酸盐阻燃剂1～5份；溴系阻燃剂0.2～0.6份；阻燃协效剂0.2～0.6份；滑石粉5～15份；增韧剂5～10份，润滑剂0.3～0.8份。
35、在本发明的一些实施例中，所述聚丙烯复合材料包括按质量份数计的如下组分：
36、聚丙烯75～79份；抗氧剂0.4～0.5份；次磷酸盐阻燃剂3～5份；溴系阻燃剂0.4～0.6份；阻燃协效剂0.4～0.6份；滑石粉8～12份；增韧剂5～10份，润滑剂0.3～0.8份。
37、在本发明的一些实施方式中，所述次磷酸盐阻燃剂包括次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸镁中的至少一种。
38、在本发明的一些实施方式中，所述溴系阻燃剂包括八溴醚、八溴双酚s醚、十溴二苯乙烷、三聚氰胺氢溴酸盐中的至少一种。
39、在本发明的一些实施方式中，所述阻燃协效剂包括联枯、聚联枯中的至少一种。
40、联枯、聚联枯均为自由基引发剂。
41、本发明的第二方面提供一种本发明第一方面所述聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
42、将聚丙烯、抗氧剂、次磷酸盐阻燃剂、溴系阻燃剂、加工助剂共混后经主喂料口投入挤出机中，将滑石粉、阻燃协效剂共混后经侧喂料口投入挤出机中，挤出得到所述聚丙烯复合材料；所述挤出温度为170～180℃。
43、本发明在制备聚丙烯复合材料的过程中，以滑石粉作为载体，与阻燃协效剂一起经侧喂料口入料，可以减少阻燃协效剂中含有的自由基引发剂与树脂的化学反应时间，同时，采用较低的基础温度，能够减少温度因素对降解的促进作用，从而降低聚丙烯复合材料在挤出过程中的降解趋势，保证聚丙烯复合材料的熔融指数和熔体强度，提升挤出的稳定性。在170～180℃如此的挤出温度条件下，可以保证成型材料的稳定性。
44、滑石粉与阻燃协效剂共混后经侧喂料口投入挤出机中，最终在聚丙烯复合材料中作为负载阻燃协效剂的滑石粉存在。
45、在本发明的一些实施方式中，所述共混的混合速度均为800～1000r/min。
46、在本发明的一些实施方式中，所述共混的混合时间均为3～5min。
47、在本发明的一些实施方式中，所述共混均在高速搅拌机中进行。
48、在本发明的一些实施方式中，所述挤出机为双螺杆挤出机。
49、在本发明的一些实施方式中，所述挤出机的长径比为(40～50):1。
50、在本发明的一些实施方式中，所述挤出温度为170～175℃。
51、在本发明的一些实施方式中，所述挤出机的螺杆转速为400～450r/min。
52、在本发明的一些实施方式中，所述挤出机的真空度＞0.08mpa。
53、本发明的第三方面提供一种厚板制件，制备原料包括本发明第一方面所述聚丙烯复合材料；所述厚板制件的厚度≥10mm。
54、本发明得到的聚丙烯复合材料是一种低卤阻燃聚丙烯材料，在高温加工过程中能够使得熔融指数和熔体强度稳定保持在满足厚板挤出的要求的范围内，保证厚板挤出的稳定进行，适用于制备厚度为10mm及以上的厚板挤出加工产品。
55、在本发明的一些实施方式中，所述厚板制件的厚板厚度为10～14mm。
56、在本发明的一些实施例中，所述厚板制件的厚板厚度为11.5～13.5mm。
57、本发明的第四方面提供一种本发明第三方面所述厚板制件的制备方法，包括如下步骤：
58、将所述聚丙烯复合材料在170～180℃挤出，成型，得到厚板制件。
59、本发明第五方面提供一种本发明第一方面所述聚丙烯复合材料或本发明第三方面所述厚板制件在汽车、家电、建筑或农业领域中的应用。
60、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
61、(1)本发明提供的聚丙烯复合材料中的抗氧剂含有一定量的苯并呋喃酮类抗氧剂，在高温加工条件下捕捉自由基的能力高，能够显著抑制树脂的降解，进而稳定聚丙烯复合材料的熔融指数和熔体强度，降低熔融指数并保证足够的熔体强度，提升厚板挤出的稳定性；配方中含有负载阻燃协效剂的滑石粉，滑石粉作为阻燃协效剂的载体，借助滑石粉的载体作用，可以减少自由基引发剂与树脂的化学反应时间，减弱聚丙烯复合材料在加工过程中的降解趋向。因此本发明的聚丙烯复合材料不仅具有低卤阻燃的特性，且适用于厚板挤出加工。
62、(2)本发明进一步限定聚丙烯复合材料中的聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯，在测试条件为230℃/2.16kg下的熔融指数为0.2～0.5g/10min，其本身具有熔体强度较高的特点，非常适合作为制备适合厚板挤出材料的原料。此外，本发明进一步限定了加工助剂中的增韧剂，能进一步提高材料的熔体强度，从而保证厚板挤出的稳定性。
63、(3)本发明在制备聚丙烯复合材料的过程中，以滑石粉作为载体，与阻燃协效剂一起经侧喂料口入料，可以减少阻燃协效剂中含有的自由基引发剂与树脂的化学反应时间，同时，采用较低的基础温度，能够减少温度因素对降解的促进作用，从而降低聚丙烯复合材料在挤出过程中的降解趋势，稳定聚丙烯复合材料的熔融指数和熔体强度，保证挤出的稳定性。
64、(4)本发明得到的聚丙烯复合材料是一种低卤阻燃聚丙烯材料，在高温加工过程中能够稳定熔融指数和熔体强度，保证厚板挤出的稳定进行，适用于制备厚度为10mm及以上的厚板挤出加工产品，得到的产品能够应用于汽车、家电、建筑或农业领域中。
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分：
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂中含有质量百分比为10～20％的苯并呋喃酮类抗氧剂；
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉中sio2的质量含量为58～61％；
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为0.2～0.5g/10min。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述加工助剂包括增韧剂4.7～10份，润滑剂0.3～1份；
6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述次磷酸盐阻燃剂包括次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸镁中的至少一种；
7.一种权利要求1～6任一项所述聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.一种厚板制件，其特征在于，制备原料包括权利要求1～6任一项所述聚丙烯复合材料；
9.一种权利要求8所述厚板制件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述聚丙烯复合材料在170～180℃挤出，成型，得到厚板制件。
10.一种权利要求1～6任一项所述聚丙烯复合材料或权利要求8所述厚板制件在汽车、家电、建筑或农业领域中的应用。
