本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、抗沖擊性好、尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中被可用來(lái)替代傳統(tǒng)的增強(qiáng)工程塑料甚至鋼材等金屬材料。近年來(lái)，隨著汽車(chē)輕量化的進(jìn)展，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料憑借其性?xún)r(jià)比高的優(yōu)勢(shì)作為以塑代鋼的主要材料越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在汽車(chē)工業(yè)，采用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料制作汽車(chē)零部件性能和鋼制零部件性能相當(dāng)，但重量降低了 40％甚至更多，經(jīng)濟(jì)性也更好。
長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)材料在汽車(chē)行業(yè)中廣泛用來(lái)如儀表板骨架、風(fēng)道、多功能支架等零部件。復(fù)合材料中各種添加劑、加工助劑、色粉及其它有機(jī)小分子雜質(zhì)等在光和熱的作用下，通常會(huì)遷移到塑料制品表面并釋放出一些揮發(fā)性的物質(zhì)，從而導(dǎo)致車(chē)內(nèi)起霧并產(chǎn)生氣味。汽車(chē)車(chē)廂由于經(jīng)常處于封閉狀況，因而內(nèi)部空氣質(zhì)量常受到皮椅套或布椅套等內(nèi)飾產(chǎn)品所產(chǎn)生游離甲醛、烷烴、苯、甲苯等有機(jī)化合物（TVOC）的影響，從而對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。為降低材料中的 TVOC 含量，需要從原材料來(lái)源、加工工藝、添加劑等方面進(jìn)行控制，或添加能與這些小分子揮發(fā)性物質(zhì)起反應(yīng)的物質(zhì)，生成分子量較大，不易揮發(fā)能穩(wěn)定存在材料中而不易揮發(fā)出來(lái)的化合物，從而達(dá)到降低TVOC的目的。
隨著生活理念的提升，人們也越來(lái)越關(guān)注汽車(chē)內(nèi)空氣的質(zhì)量。高分子材料及高分子復(fù)合材料作為汽車(chē)內(nèi)飾件的主要材料，其散發(fā)性能對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量有較大的影響。2012年 5 月《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》正式實(shí)施，各主機(jī)廠對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量也更加重視，對(duì)汽車(chē)材料也提出了更高的散發(fā)性要求。只有兼具低散發(fā)、高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料才能滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)越來(lái)越嚴(yán)格的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明公開(kāi)一種低散發(fā)、高性能的的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括：
長(zhǎng)玻纖 10-30份；
PI 80-90份
相容劑 0.5-3份；
抗氧劑 0.1-0.7份；
阻燃劑 1-5份；
所述相容劑其原料按重量計(jì)包括聚乙烯吡咯烷酮5-7份、丙二醇0.1-0.5份、氯酸鎂0.01-0.07份、氯化鎂5-8份。
所述抗氧劑和阻燃劑、長(zhǎng)玻纖、PI均可選用任一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。氯酸鎂、聚乙烯吡咯烷酮、氯化鎂協(xié)效，可以有效提高長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料的相容性，一方面降低長(zhǎng)玻纖的浮纖問(wèn)題，另一方面還可有效降低復(fù)合材料的散發(fā)性，使后期向復(fù)合材料添加的各類(lèi)助劑在光和熱的作用下仍能夠穩(wěn)定存在于復(fù)合材料中而不易散發(fā)，與此同時(shí)相容劑的使用并不會(huì)降低復(fù)合材料的機(jī)械性能，使復(fù)合材料尤其適用于制作汽車(chē)零部件性能和鋼制零部件。
優(yōu)選的，所述長(zhǎng)玻纖為無(wú)堿連續(xù)玻纖，所述無(wú)堿連續(xù)玻纖長(zhǎng)度為6-13mm，直徑為11-30μm。
優(yōu)選的，所述長(zhǎng)玻纖其制備方法為：
（1）正庚烷浸泡處理 ：將長(zhǎng)玻纖浸入正庚烷中進(jìn)行溶脹處理，處理時(shí)間為 13h ～ 34h；
（3）丙酮洗滌 ：將溶脹后的長(zhǎng)玻纖采用超聲波震蕩進(jìn)行洗滌，然后置于150-300℃的烘箱內(nèi)烘干至恒重。
所述低散發(fā)、高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料的制備方法，其包括如下工序：
a.制備相容劑：將聚乙烯吡咯烷酮、氯化鎂采用空氣浴加熱至100℃，滴入丙二醇，保溫50min后加入氯酸鎂；
b.按設(shè)定重量份將PI、光穩(wěn)定劑、增韌劑、相容劑、抗氧劑加入高速混合器混合均勻后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加熱至160 ～ 199℃，然后在雙螺桿擠出機(jī)的中部加入設(shè)定重量份的長(zhǎng)玻纖，經(jīng)混煉、成型處理制得低散發(fā)、高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料。
優(yōu)選的，加入長(zhǎng)玻纖時(shí)，雙螺桿擠出機(jī)中的溫度為150-150℃。
本發(fā)明選用氯酸鎂、氯化鎂、聚乙烯吡咯烷酮三者協(xié)效降低長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料的散發(fā)性，使利用本發(fā)明長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料制備的產(chǎn)品其中小分子成分不易因光、熱效應(yīng)而散發(fā)，保持復(fù)合材料的穩(wěn)定性，同時(shí)還能有效地維持所制得的PI復(fù)合材料的力學(xué)性能。本發(fā)明提供的PI復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗沖性能、低散發(fā)性能，且表面光滑無(wú)浮纖，尤其適用于制備汽車(chē)零部件、電子產(chǎn)品元件、儀器儀表部件、航空設(shè)備部件等產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括：
長(zhǎng)玻纖 15份；
PI 85份
相容劑 1.9份；
抗氧劑 0.4份；
阻燃劑 3份；
所述相容劑其原料按重量計(jì)包括聚乙烯吡咯烷酮6份、丙二醇0.3份、氯酸鎂0.04份、氯化鎂6份。
所述長(zhǎng)玻纖為無(wú)堿連續(xù)玻纖，所述無(wú)堿連續(xù)玻纖長(zhǎng)度為10mm，直徑為15μm。
本實(shí)施例中，所述長(zhǎng)玻纖其制備方法為：
（1）正庚烷浸泡處理 ：將長(zhǎng)玻纖浸入正庚烷中進(jìn)行溶脹處理，處理時(shí)間為30h；
（3）丙酮洗滌 ：將溶脹后的長(zhǎng)玻纖采用超聲波震蕩進(jìn)行洗滌，然后置于150-300℃的烘箱內(nèi)烘干至恒重。
本實(shí)施例的低散發(fā)、高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料的制備方法，其包括如下工序：
a.制備相容劑：將聚乙烯吡咯烷酮、氯化鎂采用空氣浴加熱至100℃，滴入丙二醇，保溫50min后加入氯酸鎂；
b.按設(shè)定重量份將PI、光穩(wěn)定劑、增韌劑、相容劑、抗氧劑加入高速混合器混合均勻后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加熱至160 ～ 199℃，然后在雙螺桿擠出機(jī)的中部加入設(shè)定重量份的長(zhǎng)玻纖，經(jīng)混煉、成型處理制得低散發(fā)、高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料。
進(jìn)一步的，加入長(zhǎng)玻纖時(shí)，雙螺桿擠出機(jī)中的溫度為150-150℃。
將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×30mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，其結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括：
長(zhǎng)玻纖 30份；
PI 80份
相容劑 3份；
抗氧劑 0.1份；
阻燃劑 5份；
所述相容劑其原料按重量計(jì)包括聚乙烯吡咯烷酮5份、丙二醇0.5份、氯酸鎂0.01份、氯化鎂8份。
所述長(zhǎng)玻纖為無(wú)堿連續(xù)玻纖，所述無(wú)堿連續(xù)玻纖長(zhǎng)度為6mm，直徑為30μm。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括：
長(zhǎng)玻纖 10份；
PI 90份
相容劑 1.5份；
抗氧劑 0.7份；
阻燃劑 1份；
所述相容劑其原料按重量計(jì)包括聚乙烯吡咯烷酮7份、丙二醇0.1份、氯酸鎂0.07份、氯化鎂5份。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括：
長(zhǎng)玻纖 15份；
PI 89份
相容劑 0.5份；
抗氧劑 0.5份；
阻燃劑 3份；
所述相容劑其原料按重量計(jì)包括聚乙烯吡咯烷酮5-7份、丙二醇0.1-0.5份、氯酸鎂0.01-0.07份、氯化鎂5-8份。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供一種低散發(fā)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PI復(fù)合材料，其原料按重量計(jì)包括：
長(zhǎng)玻纖 19份；
PI 86份
相容劑 1.5份；
抗氧劑 0.4份；
阻燃劑 5份；
所述相容劑其原料按重量計(jì)包括聚乙烯吡咯烷酮5-7份、丙二醇0.1-0.5份、氯酸鎂0.01-0.07份、氯化鎂5-8份。
參照GMW15634以及GMW15635的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)施例1-5以及對(duì)比例1-2的材料進(jìn)行散發(fā)性測(cè)試，測(cè)試的主要指標(biāo)參數(shù)為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的散發(fā)量，與國(guó)標(biāo)所規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行比較，測(cè)試結(jié)果如下表所示。
所述的以上為本發(fā)明的其中具體實(shí)現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些顯而易見(jiàn)的替換形式均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。