高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙 烯材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料是一種區(qū)別于短玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的復(fù)合材 料，在相同纖維含量的情況下，長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料與短玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料 相比，長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料具有更高的纖維長度、強(qiáng)度、模量、韌性及更好的尺寸穩(wěn) 定性。
[0003] 影響長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料物理性能的主要因素有兩種：1，聚丙烯與玻璃纖 維的界面結(jié)合狀態(tài)對(duì)其性能有很大影響；2，聚合物熔體的流動(dòng)性影響聚丙烯樹脂與玻璃纖 維的浸漬狀態(tài)，從而影響最終長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的物理性能。
[0004] 在長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料制備過程中，聚丙烯的熔融指數(shù)越高，其流動(dòng)性越 好，樹脂對(duì)玻璃纖維的浸漬就越充分。因此長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的制備一般采用高熔指 聚丙烯作為原料樹脂，或者通過添加聚丙烯蠟、白油等作為潤滑劑提高聚丙烯流動(dòng)性，還可 以添加分子鏈降解劑使聚丙烯樹脂降解，達(dá)到提高流動(dòng)性的效果。然而在材料的生產(chǎn)過程 中高熔指聚丙烯價(jià)格昂貴，添加聚丙烯蠟或白油對(duì)最終材料的力學(xué)性能，尤其是沖擊性能 產(chǎn)生很大損害。再如專利名稱為"長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法"，公開號(hào)為CN 101338051A的專利中，為提高聚丙烯樹脂的流動(dòng)性，加入一種PP降溫母粒的流動(dòng)改性劑。流 動(dòng)改性劑的主要成分為過氧化物，通過過氧化物的熱分解使聚丙烯鏈斷裂達(dá)到提高聚丙烯 流動(dòng)性的效果，然而過氧化物會(huì)與抗氧劑發(fā)生自由基終止反應(yīng)，不僅額外消耗掉一部分抗 氧劑，導(dǎo)致材料熱穩(wěn)定性和使用壽命下降，而且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量有毒有害的氣味，使 得產(chǎn)品品質(zhì)下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯生產(chǎn)過程中聚丙烯流動(dòng)性低，熔體粘 度大導(dǎo)致聚丙烯樹脂難以充分浸漬玻璃纖維的問題，提供一種提高聚丙烯流動(dòng)性和沖擊強(qiáng) 度的改性方法，本發(fā)明能制備出流動(dòng)性、相容性、剛性和韌性都優(yōu)異的改性聚丙烯材料。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)上述技術(shù)缺點(diǎn)，提出一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚 丙烯復(fù)合材料及其制備方法，可以加強(qiáng)聚丙烯流動(dòng)性及其與玻纖的浸漬效果，增加材料的 沖擊強(qiáng)度，消除或減小對(duì)人體有害的物質(zhì)，降低氣味。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料： 聚丙烯 40~80份， 長玻璃纖維 20~60份，
[0009] 相容劑 2~10份， 潤滑劑 0.5~10份， 抗氧劑 0.1~1.5份。
[0010] 其中，所述的聚丙烯可以是均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，也可以是均聚聚丙烯和共 聚聚丙烯的一種以上的混合物;所述聚丙烯的熔融指數(shù)在5~100g/10min(2.16Kg，230°C)。
[0011] 所述長玻璃纖維為聚丙烯專用無堿玻璃纖維，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理。
[0012] 所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。
[0013] 所述抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯或硫醚類抗氧劑中的一種或幾種， 包括抗氧劑1010,抗氧劑168,抗氧劑3114,抗氧劑619或抗氧劑DSTP中的一種或幾種。
[0014]所述的潤滑劑為超高熔指聚丙烯聚乙烯共聚物，其熔融指數(shù)為5000~20000g/ 10min(2.16Kg，230°C)，其中聚丙烯含量為80%~95%，聚乙烯含量20%~5%。
[0015]本發(fā)明中，潤滑劑為超高熔指聚丙烯聚乙烯的共聚物，熔融指數(shù)為5000~20000g/ lOmin，無需再使用聚丙烯蠟、白油以及過氧化物等流動(dòng)改性劑，而以往聚丙烯蠟或白油會(huì) 損害材料的沖擊性能，過氧化物在使用中還會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，而超高熔指聚丙烯聚乙烯 的共聚物恰好解決了以上問題。
[0016]由此可見，本發(fā)明巧妙地使用超高熔指聚丙烯聚乙烯的共聚物，從而在不降解聚 丙烯樹脂分子鏈的情況下達(dá)到提高混合體系的流動(dòng)性的目的，并且聚丙烯原料的熔指可以 低至5~100g/10min(2.16Kg，230°C)。需要重點(diǎn)指出的是，在現(xiàn)有技術(shù)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員 一般采用高熔指聚丙烯，或添加流動(dòng)改性劑、潤滑劑來提高流動(dòng)性，最終難以同時(shí)達(dá)到加工 條件的改善和力學(xué)性能的提高。而本發(fā)明可以說克服了本領(lǐng)域的技術(shù)偏見，突破性的解決 了以上技術(shù)問題。
[0017]上述高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
[0018] (1)將聚丙烯、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到高速混合機(jī)中充分混勻；
[0019] ⑵將步驟⑴得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)；
[0020] (3)將混合熔體擠出到特殊的浸漬模腔中，繼而將長玻纖通過浸漬模頭，冷卻、切 粒，得到長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料。擠出溫度分別是：l〇〇°C，200°C，210°C，230°C，250°C， 270°C，280°C，280°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速為400rpm。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0022] 1，聚丙烯原材料的熔指可以在很寬的范圍內(nèi)選擇，無需限制選用高熔指聚丙烯；
[0023] 2,不需要加入過氧化物類流動(dòng)改性劑，有效防止在加工過程中改性劑與抗氧劑間 的反應(yīng)。
[0024] 3，不需要加入白油，聚丙烯蠟類潤滑劑，有效防止白油，聚丙烯蠟類潤滑劑對(duì)材料 沖擊強(qiáng)度的損傷，且有效避免潤滑劑的析出風(fēng)險(xiǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，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)。這都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0026] 實(shí)施例1~5
[0027] 本實(shí)施例涉及一種高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法，該方 法如下：
[0028] 步驟一，按重量配比稱取原料，各組分及其數(shù)據(jù)見表1所示；
[0029] 步驟二，按重量配比稱取的原料放入高混機(jī)中混合1~5分鐘，放料，然后用擠出機(jī) 擠出造粒，具體步驟如下：
[0030] 第一步:將聚丙烯、相容劑、抗氧化劑、潤滑劑按比例加入到擠出機(jī)中，通過擠出機(jī) 塑化后，輸送到高溫熔體浸漬模腔中，高溫浸漬模腔內(nèi)部溫度為250~300°C，螺桿擠出機(jī)的 溫度為240~290°C。其中聚丙烯由埃克森美孚公司提供，牌號(hào)為PP7555;相容劑由普利朗公 司提供，牌號(hào)為1001;抗氧化劑采用巴斯夫公司提供的1〇1〇,618;潤滑劑由?？松梨诠?提供，牌號(hào)為SP8999SS。
[0031]第二步，將長玻璃纖維以5~80m/min的速度牽引進(jìn)入高溫熔體浸漬模腔中，熔體 浸漬模腔的長度為2~5m，充分浸漬后，冷卻，切粒，得到高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙 稀材料。
[0032] 對(duì)比例1~2
[0033] 本實(shí)施例涉及一種高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法，該方 法如下：
[0034] 步驟一，按重量配比稱取原料，各組分及其數(shù)據(jù)見表1所示；
[0035] 步驟二，按重量配比稱取原料放入高混機(jī)中混合1~5分鐘，放料，然后用擠出機(jī)擠 出造粒，具體步驟如下：
[0036] 第一步:將聚丙烯、相容劑、抗氧化劑按比例加入到擠出機(jī)中，通過擠出機(jī)塑化后， 輸送到高溫熔體浸漬模腔中，高溫浸漬模腔內(nèi)部溫度為250~300°C，螺桿擠出機(jī)的溫度為 240~290°C。其中聚丙烯由?？松梨诠咎峁?，牌號(hào)為PP7555;相容劑由普利朗公司提 供，牌號(hào)為1001;抗氧化劑采用巴斯夫公司提供的1〇1〇,618。
[0037]第二步，將長玻璃纖維以5~80m/min的速度牽引進(jìn)入高溫熔體浸漬模腔中，熔體 浸漬模腔的長度為2~5m，充分浸漬后，冷卻，切粒，得到高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙 稀材料。
[0038] 表1
[0039]
[0040] 將實(shí)施例1~5制得的樣品，進(jìn)行性能測試，采用ISO標(biāo)準(zhǔn)，具體結(jié)果見表2所示：
[0041] 表 2
[0042]
[0043]由上表2可以看出本發(fā)明樣品具有較高的機(jī)械性能和抗沖擊強(qiáng)度。
[0044]本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案均在 本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:包括以下按重量份計(jì) 的原料： 聚丙烯 40~80份， 長玻璃纖維 20~60份， 相容劑 2~10份， 潤滑劑 0.5~10份， 抗氧劑 份。.2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于： 所述的聚丙烯是均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的一種或均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于：在 2.16Kg，230°C的測試條件下，所述聚丙烯的熔融指數(shù)在5~100g/10min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于： 所述長玻璃纖維為聚丙烯專用無堿玻璃纖維，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于： 所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于： 所述抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯和硫醚類抗氧劑中的一種或幾種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于： 所述的潤滑劑為超高熔指聚丙烯聚乙烯共聚物，其熔融指數(shù)為5000~20000g/10min，測試 條件為2.16Kg，230°C，其中聚丙烯含量為80%~95%，聚乙烯含量20%~5%。8. 權(quán)利要求1-7任意之一所述的高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 將聚丙烯、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到高速混合機(jī)中充分混勻； (2) 將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)； (3) 將混合熔體擠出到特殊的浸漬模腔中，繼而將長玻纖通過浸漬模頭，冷卻、切粒，得 到長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料;擠出溫度分別是：100°C，200°C，210°C，230°C，250°C，270 °C，280°C，280°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速為400rpm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了高強(qiáng)度高韌性長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其中所述的聚丙烯復(fù)合材料包括以下按重量份計(jì)的原料：聚丙烯40～80份，長玻璃纖維20～60份，相容劑2～10份，潤滑劑0.5～10份，抗氧劑0.1～1.5份。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1，聚丙烯原材料的熔指可以在很寬的范圍內(nèi)選擇，無需限制選用高熔指聚丙烯；2，不需要加入過氧化物類流動(dòng)改性劑，有效防止在加工過程中改性劑與抗氧劑間的反應(yīng)。3，不需要加入白油，聚丙烯蠟類潤滑劑，有效防止白油，聚丙烯蠟類潤滑劑對(duì)材料沖擊強(qiáng)度的損傷，且有效避免潤滑劑的析出風(fēng)險(xiǎn)。
【IPC分類】C08K7/14, C08J5/08, C08L51/06, C08L23/10, C08L23/14, C08K9/06, B29C47/92
【公開號(hào)】CN105482242
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511021109
【發(fā)明人】張楊, 王溢, 李宏, 張祥福, 周文
【申請(qǐng)人】上海普利特復(fù)合材料股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日