专利名称：一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，涉及一种长玻璃纤维增强聚丙烯材 料及其制备方法。
背景技术：
在短纤维增强热塑性塑料的制造过程中，纤维在挤出机中与树脂混炼时，由于 螺杆和机筒之间的剪切，纤维会受到损伤，原来为6mm的纤维，在粒料中的长度变成 0.2-lmm(—般在0.7_以下)。由于增强塑料的性能与纤维长度有关，所以纤维短时， 很难用于结构用途。长玻璃纤维增强聚丙烯材料中的玻璃纤维长度较长，而且纤维长度 分布更好，可以提高制品的力学性能，特别是冲击强度提高显著，刚性增加，有利于在 结构件上的应用。影响长玻璃纤维增强聚丙烯材料材料物理性能的主要因素有两种1、聚丙烯为 非极性分子，与玻璃纤维的界面粘接力较差，改善其界面粘接力对其性能有很大影响； 2、树脂熔体的流动性，即聚丙烯的熔融指数(MFR)。在长玻璃纤维增强聚丙烯材料制备过程中，由于浸渍时间较长，树脂熔体在挤 出机和模具中停留时间较长，需加入过量的抗氧剂进行保护。目前公开的长玻璃纤维 增强聚丙烯材料的专利中均存在一些缺陷，例如申请号为200610033859.8，专利名称为
“一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法”，公开号为1810870的专利中，在制备 长玻纤增强聚丙烯的物料配方中直接使用了不饱和羧酸或其酸酐，主要目的是使聚丙烯 树脂降解，提高流动性，同时对聚丙烯树脂进行接枝，改善玻璃纤维与聚丙烯树脂熔体 的界面结合力。然而在材料生产过程中，这类物质有难闻的刺激性气味，不仅危害对人 体健康、污染环境，而且腐蚀加工设备，降低设备的使用寿命；在制品成型加工过程中 由于这类物质的残留还会腐蚀加工设备、污染生产环境，下游客户令人难以接受。再如 申请号为200810020936.5，专利名称为“长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法”， 分开号为101338051的专利中，加入流动改性剂，目的是提高聚丙烯树脂的流动性，便 于浸渍。然而流动改性剂为PP降温母粒，主要成分为过氧化物，过氧化物与体系中的抗 氧剂发生自由基终止反应，大量过氧化物会被抗氧剂反应消耗掉，这样不仅对于聚丙烯 流动性的提高有限、影响浸渍效果，而且聚丙烯流动性提高的稳定性也很差、产品质量 控制十分困难；同时，由于过氧化物与体系中的抗氧剂发生自由基终止反应，过氧化物 会消耗大量消耗抗氧剂，材料的热稳定性大大降低，导致材料的使用寿命大大缩短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术存在的缺点，提出一种长玻 璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，可以加强玻纤在聚丙烯熔体中的浸渍效果，消除 或减小对人体有害的物质，降低气味，有效的改善材料的浸渍效果和力学性能。本发明解决以上技术问题的技术方案是一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，由以下组分组成聚丙烯35-68wt%，长玻璃纤维 30-60wt%,相容剂l_5wt%，抗氧剂0.3-1.0wt%。聚丙烯为高熔指聚丙烯，熔融指数为 50-500g/10min,高熔指聚丙烯为高熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或两种混合。本发明使用高熔指聚丙烯可以直接提高混合体系的流动性，增加玻璃纤维与树 脂的浸渍效果，无需再使用流动性改性剂，而以往流动性改性剂的使用会和体系中的抗 氧剂发生自由基终止反应，流动性改性剂会被大量消耗，起不到流动改性的作用，也会 导致产品稳定性差，生产过程中还会产生刺激性气味；而流动性改性剂的避免使用恰巧 解决了以上问题。混合体系的流动性提高后，润滑效 果自然也就得到提高，也不再需要使用润滑 齐U，而以往润滑剂的使用在反应温度较高的条件下润滑剂易挥发，容易导致产品外表面 气泡现象，直接影响产品表面质量；而润滑剂的避免使用恰巧解决了这一长期难以得到 解决的问题，也有利于降低生产成本。由此可见，本发明巧妙的使用高熔指聚丙烯，从而达到提高混合体系的流动性 的目的，不再需要使用流动性改性剂和润滑剂，相容剂的用量也减少了，一举多得。需 要重点指出的是，在现有技术中，本领域技术人员也曾考虑过用高熔指聚丙烯来提高流 动性，但熔融指数相对较低，更为重要的仍不会放弃使用流动性改性剂和润滑剂，仍然 不能有效的解决以上现有技术中存在的问题，而本发明可以说是克服了本领域的技术偏 见，突破性的解决了以上技术问题，解决了本领域技术人员长期有待解决而仍未得到解 决的技术问题。长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤⑴将聚丙烯、相容 齐U、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均勻；⑵将步骤⑴得到的混合物加入到双螺杆 挤出机内；(3)将混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中，继而将长玻璃纤 维通过浸渍模具，冷却、牵引、和切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料粒料；步骤⑶ 中，浸渍模具的浸渍温度为240-280°C。浸渍温度为240-280°C，在此温度下，树脂熔体的流动性达到最佳，同时玻纤与 基体树脂的结合力会增强，这样会使使长玻璃纤维被熔体充分浸渍。本发明进一步限定的技术方案是
前述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝 率>0.8。混合体系的流动性得到提高，且马来酸酐接枝率> 0.8，这样相容剂的量就用 得少了，可以减少相容剂对设备的腐蚀，对人体的伤害，成本也得到降低。前述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤 维。先对长玻璃纤维用偶联剂进行处理，而不是直接向混合体系中加入偶联剂，偶联 剂与玻璃纤维有很好的结合力，而直接向混合体系中加入偶联剂容易损坏现有的体系平 衡，且偶联剂会和其它成分发生微弱反应，影响产品稳定性。前述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱，纤维类 型为E玻璃，纤维单丝直径为2400Tex 17 μ m_1200Tex 16 μ m。前述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂944、 抗氧剂327、抗氧剂168、抗氧剂1790中的一种或几种的混合物。前述的长玻璃纤维增强 聚丙烯材料的制备方法，步骤⑵中，双螺杆挤出机温度共设8段，第一段和第二段挤出温度在160-225°C，其它几段挤出温度在245-280°C ；主机转速控制在200-450转/分。 步骤⑶中，所制得的长玻纤增强聚丙烯粒料的长度为5-50mm。本发明的优点是1、采用商品化牌号丰富的高熔指聚丙烯作原料，避免不饱和 羧酸或其酸酐等对人体有害的物质加入，简化工艺，减少气味，降低成本；2、不需要加 入过氧化物类的流动改性剂，这会有效的防止与体系中的抗氧剂发生自由基终止反应， 提高浸渍效果，提高产品性能和质量稳定性，延长材料的使用寿命；3、可以减小对环境 的污染，减少对设备的腐蚀，降低生产成本。
具体实施方式
实施例一
一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，由以下组分组成聚丙烯37.5wt%，长玻璃 纤维60wt%，相容剂2wt%，抗氧剂0.5wt%。聚丙烯为高熔指聚丙烯，熔融指数为 65g/10min,高熔指聚丙烯为高熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或两种混合。相容 剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝率0.9。长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤 维。长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱，纤维类型为E玻璃，纤维单丝直径为2400Tex 17 μ m。长玻璃纤维增强聚丙烯材料材料的制备方法，包括以下步骤 第一步将聚丙烯、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均勻；
第二步将第一步得到的混合物加入到双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机温度共设8 段，第一段和第二段挤出温度在160°C，其它几段挤出温度在245°C ；主机转速控制在 200转/分；将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中；
第三步继而占总量60wt%的长玻璃纤维(LFT长纤专用玻纤)通过浸渍模具，浸 渍模具的浸渍温度为240°C，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵引、切粒，即 得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料粒料。其中，所制得的长玻纤增强聚丙烯粒料的长度为12mm。实施例二
一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，由以下组分组成聚丙烯64wt%，长玻璃纤 维30wt%，相容剂5wt%，抗氧剂1.0wt%。聚丙烯为高熔指聚丙烯，熔融指数为 50g/10min,高熔指聚丙烯为高熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或两种混合。相容 剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝率1.2。长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤 维。长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱，纤维类型为E玻璃，纤维单丝直径为2400Tex 17 μ m。长玻璃纤维增强聚丙烯材料材料的制备方法，包括以下步骤 第一步将聚丙烯、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均勻；
第二步将第一步得到的混合物加入到双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机温度共设8 段，第一段和第二段挤出温度在200°C，其它几段挤出温度在260°C ；主机转速控制在 300转/分；将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中；第三步继而占总量30wt%长玻璃纤维(LFT长纤专用玻纤)通过浸渍模具，浸渍 模具的浸渍温度为260°C，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵引、切粒，即得 到长玻璃纤维增强聚丙烯材料粒料。其中，所制得的长玻纤增强聚丙烯粒料的长度为5_。实施例三
一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，由以下组分组成聚丙烯48.7wt%，长玻璃 纤维50wt%，相容剂lwt%，抗氧剂0.3wt%。聚丙烯为高熔指聚丙烯，熔融指数为 500g/10min,高熔指聚丙烯为高熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或两种混合。相 容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝率1.1。长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃 纤维。长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱，纤维类型为E玻璃，纤维单丝直径为1200Tex 16 μ m。长玻璃纤维增强聚丙烯材料材料的制备方法，包括以下步骤 第一步将聚丙烯、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均勻；
第二步将第一步得到的混合物加入到双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机温度共设8 段，第一段和第二段挤出温度在225°C，其它几段挤出温度在280°C ；主机转速控制在 450转/分；将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中；
第三步继而占总量50wt%长玻璃纤维(LFT长纤专用玻纤)通过浸渍模具，浸渍模具的浸渍温度为280°C，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵引、切粒，即得 到长玻璃纤维增强聚丙烯材料粒料。其中，所制得的长玻纤增强聚丙烯粒料的长度为50mm。本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案， 均落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于按重量百分比由以下组分组成 聚丙烯35-68%长玻璃纤维30-60%相容剂1-5%抗氧剂0.3-1.0%所述的聚丙烯为高熔指聚丙烯，熔融指数为50-500g/10min，所述高熔指聚丙烯为高 熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或两种混合。
2.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述相容剂为马 来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝率> 0.8。
3.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述长玻璃纤维 为偶联剂处理过的长玻璃纤维。
4.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述长玻璃纤 维为LFT连续无捻粗纱，纤维类型为E玻璃，纤维单丝直径为2400Tex 17μιη-1200ΤεΧ 16 μ m。
5.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述所述抗氧剂 是抗氧剂1010、抗氧剂944、抗氧剂327、抗氧剂168、抗氧剂1790中的一种或几种的混合物。
6.权利要求1-5中任一权利要求所述长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以 下步骤⑴将聚丙烯、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均勻； ⑵将步骤⑴得到的混合物加入到双螺杆挤出机内；⑶将混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中，继而将长玻璃纤维通过 浸渍模具，冷却、牵引、和切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料粒料； 其特征在于所述步骤⑶中，浸渍模具的浸渍温度为240-280°C。
7.如权利要求6所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于所述 步骤⑵中，双螺杆挤出机温度共设8段，第一段和第二段挤出温度在160-225°C，其它几 段挤出温度在245-280°C ；主机转速控制在200-450转/分。
8.如权利要求6所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于所述 步骤⑶中，所制得的长玻纤增强聚丙烯粒料的长度为5-50mm。
全文摘要
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，是一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，由以下组分组成聚丙烯35-68wt%，长玻璃纤维30-60wt%，相容剂1-5wt%，抗氧剂0.3-1.0wt%。聚丙烯为高熔指聚丙烯，熔融指数为50-500g/10min。制备方法先将聚丙烯、相容剂和抗氧剂进行混合；将混合物加入到双螺杆挤出机内；将长玻璃纤维通过浸渍模具，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵引、切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料粒料。本发明可以加强玻纤在聚丙烯熔体中的浸渍效果，消除或减小对人体有害的物质，降低气味，有效的改善材料的浸渍效果和力学性能。
文档编号C08K9/00GK102010546SQ20101060223
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者吴建国, 李兰军, 郭洪涛 申请人:南京聚隆科技股份有限公司