连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物，以下组分按质量份数计，包括100份的中密度聚乙烯、0.5-3份的聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2-5份的乙烯马来酸酐共聚物以及0.5-3份的聚乙烯接枝硅烷和0.05-0.5份的硅烷偶联剂，其中，所述的乙烯马来酸酐共聚物中含有摩尔百分比为20％-50％的马来酸酐，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570的其中一种或任意两种以上的混合物。本发明聚烯烃共混物提高树脂基体的耐环境应力性能和界面接合力，制得的连续长纤维增强预浸带具有优良的耐环境应力性能和极高的纵向拉伸强度。
【专利说明】
连续长纤维増强预浸带用聚烯烃共混物及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物及其制备方法，属于连续 长纤维纤维增强预浸带技术领域。
【背景技术】
[0002] 用于连续长纤维增强的预浸带主要由热塑性树脂和纤维组成，而目前预浸带的基 体树脂包括高密度聚乙烯或聚丙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯接枝马来酸酐和硅烷偶联剂联 用，将高密度聚乙烯或聚丙烯接枝马来酸酐加入共混物配方，以改善高密度聚乙烯或聚丙 烯性与纤维的界面粘合性能.，该共混物在一定程度上解决了树脂和纤维的界面结合力弱 的缺点，使预浸带的力学性能得以提高。但上述共混物还存在一定的缺陷，由于该共混物耐 环境应力差，在一定的环境使用易应力开裂，同时因为聚烯烃接枝马来酸酐的接枝率低，对 热塑性树脂和纤维的界面相容性影响有限，因此热塑性树脂与纤维的结合力不高，制备的 连续长纤维增强聚烯烃复合材料无法最大程度的发挥纤维强度优势。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种提高树脂基体的耐环境应力性能和界面接合力的连续 长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物及其制备方法。
[0004] 本发明为达到上述目的的技术方案是：一种连续长纤维增强预浸带用聚烯烃 共混物，其特征在于：以下组分按质量份数计，包括100份的中密度聚乙烯、〇. 5-3份的 聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2-5份的乙烯马来酸酐共聚物以及0. 5-3份的聚乙烯接枝硅 烷和0. 05-0. 5份的硅烷偶联剂，其中，所述的乙烯马来酸酐共聚物中含有摩尔百分比为 20% -50%的马来酸酐，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570的其中一种或任意 两种以上的混合物。
[0005] 其中：包括100份的中密度聚乙烯、1-2. 5份的聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2. 5-4份 的乙烯马来酸酐共聚物以及1-2. 5份的聚乙烯接枝硅烷和0. 1-0. 4份的硅烷偶联剂。
[0006] 本发明连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物的制备方法，其特征在于：按质量 份数计，将100份的中密度聚乙烯以及〇. 06份的引发剂过氧化二异丙苯和0. 8-1. 2份的双 马来酰亚胺加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在180°C -200°C下、且螺杆挤出机 的主机螺杆转速在130-160rpm/min下恪融挤出，最后造粒制得聚乙稀接枝双马来酰亚胺 备用；
[0007] 按质量份数计，将100份的中密度聚乙烯以及0.06份的引发剂过氧化二异丙苯 和0. 8-1. 5份的二甲基乙烯基乙氧基硅烷，加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在 180°C _200°C下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒 制得聚乙烯接枝硅烷备用。
[0008] 将中密度聚乙烯、聚乙烯接枝双马来酰亚胺、乙烯马来酸酐共聚物以及聚乙烯接 枝硅烷和硅烷偶联剂加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在180°C -2KTC、且螺杆 挤出机的主机螺杆转速在200-250rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得预浸带用聚烯烃共 混物。
[0009] 本发明采用中密度聚乙烯作为预浸带的基体树脂而能获得优良的耐环境应力，中 密度聚乙烯与聚乙烯接枝双马来酰亚胺、乙烯马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝硅烷和硅烷偶 联剂熔融共混后，利用马来酸酐含量很高的乙烯马来酸酐共聚物其马来酸酐基团以及聚乙 烯接枝双马来酰亚胺的双马来酰亚胺基团来提高树脂的极性；利用硅烷偶联剂的硅羟基 在涂覆过程中与玻璃纤维表面的羟基反应，在纤维表面引入极性基团；使用聚乙烯接枝硅 烷作为相容剂，四种材料共同作用使本发明的聚烯烃共混物能与纤维界面的结合力大大增 强，从而使连续长纤维增强预浸带中的玻璃纤维与聚烯烃成为一个整体，力学性能大大增 强。本发明为了增强预浸带的耐环境应力，采用了中密度聚乙烯作为基体树脂，其耐热性较 高密度聚乙烯，为了补充其耐热性能，加入聚乙烯接枝双马来酰亚胺，在体系中引入双马来 酰亚胺基团，使共混物的耐热性大大提高。
【具体实施方式】
[0010] 发明的连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物，组分按质量份数计，包括100份 的中密度聚乙烯、0. 5-3份的聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2-5份的乙烯马来酸酐共聚物以及 〇. 5-3份的聚乙烯接枝硅烷和0. 05-0. 5份的硅烷偶联剂，其中，乙烯马来酸酐共聚物中含 有摩尔百分比为20 % -50 %的马来酸酐，硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570的其中一 种或任意两种以上的混合物。本发明采用中密度聚乙烯为基体树脂使其具有优良的耐环境 应力，并与聚乙烯接枝双马来酰亚胺、乙烯马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝硅烷和硅烷偶联剂 熔融共混，不仅能提高基体树脂的耐热性能，而且通过乙烯马来酸酐共聚物的马来酸酐基 团以及聚乙烯接枝双马来酰亚胺上的双马来酰亚胺基团来提高树脂的极性，通过硅烷偶联 剂的硅羟基在涂覆过程中与玻璃纤维表面的羟基反应，在玻璃纤维表面引入极性基团。本 发明采用聚乙烯接枝硅烷作为相容剂，在四种材料共同作用使本发明的聚烯烃共混物能与 玻璃纤维界面的结合力大大增强，提高纤维与本发明聚烯烃共混物的相容性，使本发明的 预浸带用聚烯烃共混物与玻璃纤维具有较好的界面相容性，所制得的连续长纤维增强预浸 带具有优良的耐环境应力性能和极高的纵向拉伸强度。
[0011] 本发明连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物最好包括100份的中密度聚乙烯、 1-2. 5份的聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2. 5-4份的乙烯马来酸酐共聚物以及1-2. 5份的聚乙 烯接枝硅烷和0. 1-0. 4份的硅烷偶联剂。本发明连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物的 具体组分及质量份数见表1所示。
[0012] 表 1
[0013]
[0015] 本发明连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物的制备方法，先制备聚乙烯接枝双 马来酰亚胺和聚乙烯接枝硅烷备用，其制备顺序不限，其余均为市售产品。
[0016] 按质量份数计，将100份的中密度聚乙烯以及0.06份的引发剂过氧化二异丙苯和 0. 8-1. 2份的双马来酰亚胺加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在180°C -200°c下、 且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得聚乙烯接枝 双马来酰亚胺备用。本发明聚乙烯接枝双马来酰亚胺的具体组分及质量份数见表2所示， 具体制备工艺参数见表3所示。
[0021] 按质量份数计，将100份的中密度聚乙烯以及0.06份的引发剂过氧化二异丙苯 和0. 8-1. 5份的二甲基乙烯基乙氧基硅烷，加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在 180°C _200°C下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒 制得聚乙烯接枝硅烷备用.本发明聚乙烯接枝硅烷的具体组分及质量份数见表4所示，具 体制备工艺参数见表5所示。
[0026] 本发明的连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物的制备方法，按表1将中密度聚 乙烯、聚乙烯接枝双马来酰亚胺以及乙烯马来酸酐共聚物和硅烷偶联剂加入高速混合机内 进行预混合，螺杆挤出机在180°C _220°C、且螺杆挤出机的主机螺杆转速200-250rpm/min 下熔融、挤出，最后造粒制得预浸带用聚烯烃共混物。本发明具体制备工艺参数见表6所 不。
[0027] 表 6
[0028]
[0029] 将制得的本发明预浸带用聚烯烃共混物在平板硫化机上热压成片，按ASTM D1693 标准制备耐环境应力开裂（ESCR)试样，并参照该标准测试耐环境应力性能。
[0030] 将制得的本发明预浸带用聚烯烃共混物熔融后涂覆在连续长玻璃纤维上，制成连 续长玻璃纤维预浸带（玻璃纤维含量40% )，带子宽度30mm且长度方向是连续，采用现用 的预浸带用聚烯烃共混物配方，即按质量份数计，高密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯接枝 马来酸酐5份和硅烷偶联剂1份制得预浸带用聚烯烃共混物熔融后涂覆在连续长玻璃纤维 上，制成连续长玻璃纤维预浸带（玻璃纤维含量40% )，作为对比例，按GB/T 1040标准检 测拉伸强度，具体的检测项目及性能见表7所示。
[0031] 表 7
[0032]
[0033] 从表7中可以看出，本发明的制备的聚烯烃共混物涂覆在连续长纤维制成的连续 长纤维增强预浸带比现有的预浸带相比，其耐环境应力开裂及纵向拉伸强度均优于对例， 而具有优良的耐环境应力性能和极高的纵向拉伸强度。
【主权项】
1. 一种连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物，其特征在于：以下组分按质量份数 计，包括100份的中密度聚乙烯、0. 5-3份的聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2-5份的乙烯马来 酸酐共聚物以及〇. 5-3份的聚乙烯接枝硅烷和0. 05-0. 5份的硅烷偶联剂，其中，所述的 乙烯马来酸酐共聚物中含有摩尔百分比为20% -50%的马来酸酐，所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560或KH-570的其中一种或任意两种以上的混合物。2. 根据权利要求1所述连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物，其特征在于：包括100 份的中密度聚乙烯、1-2. 5份的聚乙烯接枝双马来酰亚胺、2. 5-4份的乙烯马来酸酐共聚物 以及1-2. 5份的聚乙烯接枝硅烷和0. 1-0. 4份的硅烷偶联剂。3. 根据权利要求1或2所述连续长纤维增强预浸带用聚烯烃共混物的制备方法，其特 征在于： 按质量份数计，将100份的中密度聚乙烯以及〇. 06份的引发剂过氧化二异丙苯和 0. 8-1. 2份的双马来酰亚胺加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在180°C _200°C下、 且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得聚乙烯接枝 双马来酰亚胺备用； 按质量份数计，将100份的中密度聚乙烯以及〇. 06份的引发剂过氧化二异丙苯和 0. 8-1. 5份的二甲基乙烯基乙氧基硅烷，加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在 180°C _200°C下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒 制得聚乙烯接枝硅烷备用； 将中密度聚乙烯、聚乙烯接枝双马来酰亚胺、乙烯马来酸酐共聚物以及聚乙烯接枝硅 烷和硅烷偶联剂加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在180°C -2KTC、且螺杆挤出 机的主机螺杆转速在200-250rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得预浸带用聚烯烃共混物。
【文档编号】C08L23/08GK105985567SQ201510079621
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】刘春林, 吴盾, 廖华勇, 章诚, 陶国良, 龚方红
【申请人】常州大学