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：
本发明涉及高分子材料领域，具体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：
长玻璃纤维增强聚丙烯材料具有高强度、高刚度、高冲击强度、低翘曲蠕变小、抗动态疲劳性能好等优点，因其性价比很高广泛应用于汽车、家电等结构零部件，取代金属、短玻纤增强尼龙等。
采用熔融浸渍的拉挤工艺生产长玻璃纤维增强聚丙烯的最主要问题有两个1、聚丙烯为非极性大分子，与玻璃纤维难以直接良好界面连接，需要引入极性官能团，商业生产常常使用的方法是加入不饱和羧酸或其酸酐改性的聚丙烯，以改善与玻璃纤维的界面连接；2、由于聚丙烯熔体粘度大，拉挤工艺中不易良好浸渍玻璃纤维，长玻璃纤维增强聚丙烯材料的商业生产通常采用超高熔指的聚丙烯(＞70g/10min，2.16kg 230℃)，使有利于提高玻璃纤维的浸渍效果。
已经有公开的制备连续长纤维增强聚丙稀复合材料。专利CN1058026C采用熔指为70～300g/10min(2.16kg 230℃)的改性聚丙烯树脂浸渍连续玻璃纤维束，得到长玻璃纤维增强聚丙烯母粒。这种方法的缺陷是需要预先制备特殊的羧酸改性聚丙烯树脂，而且熔指为70～300g/10min(2.16kg 230℃)的改性聚丙烯树脂在挤出机中再次高温熔融以浸渍玻璃纤维时，产品颜色控制困难。专利CN1068358C采用有机硅氧烷化合物、不饱和羧酸或其酸酐接枝改性聚丙烯，或是有接枝改性聚丙烯与未接枝改性聚丙烯的混合物来浸渍连续玻璃纤维制备长玻纤增强聚丙烯。如采用接枝改性聚丙烯与未接枝改性聚丙烯的混合物作为浸渍基料的缺陷是一方面仍然需要预先单独制备接枝改性聚丙烯，另一方面未接枝改性聚丙烯需要选用超高熔指的聚丙烯树脂，才能满足玻璃纤维良好浸渍的要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有长玻璃纤维增强聚丙烯材料存在的问题，提供一种成本低、各种性能优异的长玻璃纤维增强聚丙烯材料。
本发明的另一个目的是提供上述长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法。
一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，包括长玻璃纤维和超高熔指的聚丙烯，所述超高熔指的聚丙烯为超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯；所述超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯由如下组分和重量份数组成聚丙烯85～98、不饱和羧酸或其酸酐0.2～1.5、有机过氧化物0.05～0.5、其它助剂0.1～2、聚烯烃弹性体0～15。
上述聚丙烯为中熔指聚丙烯(10-20g/10min，2.16kg 230℃)。
上述中熔指聚丙烯为中熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或它们的混合物。
上述不饱和羧酸或其酸酐为马来酸、丙烯酸、衣康酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种，但不仅限于这些不饱和羧酸或其酸酐；上述有机过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-双(过氧化苯甲酰)己烷中的一种或几种的混合物。
上述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1790、抗氧剂1098、抗氧剂412S、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP、抗氧剂STDP中的一种或几种的混合物。
上述超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯还含有其他助剂，所述其他助剂为润滑剂、抗铜害剂、抗霉菌剂中的一种或几种的混合物。可以根据要求添加或不添加。
上述长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤(1)制备超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯使用有三个侧向喂料口的挤出机，在主喂料口加入大部分聚丙烯、聚烯烃弹性体、除抗氧剂外的其它添加剂，在第一个侧向喂料口加入溶解在溶剂中的有机过氧化物，在第二个侧向喂料口加入溶解在溶剂中不饱和羧酸或其酸酐，在第三个侧向喂料口再加入抗氧剂和小部分聚丙烯；(2)制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料将熔融超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯熔体浸渍长玻璃纤维制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料。
本发明复合物的制备使用有三个侧向喂料口的挤出机，从主喂料口、第一侧喂料口(从主喂料口次序计)、第二侧喂料口、第三侧喂料口加入聚丙烯、不饱和羧酸或其酸酐、有机过氧化物、其它助剂、聚烯烃弹性体等各组分。其中大部分聚丙烯、聚烯烃弹性体、除抗氧剂外的其它添加剂从主喂料口加入，溶解在溶剂中的有机过氧化物从在第一个侧向喂料口泵入，溶解在溶剂中的不饱和羧酸或其酸酐从第二个侧向喂料口泵入，在第三个侧向喂料口再加入抗氧剂和小部分聚丙烯。同时，调整挤出机相应螺杆组合及温度设定以保证工艺稳定性。
本发明复合物从挤出机进入浸渍机头浸渍牵引的连续玻璃纤维后经水槽冷却切粒成长度为3～30mm的长玻璃纤维增强聚丙烯材料颗粒。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明采用中熔指聚丙烯树脂在挤出机中制备超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯复合物，直接给浸渍机头供应熔融改性聚丙烯熔体来浸渍连续玻璃纤维，一步法生产长玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料。本发明的优点是1、采用商品化牌号丰富的中熔指聚丙烯作原料，成本比超高熔指聚丙烯低；2、制备用于一步法生产长玻璃纤维增强聚丙烯(PP)的超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯复合物，不需要预先单独生产或购买超高熔指不饱和羧酸或其酸酐接枝改性聚丙烯，简化工艺，降低成本。
具体实施例方式
实施例1将95％的熔指为15g/10min(2.16kg 230℃)的均聚聚丙烯从主喂料口加入挤出机，从第一侧向喂料口泵入0.1％溶解在丙酮中的过氧化二异丙苯，从第二侧向喂料口泵入0.5％溶解在丙酮中的马来酸酐，从第三侧向喂料口加入0.2％的抗氧剂1010、0.2％的抗氧剂168和4％的熔指为15g/10min(2.16kg 230℃)的均聚聚丙烯混合物，经挤出机熔融反应的复合物与连续玻璃纤维通过浸渍机头后冷却切粒。该长玻纤增强聚丙烯颗粒料制备标准力学测试试样。
从进入浸渍机头前的熔体温度计的位置抽取改性聚丙烯复合物熔体试样，用作测试熔指和接枝率。
实施例2将实施例1中的熔指为15g/10min(2.16kg 230℃)的均聚聚丙烯等量替换成熔指为15g/10min(2.16kg 230℃)的共聚聚丙烯，采用相同方法制备长玻纤增强聚丙烯颗粒料及该颗粒料的标准力学测试试样，采用相同方法抽取改性聚丙烯复合物熔体试样及测试熔指和接枝率。
实施例3将实施例1中从主喂料口加入的95％熔指为15g/10min(2.16kg230℃)的均聚聚丙烯替换成97％熔指为15g/10min(2.16kg 230℃)的均聚聚丙烯和1％乙烯-辛烯共聚物(乙烯含量为30％)的混合物，从第一侧向喂料口泵入0.12％溶解在丙酮中的过氧化二异丙苯，从第二侧向喂料口泵入0.5％溶解在丙酮中的马来酸酐，从第三侧向喂料口加入0.2％的抗氧剂1790、0.18％的抗氧剂168和1％的熔指为15g/10min(2.16kg 230℃)的均聚聚丙烯的混合物，采用相同方法制备长玻纤增强聚丙烯颗粒料及该颗粒料的标准力学测试试样，采用相同方法取改性聚丙烯熔体试样及测试熔指和接枝率。
比较例1
将实施例1中从主喂料口加入的95％熔指为15g/10min(2.16kg230℃)的均聚聚丙烯替换成100％熔指为150g/10min(2.16kg 230℃)的预先制备的马来酸酐接枝改性均聚聚丙烯，采用相同方法制备长玻纤增强聚丙烯颗粒料及该颗粒料的标准力学测试试样，采用相同方法取改性聚丙烯熔体试样及测试熔指和接枝率。
比较例2将实施例1中从主喂料口加入的95％熔指为15g/10min(2.16kg230℃)的均聚聚丙烯替换成80％熔指为90g/10min(2.16kg 230℃)的共聚聚丙烯和20％熔指为300g/10min(2.16kg 230℃)的马来酸酐接枝改性均聚聚丙烯的混合物，采用相同方法制备长玻纤增强聚丙烯颗粒料及该颗粒料的标准力学测试试样，采用相同方法取改性聚丙烯熔体试样及测试熔指和接枝率。
表1列出了上述所有实施例及比较例的试样测试结果。
表1
权利要求
1.一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料，包括长玻璃纤维和超高熔指的聚丙烯，其特征在于所述超高熔指的聚丙烯为超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯；所述超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯含有如下组分和重量份数聚丙烯85～98、不饱和羧酸或其酸酐0.2～1.5、有机过氧化物0.05～0.5、抗氧剂0.1～2、聚烯烃弹性体0～15。
2.根据权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述聚丙烯为中熔指聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述中熔指聚丙烯为中熔指的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述不饱和羧酸为马来酸、丙烯酸、衣康酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述有机过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-双(过氧化苯甲酰)己烷中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1790、抗氧剂1098、抗氧剂412S、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP、抗氧剂STDP中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于所述超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯还含有其他助剂，所述其他助剂为润滑剂、抗铜害剂、抗霉菌剂中的一种或几种的混合物。
8.一种权利要求1所述长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)制备超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯使用有三个侧向喂料口的挤出机，在主喂料口加入大部分聚丙烯、聚烯烃弹性体、除开抗氧剂的其它添加剂，在第一个侧向喂料口加入溶解在溶剂中的有机过氧化物，在第二个侧向喂料口加入溶解在溶剂中不饱和羧酸或其酸酐，在第三个侧向喂料口再加入抗氧剂和小部分聚丙烯；(2)制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料将熔融超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯熔体浸渍长玻璃纤维制备长玻璃纤维增强聚丙烯材料。
全文摘要
本发明公开了一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。本发明采用中熔指聚丙烯树脂在挤出机中制备超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯复合物，直接给浸渍机头供应熔融改性聚丙烯熔体来浸渍连续玻璃纤维，一步法生产长玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料。本发明采用商品化牌号丰富的中熔指聚丙烯作原料，成本比超高熔指聚丙烯低；制备用于一步法生产长玻璃纤维增强聚丙烯(PP)的超高熔指不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯复合物，不需要预先单独生产或购买超高熔指不饱和羧酸或其酸酐接枝改性聚丙烯，简化工艺，降低成本。
文档编号C08K7/14GK1810870SQ200610033859
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月23日 优先权日2006年2月23日
发明者曾祥斌, 姜苏俊, 蔡彤旻, 黄险波, 刘志力, 万勇军 申请人:广州金发科技股份有限公司, 上海金发科技发展有限公司