专利名称：一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及材料技术领域，具体来就涉及一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，同时还涉及其该聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法。
技术背景
聚丙烯为一种无极性的通用热塑性塑料，具有良好的加工性能，较好的综合力学性能和相对低廉的价格，但硬度、刚度和缺口冲击强度相对较低，限制了其在许多场合的应用。纤维增强通常是聚合物材料增强、增刚的有效手段，玻璃纤维由于具备较高的强度和较低的价格，在聚合物复合材料制备中的应用十分普遍，材料性能提高的关键之一在于使基体材料和纤维的界面产生良好的粘接，聚丙烯为一种广泛使用的热塑性聚合物材料，尽管玻璃纤维表面一般都用偶联剂进行表面处理，但由于聚丙烯为非极性聚合物材料，与玻璃纤维的界面粘接强度差，即使通常采用加入部分酸酐接枝的聚丙烯提高界面粘接强度，但玻璃纤维改性对聚丙烯性能的提高仍有限
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种具有良好的加工性能，很好的强度、刚度和冲击韧性，且工艺简单、成本低、生产效率高的聚丙烯/玻璃纤维复合材料。
本发明的另一目的在于提供该聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法。
本发明的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其原料重量份如下聚丙烯100份、玻璃纤维15 50份、马来酸酐接枝聚丙烯5 15份、过氧化物引发剂 0. 2 0. 5份和环氧树脂0. 5 2份；其中过氧化物引发剂采用分解温度130 193°C、半衰期1分钟的品种。
上述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中聚丙烯为普通均聚型或共聚型聚丙烯。
上述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中玻璃纤维为无碱或低碱玻璃纤维。
上述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中环氧树脂选择双酚型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂或缩水甘油酯型环氧树脂等。
上述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化物或过氧化苯甲酰等。
一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法，包括下述步骤(1)按上述配比称量聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化物引发剂混合均勻，在 160 230°C温度下，加入螺杆挤出机上游加料口混炼；(2)对玻璃纤维同步进行环氧树脂表面涂覆处理，称量涂覆前后玻璃纤维，两者之差为环氧树脂的加入量E，并引入螺杆挤出机下游玻璃纤维加入口，螺杆挤出机的剪切作用，使玻璃纤维剪断成约0. 2-0. 5毫米，并均勻分散于基体材料中；E= [ (S1-S0) /S0]G,其中E为加入的环氧树脂份数^为涂覆后单位长度玻璃纤维重量为涂覆前单位长度玻璃纤维重量；G为加入的玻璃纤维份数(可由灼烧法确定)； (3)经挤出牵条、造粒即得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。
本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知利用加入的过氧化物引发剂在一定温度下分解产生自由基，引发作用使加入的马来酸酐接枝聚丙烯的酸酐基团与环氧树脂分子的环氧基团在本工艺条件下产生化学反应而结合，提高聚丙烯与环氧树脂的结合程度。另一方面，由于环氧基团与经偶联剂处理的玻璃纤维表面的极性基团具有很好的亲和性，从而多环氧官能团的环氧树脂提高聚丙烯与玻璃纤维表面的粘接强度。如将聚丙烯100份、马来酸酐接枝聚丙烯10份、过氧化二异丙苯(引发剂)0. 2份充分混合，玻璃纤维表面经双酚A环氧树脂(E-44)涂覆处理，按上述加工工艺在双螺杆挤出机中混炼复合，对该复合材料进行红外谱图分析表明，在1735 cnT1处出现了一个特征峰，此峰对应的是酯类化合物中羰基的伸缩振动ν，这说明环氧树脂与马来酸酐接枝聚丙烯的酸酐基团产生化学反应，生成酯键，即环氧树脂接到了聚丙烯大分子链上，同时试验表明，如不加引发剂，则在本工艺条件下不产生该反应。
经测试，利用本发明在普通均聚型聚丙烯中添加50份的玻璃纤维，与不加入环氧树脂的复合材料进行对比，可使材料的拉伸强度由SlMI^增加至115MPa，弯曲模量由5. 1 GI^a增加至7. OGPa，弯曲强度由112MI^a增加至142MPa，常温缺口冲击强度由7. ^(J/m2增加至10. 2 KJ/m2 ；在共聚型聚丙烯中添加43份的玻璃纤维，与不加入环氧树脂的复合材料进行对比，可使材料的拉伸强度由83MPa增加至105MPa，弯曲模量由4. 8GPa增加至6. IGPa, 弯曲强度由105MPa增加至129MPa,常温缺口冲击强度由9. 2KJ/m2增加至15. 8KJ/m2。由此可见，采用表面涂覆法及过氧化物引发剂，用相对廉价的环氧树脂改性聚丙烯/玻璃纤维复合材料，取得了较好的结果，从而提高了共混物的强度、刚度和冲击韧性，表面质量良好，具有良好的加工性能。采用将环氧树脂直接涂覆于玻璃纤维表面，对材料性能的改善效果大幅提高，使得材料具有很好的强度、刚度和冲击韧性；同时工艺简单、成本低、生产效率尚。
具体实施方式
实施例1一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法，包括下述步骤(1)按表1-1的配比称量聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化物引发剂混合均勻，在 160 230°C温度下，加入螺杆挤出机上游加料口混炼；(2)对玻璃纤维同步进行环氧树脂表面涂覆处理，称量涂覆前后玻璃纤维，两者之差计算出环氧树脂的加入量2份，并引入螺杆挤出机下游玻璃纤维加入口，螺杆挤出机的剪切作用，使玻璃纤维剪断成约0. 2-0. 5毫米，并均勻分散于基体材料中；(3)经挤出牵条、造粒即得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。
取该材料注塑成样条，在23°C放置M小时后测试性能，检测结果见表1-1。
权利要求
1.一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其原料重量份如下聚丙烯100份、玻璃纤维15 50份、马来酸酐接枝聚丙烯5 15份、过氧化物引发剂 0. 2 0. 5份和环氧树脂0. 5 2份；其中过氧化物引发剂采用分解温度130 193°C、半衰期1分钟的品种。
2.如权利要求1所述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中聚丙烯为普通均聚型或共聚型聚丙烯。
3.如权利要求1所述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中玻璃纤维为无碱或低碱玻璃纤维。
4.如权利要求1所述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中环氧树脂选择双酚型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂或缩水甘油酯型环氧树脂。
5.如权利要求1所述的一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其中过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化物或过氧化苯甲酰。
6.如权利要求1-5之一所述的聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法，包括下述步骤(1)按上述配比称量聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化物引发剂混合均勻，在 160 230°C温度下，加入螺杆挤出机上游加料口混炼；(2)对玻璃纤维同步进行环氧树脂表面涂覆处理，称量涂覆前后玻璃纤维，两者之差可计算出环氧树脂的加入量E，将涂覆后的玻璃纤维引入螺杆挤出机下游玻璃纤维加入口，螺杆挤出机的剪切作用，使玻璃纤维剪断成约0. 2-0. 5毫米，并均勻分散于基体材料中；E= [ (S1-S0) /S0]G,其中E为加入的环氧树脂份数^为涂覆后单位长度玻璃纤维重量为涂覆前单位长度玻璃纤维重量；G为加入的玻璃纤维份数；(3)经挤出牵条、造粒即得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种聚丙烯/玻璃纤维复合材料及其制备方法，其原料重量份如下聚丙烯100份、玻璃纤维15～50份、马来酸酐接枝聚丙烯5～15份、过氧化物引发剂0.2～0.5份和环氧树脂0.5～2份；其制备方法按上述配比称量聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化物引发剂混合均匀，在160～230℃温度下，加入螺杆挤出机上游加料口混炼；对玻璃纤维同步进行环氧树脂表面涂覆处理，称量涂覆前后玻璃纤维，两者之差可计算出环氧树脂的加入量，并引入螺杆挤出机下游玻璃纤维加入口，螺杆挤出机的剪切作用，使玻璃纤维剪断成约0.2-0.5毫米，并均匀分散于基体材料中；经挤出牵条、造粒即得。本材料具有很好的强度、刚度和冲击韧性，且工艺简单、成本低、生产效率高。
文档编号C08L23/12GK102492222SQ20111040300
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者刘一春, 梁珊, 秦舒浩, 罗筑, 陈兴江 申请人:贵州大学