一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，由以下按重量份数计量的原料组成：高结晶均聚聚丙烯树脂50~80份、无碱连续长玻璃纤维20~35份、相容剂3~8份、增韧剂0~5份、成核剂0.1~1份、润滑剂0.1~1份、紫外线吸收剂0.1~1份和抗氧剂0.1~1份。本发明赋予玻纤增强聚丙烯材料较高的拉伸强度、弯曲模量、硬度的同时，还使得其兼顾了冲击强度好、成型收缩率小、不易老化等特点，同时，该材料的热变形温度大，高温条件下抗氧化性良好，成本低廉，重量轻，可代替金属材料用于制作泳池扶梯踏板。
【专利说明】一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，本发明还涉及该玻纤增强聚丙烯材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚丙烯由于具有优良的综合性能、良好的化学稳定性、较好的加工成型性能和相对低廉的价格等特点，被广泛运用于家电和车用领域。然而未经改性的聚丙烯存在拉伸强度、弯曲模量、硬度低，耐低温冲击强度差，成型收缩大，易老化等缺点，严重影响了聚丙烯的使用范围。
[0003]增强聚丙烯是聚丙烯与玻璃纤维、石棉或无机填料的混合物，均聚物型和共聚物型的聚丙烯材料具有较好的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性和抗溶解性，然而其对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(如四氯化碳)溶剂等没有抵抗力，且在高温下抗氧化性较差，同时，现有的增强聚丙烯材料也不能很好的解决聚丙烯存在的拉伸强度、弯曲模量、硬度低，耐低温冲击强度差，成型收缩大，易老化等缺点，而用ABS树脂和PBT树脂代替增强聚丙烯用于家电和车用领域时，产品成本大幅度增加。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，该材料具有较高的拉伸强度、弯曲模量、硬度，且其冲击强度好，成型收缩率小，不易老化，同时，该材料的热变形温度大，高温条件下抗氧化性良好。
[0005]为了解决现有技术问题，本发明通过以下技术方案实现:
一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，由以下按重量份数计量的原料组成:
高结晶均聚聚丙烯树脂50~80份
无碱连续长玻璃纤维20~35份
相容剂3~8份
增韧剂0~5份
成核剂0.1~1份
润滑剂0.1~1份
紫外线吸收剂0.1~1份
抗氧剂0.1^1份；
其中，所述高结晶均聚聚丙烯的熔融指数为4(T55g/10min ；
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚丙烯；
所述增韧剂为POE、EVA、EPR、SEBS和SBS中的任一种或几种的组合；
所述成核剂为3成核剂、纳米级超细滑石粉、丁二酸钠和磷酸酯碱金属盐类中的任一种或几种的组合；
所述润滑剂为硬脂酸、EBS、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硅酮粉中的任一种或几种的组合；
所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328和紫外线吸收剂UV-531的任一种或几种的组合；
所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂245和抗氧剂1076中的任一种或几种的组合。
[0006]进一步地，本发明玻纤增强聚丙烯材料优选由以下按重量份数计量的原料组成: 高结晶均聚聚丙烯树脂65~75份
无碱连续长玻璃纤维2(T25份
相容剂5份
增韧剂3份
成核剂0.ri份
润滑剂0.n份
紫外线吸收剂0.n份
抗氧剂0.ri份。
[0007]本发明还提供了一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤:` 1)将增韧剂、相容剂、润滑剂、成核剂、紫外线吸收剂和抗氧剂按配方比配制好后，在低速搅拌机中预混合3min ；
2)将高结晶均聚聚丙烯加入低速搅拌机中，并在低速搅拌机中与经步骤I)之后的物料混合3min,然后将物料从王喂料系统喂入到双螺杆挤出机中；
3)将无碱连续长玻璃纤维从双螺杆挤出机的加纤口加入双螺杆挤出机中；
4)将经步骤3)之后的物料通过螺杆直径为3(T75mm、长径比为36~40:1的双螺杆挤出机中进行混炼，双螺杆挤出机温度为:第一区为12(T135°C，第二区~第四区为18(T185°C，第五区~第九区为185~195°C，机头温度为200°C，同时通过水冷却后拉条、切粒，经振动筛分离出粒子，混合均匀后包装，得到泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料。
[0008]本发明选用高流动性的高结晶均聚聚丙烯作为树脂基材，可降低加工难度，同时赋予材料较高的弯曲模量和综合性能。无碱连续长玻璃纤维的添加则进一步增强了材料的弯曲模量，同时还提高了材料的拉伸强度、耐热性和尺寸稳定性。
[0009]本发明使用的相容剂自身带有的反应型基团，可改善玻璃纤维与聚丙烯树脂之间的相容性，提高产品的拉伸强度、弯曲强度和表面光洁度。增韧剂的添加，可在原有的基础上，提高玻纤增强聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度，使注塑出来的制件不易破裂。成核剂的添加，可细化晶粒，提高结晶速率，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。
[0010]此外，本发明润滑剂、紫外线吸收剂和抗氧剂的添加，可以进一步改善玻纤增强聚丙烯材料的的加工性能，提高产品的耐热性和耐老化性，降低制件受紫外线的破环，保持产品的物理性能。
[0011]本发明赋予玻纤增强聚丙烯材料较高的拉伸强度、弯曲模量、硬度的同时，还使得其兼顾冲击强度好、成型收缩率小、不易老化等特点，同时，该材料的热变形温度大，高温条件下抗氧化性良好，成本低廉，重量轻，可代替金属材料用于制作泳池扶梯踏板。【具体实施方式】
[0012]本发明揭示了一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，由以下按重量份数计量的原料组成:
高结晶均聚聚丙烯树脂5(T80份
无碱连续长玻璃纤维2(T35份
相容剂3~8份
增韧剂(T5份
成核剂0.ri份
润滑剂0.n份
紫外线吸收剂0.n份
抗氧剂0.1^1份。
[0013]其中，高结晶均聚聚丙烯的熔融指数为4(T55g/10min，弯曲模量为170(T2200MPa，具有高结 晶度和高刚性。本发明所提及的无碱连续玻璃纤维经过偶联剂改性处理，和高结晶均聚聚丙烯混合后可得到取向，且易分散，从而提高材料的拉伸强度、弯曲模量、耐热性和尺寸稳定性等。
[0014]为了提高材料的相容性，所提及的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚丙烯，该种相容剂自身带有反应型基团，可改善玻璃纤维与聚丙烯树脂之间的相容性，提高产品的拉伸强度、弯曲强度和表面光洁度。
[0015]为了提高材料的抗应力开裂性能，本发明中添加了增韧剂，所述增韧剂为P0E、EVA、EPR、SEBS和SBS中的任一种或几种的组合，具有良好的韧性、挠曲性和耐应力开裂性，可使玻纤增强聚丙烯的缺口冲击强度得到提高。所述润滑剂为硬脂酸、EBS、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硅酮粉中的任一种或几种的组合，可降低挤出的玻纤增强聚丙烯的表面粗糙度，提高注塑件的脱模性。
[0016]本发明成核剂为P成核剂、纳米级超细滑石粉、丁二酸钠和磷酸酯碱金属盐类中的任一种或几种的组合，可改变聚丙烯树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。
[0017]为了进一步提高材料的使用寿命及延缓产品发生发黄等的现象，保证制件的外观及耐老化性能，本发明中还添加了紫外线吸收剂和抗氧剂，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328和紫外线吸收剂UV-531的任一种或几种的组合；抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂245和抗氧剂1076中的任一种或几种的组合。
[0018]作为本发明的一种优选方案，该玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组成:
高结晶均聚聚丙烯树脂65~75份
无碱连续长玻璃纤维2(T25份
相容剂5份
增韧剂3份成核剂0.ri份
润滑剂0.n份
紫外线吸收剂0.n份
抗氧剂0.ri份。
[0019]本发明还提供了一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤:
1)将增韧剂、相容剂、润滑剂、成核剂、紫外线吸收剂和抗氧剂按配方比配制好后，在低速搅拌机中预混合3min ；
2)将高结晶均聚聚丙烯加入低速搅拌机中，并在低速搅拌机中与经步骤I)之后的物料混合3min,然后将物料从王喂料系统喂入到双螺杆挤出机中；
3)将无碱连续长玻璃纤维从双螺杆挤出机的加纤口加入双螺杆挤出机中；
4)将经步骤3)之后的物料通过螺杆直径为3(T75mm、长径比为36~40:1的双螺杆挤出机中进行混炼，双螺杆挤出机温度为:第一区为12(T135°C，第二区~第四区为18(T185°C，第五区~第九区为185~195°C，机头温度为200°C，同时通过水冷却后拉条、切粒，经振动筛分离出粒子，混合均匀后包装，得到泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料。
[0020]为了本领域技术人员的理解，以下通过具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0021]实施例1
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组成:
高结晶均聚聚丙烯树脂77份
无碱连续长玻璃纤维20份
相容剂2份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。
[0022]实施例2
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组
成:
高结晶均聚聚丙烯树脂74份
无碱连续长玻璃纤维20份
相容剂5份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。
[0023]实施例3
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组成:
高结晶均聚聚丙烯树脂64份
无碱连续长玻璃纤维30份
相容剂5份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。
[0024]实施例4
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组
成:
高结晶均聚聚丙烯树脂61份
无碱连续长玻璃纤维30份
相容剂5份
增韧剂3份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。
[0025]对比例I
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组
成:
普通均聚聚丙烯树脂74份
无碱连续长玻璃纤维20份
相容剂5份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。
[0026]对比例2
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组
成:
聚丙烯树脂64份
无碱连续长玻璃纤维30份
相容剂5份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。[0027]对比例3
本实施例泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组
成:
聚丙烯树脂61份
无碱连续长玻璃纤维30份
相容剂5份
增韧剂3份
成核剂0.3份
润滑剂0.3份
紫外线吸收剂0.1份
抗氧剂0.3份。
[0028]上述提及的对比例I是参照实施例2作对比,对比例2是参照实施例3作对比,对比例3是参照实施例4作对比，对比例与实施例的区别在于使用不同聚丙烯树脂。实施例r4和对比例f 3所得的泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料均是采用以下方法制备得到，该方法包括以下具体步骤:
1)将增韧剂、相容剂、润`滑剂、成核剂、紫外线吸收剂和抗氧剂按配方比配制好后，在低速搅拌机中预混合3min ；
2)将高结晶均聚聚丙烯加入低速搅拌机中，并在低速搅拌机中与经步骤I)之后的物料混合3min,然后将物料从王喂料系统喂入到双螺杆挤出机中；
3)将无碱连续长玻璃纤维从双螺杆挤出机的加纤口加入双螺杆挤出机中；
4)将经步骤3)之后的物料通过螺杆直径为3(T75mm、长径比为36~40:1的双螺杆挤出机中进行混炼，同时通过水冷却后拉条、切粒，经振动筛分离出粒子，混合均匀后包装，得到泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料。其中，双螺杆挤出机造粒工艺时各区的温度如表I所示:
【权利要求】
1.一种泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，由以下按重量份数计量的原料组成: 高结晶均聚聚丙烯树脂5(T80份 无碱连续长玻璃纤维2(T35份相容剂3~8份增韧剂(T5份 成核剂0.ri份 润滑剂0.n份 紫外线吸收剂0.n份 抗氧剂0.1^1份； 其中，所述高结晶均聚聚丙烯的熔融指数为4(T55g/10min ； 所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚丙烯； 所述增韧剂为POE、EVA、EPR、SEBS和SBS中的任一种或几种的组合； 所述成核剂为3 成核剂、纳米级超细滑石粉、丁二酸钠和磷酸酯碱金属盐类中的任一种或几种的组合； 所述润滑剂为硬脂酸、EBS、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硅酮粉中的任一种或几种的组合； 所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328和紫外线吸收剂UV-531的任一种或几种的组合； 所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂245和抗氧剂1076中的任一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于:该玻纤增强聚丙烯材料由以下按重量份数计量的原料组成: 高结晶均聚聚丙烯树脂65~75份 无碱连续长玻璃纤维2(T25份相容剂5份增韧剂3份 成核剂0.ri份 润滑剂0.n份 紫外线吸收剂0.n份 抗氧剂0.ri份。
3.一种根据权利要求1或2所述的泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤: 1)将增韧剂、相容剂、润滑剂、成核剂、紫外线吸收剂和抗氧剂按配方比配制好后，在低速搅拌机中预混合3min ； 2)将高结晶均聚聚丙烯加入低速搅拌机中，并在低速搅拌机中与经步骤I)之后的物料混合3min,然后将物料从王喂料系统喂入到双螺杆挤出机中； 3)将无碱连续长玻璃纤维从双螺杆挤出机的加纤口加入双螺杆挤出机中； 4)将经步骤3)之后的物料通过螺杆直径为3(T75mm、长径比为36~40:1的双螺杆挤出机中进行混炼，双螺杆挤出机温度为:第一区为12(T135°C，第二区~第四区为18(T185°C，第五区~第九区为185~195°C，机头温度为200°C，同时通过水冷却后拉条、切粒，经振动筛分离出粒子，混合均匀后包装，得到泳池扶梯踏板用的玻纤增强聚丙烯材料 。
【文档编号】C08K13/04GK103601976SQ201310610657
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】沈旭渠, 张翼翔, 陈锐彬, 姚杏梅, 李玲玉 申请人:广东聚石化学股份有限公司