一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料及其制备方法，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：聚丙烯30-80、玻璃纤维10-60、弹性体3-12、接枝单体1-5、引发剂0.2-1、抗氧剂0.2-1、其他助剂0.2-2.0。与现有技术相比，本发明利用玻璃纤维对高分子材料的增强作用，制得高强度、高刚度、尺寸稳定的聚丙烯材料；玻纤有促进高分子材料结晶的作用，结晶快，冷却快，玻纤难以被束缚和掩盖，利用弹性体可以扰乱聚丙烯结晶的作用，制得抗冲击强度高、低浮纤的增强增韧聚丙烯复合材料。
【专利说明】一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚烯烃【技术领域】，尤其是涉及一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚丙烯PP作为五大通用塑料之一，密度小，生产成本低，综合力学性能好，无毒、耐腐蚀、易于加工和回收等优点，被广泛应用于各种场所，如家用电器、汽车内外饰件、健身器材、办公用品、日用品、玩具和卫生洁具等领域，在塑料中占有重要地位，但在制作家电零部件时，其强度、刚度、抗冲击性及常达不到要求，制品表面浮纤严重也限制了聚丙烯的应用。目前比较常用的是玻纤、填充等对聚丙烯进行改性，以达到聚丙烯增强的目的。
[0003]目前，关于低浮纤聚丙烯的研制和应用主要是将相容剂物理共混于聚丙烯PP树脂和玻纤中。中国专利文献CN103265761A，公开了一种用低分子极性物质马来酸酐等、引发剂对聚丙烯表面进行改性制得的低浮纤增强聚丙烯材料，但该材料虽然力学性能有了较大提高，但浮纤问题依然比较明显。中国专利200710172918.4公开了一种超长延伸率玻缡纤维增强聚丙烯复合材料，包括聚丙烯、玻璃纤维、复合抗氧剂和其他助剂，其优点在于，拉伸断裂伸长率高。中国专利201110008670.4公开了一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，采用抗冲、低浮纤母粒配合长纤增强聚丙烯母粒进行改性，拉伸强度、冲击强度等性能测试表明，其制备的聚丙烯材料表面光泽度高、浮纤现象少。
[0004]中国专利201110321904.0公开了一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，包括聚丙烯、复合纤维、接枝聚丙烯、抗氧剂，优点在于高玻纤含量仍能保持良好的外观。中国专利200810039829.7公开了一种耐热高光泽增强聚丙烯及其制备方法，包括高光泽填充剂、聚丙烯、玻璃纤维、润滑`分散剂、抗氧剂，其优点在于材料具有高光泽、高耐温性，较高的刚性和表面硬度。
[0005]以上技术通过处理玻纤或加入相容剂来提高聚丙烯与玻纤的相容性；其缺点在于加入的玻璃纤维含量不能过多，否则浮纤外露依然很严重，且加工性能较差，导致制件外观不好。通过加入弹性体对制品表面浮纤问题进行改善，目前在聚丙烯中的应用尚未涉及。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料。
[0007]本发明的另一的目的是提供一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料的制备方法。
[0008]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0009]一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到:
[0010]聚丙烯30-80、玻璃纤维10-60、弹性体3_12、接枝单体1_5、引发剂0.2_1、抗氧剂0.2-1、其他助剂 0.2-2.0。
[0011]所述的聚丙烯选自无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯或间规立构聚丙烯中的一种或几种，聚丙烯在温度230°C、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度≥ 20Mpa。
[0012]所述的玻璃纤维为直径8~20 μ m的无碱玻璃纤维。
[0013]所述的弹性体为热塑性弹性体或热固性弹性体，包括聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶或乙烯共聚物弹性体中的一种或几种。
[0014]所述的接枝单体选自丙烯酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
[0015]所述的引发剂为过氧化醋酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基DTBP或过氧化苯甲酸叔丁酯TPB。
[0016]所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
[0017]所述的其他助剂包括热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。
[0018]低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料的制备方法，该方法按照配方备料后，将除玻璃纤维之外的其他组分置于高混机中混合5-10min，出料，通过侧喂料口将玻璃纤维加入挤出机，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，得到低浮纤玻纤增强增韧复合材料。
[0019]所述的双螺杆挤出机内的螺杆转速为200_500r / min，挤出机从加料到挤出机头的温度设置为:185 V、190 0C >205 °C >210 °C >210 °C >210 °C >200 V、185 V、180 V，真空度(0.06MPa。
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0021]1、本发明利用玻璃纤维对高分子材料的增强作用，得到了高强度、高刚度、尺寸稳定的聚丙烯材料，适合于注射成型各类车用、家电用工程塑料件；
[0022]2、本发明利用了弹性体对聚丙烯组合物的结晶行为的作用，请(去掉)在弹性体增韧塑料体系中，弹性体颗粒起着应力集中点的作用。当材料受到冲击时，在粒子的赤道线附近应力集中会引起小银纹的产生，当弹性体颗粒密集时，所产生的大量银纹间的应力场相互干扰，若生长的银纹前峰的应力集中低于临界值或银纹遇到另一弹性体颗粒时，则银纹终止，弹性体相粒子不仅能引发银纹而且能控制银纹。结果表明，与纯聚合物中形成的少量大银纹相比，加入弹性体可诱发大量的小银纹，而扩展大量的小银纹比扩展少量的大银纹需要更多的能量，因而多重银纹的产生和发展可以显著地提高材料的冲击强度。同时玻纤有促进结晶的作用，而PP、PA都属于结晶性材料。结晶快冷却就快；冷却快，玻纤就难以被树脂束缚和掩盖住，那么就容易产生玻纤外露。弹性体的加入使结晶速度变慢，破坏了聚丙烯的结晶行为，降低了浮纤的产生，因此可以制备得到具有高强度、高抗冲击、低浮纤、尺寸稳定性好的增强增韧聚丙烯复合材料，可广泛应用于管材、容器、汽车配件、家用电器等领域。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0024]本发明提供一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，本发明采取的技术方案是:一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，由以下重量份的原料制成:聚丙烯30-80、玻璃纤维10-60、弹性体3-12、接枝单体1-5、引发剂0.2_1、抗氧剂0.2-1、其他助剂0.2_2.0 ο
[0025]所述的聚丙烯为无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯或间规立构聚丙烯中的一种或几种，聚丙烯在温度230°C、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g/10min，拉伸强度≥20Mpa。
[0026]所述的玻璃纤维为无碱玻纤，其纤维直径为8~20 μ m。
[0027]所述的弹性体为热塑性弹性体或热固性弹性体中的一种或几种。所述的物质选自:聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶，乙烯共聚物弹性体等一种或几种。
[0028]所述的接枝单体选自丙烯酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
[0029]所述的引发剂为过氧化醋酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基DTBP或过氧化苯甲酸叔丁酯TPB中的任一种
[0030]所述的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂。
[0031]所述的助剂为热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。
[0032]为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是:所述的低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤:按配比秤取原料；将除玻璃纤维之外的其他组分置于高混机中混合5-10min，通过侧喂料口将玻璃纤维加入挤出机，双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，即得到低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料。
[0033]所述的双螺杆挤出机的转速为200_500r / min，挤出机从加料到机头的温度设置为:185°c、19(rc、205t:、21(rc、21(rc、21(rc、20(rc、185t:、18(rc，真空度≤0.06MPa。
[0034]以下实施例1-3中的低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯的具体组分及其重量份配比如表1所示。其中，以聚丙烯为基料，以无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯的混合物为基料；加入不同比例的玻璃纤维、弹性体、接枝单体及其他助剂。
[0035]表1:实施例1-3玻纤增强聚丙烯组合物组份的重量配比
【权利要求】
1.一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料采用以下组分及重量份含量的原料制备得到: 聚丙烯30-80、玻璃纤维10-60、弹性体3-12、接枝单体1-5、引发剂0.2-1、抗氧剂0.2-1、其他助剂 0.2-2.0。
2.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯选自无规立构聚丙烯、等规立构聚丙烯或间规立构聚丙烯中的一种或几种，聚丙烯在温度230°C、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为2.0~50.0g / 1Omin,拉伸强度≥20Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为直径8~20 μ m的无碱玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的弹性体为热塑性弹性体或热固性弹性体，包括聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶或乙烯共聚物弹性体中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的接枝单体选自丙烯酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的引发剂为过氧化醋酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基DTBP或过氧化苯甲酸叔丁酯TPB。
7.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的其他助剂包括热稳定剂、润滑剂、抗紫外线剂或颜料。
9.如权利要求1-8中任一项所述的低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法按照配方备料后，将除玻璃纤维之外的其他组分置于高混机中混合5-10min,出料，通过侧喂料口将玻璃纤维加入挤出机，在双螺杆机挤出，冷却、造粒，最后将颗粒烘干，得到低浮纤玻纤增强增韧复合材料。
10.根据权利要求9所述的一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机内的螺杆转速为200-500r / min，挤出机从加料到挤出机头的温度设置为:185°C、190°C、205°C、210°C、210°C、210°C、200°C、185°C、180°C，真空度≤0.06MPa。
【文档编号】C08F255/02GK103694613SQ201310703432
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】沈叶龙, 孟成铭, 娄小安, 裘浩成, 路海冰 申请人:上海日之升新技术发展有限公司