本发明涉及复合材料技术领域，具体一种长玻纤增强PP复合材料及其制备方法。
背景技术：
长玻璃纤维增强粒料指的是纤维单向排布的粒料,其纤维长度与粒料长度相等,一般大于5mm。在国内，长玻纤的研究仍处于起步阶段，长玻纤一般用于改善高分子材料的力学性能。聚丙烯树脂（PP）是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合制得，聚丙烯树脂的优点在于密度低、价格便宜，并具有优良的耐化学腐蚀性、较好的机械性能、突出的耐折叠性和良好的成型加工性能。作为典型的结晶型材料，其熔点在 165℃附近。
长玻纤增强 PP 材料是具有高强度，高抗冲击性能，尺寸稳定好，是一种“强而韧”的材料，PP在添加玻璃纤维增强后，大大提高其机械性能、耐热型和尺寸稳定性。在实际应用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求。但现有的长玻纤材料用于增强PP时，容易出现容易产生浮纤，分散效果不佳，热稳定性差，加工范围窄，混合体系的物质不能均匀分散等缺陷。
已现有的长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，为直接在聚丙烯材料中加入玻璃纤维，中国专利 200710172918.4 公开了一种超长延伸率玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括聚丙烯PP、玻璃纤维、复合抗氧剂和其他助剂，其优点在于，延长率高并提高了其物理性能。
中国专利 200710172953.6 公开了一种玻璃纤维增强尼龙 6- 聚丙烯合金材料，包括尼龙 6 树脂、聚丙烯、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂，其优点在于材料成本低廉并具有良好的冲击性能。
以上现有技术的缺陷是玻纤处理过程很麻烦，处理液成分复杂。同时也无法有效的抑制浮纤现象，所制得的PP复合材料力学性能，尤其是缺口抗冲击性能无法满足使用要求。同时，现有技术所制得的长玻纤增强PP材料在注塑时，长玻纤将聚集、浮于工件表面。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明公开一种低浮纤、高抗冲、防静电的长玻纤。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 10-30份；
PP 60-90份；
光稳定剂 0.1-0.5份；
增韧剂 0.5-0.9份；
相容剂 2-6份；
抗氧剂 0.3-0.8份；
所述无碱连续玻纤长度为6-12mm，直径为11-20μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素2-3份、丙二醇0.1-0.5份、聚乙烯吡咯烷酮 0.01-0.07份、硝酸钾3-8份。
本发明中特别设置一种相容剂，可有效提高长玻纤与PP的相容性。聚乙烯吡咯烷酮极易溶于水及含卤代烃类溶剂、醇类、胺类、硝基烷烃及低分子脂肪酸等,不溶于丙酮、乙醚、松节油、脂肪烃和脂环烃等少数溶剂。能与多数无机酸盐、多种树脂相容。所述相容剂能够有效增强PP的表面吸附能力，使无碱长玻纤更加均匀的分散与PP中，使无碱长玻纤与PP的交联复合作用显著增强，有效提高复合材料的韧性。同时，聚乙烯吡咯烷酮能与液体聚硫橡胶协效，能够在PP表面形成一层光滑的有机分子膜层，极大的增强了材料的抗静电性能。
进一步，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
光稳定剂和增韧剂、抗氧剂均可选用现有技术实现。
进一步，所述长玻纤增强PP复合材料还包括按重量计0.2-0.3份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计1-3份的硫酸钠、0.1-0.4份氯化钙以及2-3份3wt%浓度的盐酸。
长玻纤增强PP复合材料在注塑时，由于模具的低温、PP和长玻纤的流动性、密度差异，长玻纤容易与PP分离，导致成型的产品表面浮纤长玻纤，影响产品外观的同时，由于产品表面的长玻纤聚集而硬脆、易碎，而产品内部长玻纤浓度低而容易受力变形。因此本发明特别添加热塑稳定剂，在本发明长玻纤增强PP复合材料注塑时维持长玻纤、PP混合体系的稳定性，防止熔融状态下长玻纤与PP分层，确保注塑产品的外观光滑和具备良好的力学性能。以上效果有硫酸钠、氯化钙和盐酸协效产生。
本发明同时提供一种制备所述长玻纤增强PP复合材料的方法，包括如下步骤：
a.制备相容剂：将羟乙基纤维素、硝酸钾采用空气浴加热至100℃，滴入丙二醇，保温30min后加入聚乙烯吡咯烷酮 ；
b. 热塑稳定剂的制备：将所述硫酸钠、氯化钙和盐酸混合，加热至50℃并保持20min；
c. 按设定重量份将PP、光稳定剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂、热塑稳定剂加入高速混合器混合均匀后加热至 80 ～ 90℃后冷却至 35 ～ 40℃，然后加入设定重量份的无碱长玻纤，经混炼、成型处理制得长玻纤增强PP复合材料。
以上相容剂、热塑稳定剂的制备方法，有利于提高相容剂、热塑稳定剂效用的发挥。本发明未详细说明的技术特征，均可选用现有技术实现。
本发明提供一种长玻纤增强PP复合材料，特别设置一种相容剂，可有效提高长玻纤与PP的相容性。微量的聚乙烯吡咯烷酮 和硝酸钾存在时，便可大幅提高长度为6-12mm，直径为11-20μm的长玻纤与PP材料的相容性，使长玻纤均匀地混合在PP材料中，有效提高所制得的PP复合材料的力学性能。本发明同时提供一种制备所述长玻纤增强PP复合材料的方法，设计相容剂、热塑稳定剂的制备方法，有利于提高相容剂、热塑稳定剂效用的发挥。
液体聚硫橡胶可与PP反应，引入一部分柔性链段，降低PP模量，提高了韧性，却牺牲了耐热性。液体丁腈橡胶作为PP的增韧剂，室温固化时几乎无增韧效果，粘接强度反而下降；只有中高温固化体系，增韧与粘接效果较明显。端羧基液体丁腈橡胶增韧PP，固化前相容，固化后分相，形成“海岛结构”，既能吸收冲击能量，又基本不降低耐热性。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 23份；
PP 88份；
光稳定剂 0.3份；
增韧剂 0.7份；
相容剂 5份；
抗氧剂 0.6份；
所述无碱连续玻纤长度为10mm，直径为14μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素2.5份、丙二醇0.2份、聚乙烯吡咯烷酮 0.04份、硝酸钾5份。
进一步的，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述长玻纤增强PP复合材料还包括按重量计0.2份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计2份的硫酸钠、0.2份氯化钙以及3份3wt%浓度的盐酸。
本实施例还提供一种制备上述长玻纤增强PP复合材料的方法，包括如下步骤：
a.制备相容剂：将羟乙基纤维素、硝酸钾采用空气浴加热至100℃，滴入丙二醇，保温30min后加入聚乙烯吡咯烷酮 ；
b. 热塑稳定剂的制备：将所述硫酸钠、氯化钙和盐酸混合，加热至50℃并保持20min；
c. 按设定重量份将PP、光稳定剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂、热塑稳定剂加入高速混合器混合均匀后加热至 80 ～ 90℃后冷却至 35 ～ 40℃，然后加入设定重量份的无碱长玻纤，经混炼、成型处理制得长玻纤增强PP复合材料。
实施例2
本实施例提供一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 30份；
PP 60份；
光稳定剂 0.5份；
增韧剂 0.5份；
相容剂 6份；
抗氧剂 0.3份；
所述无碱连续玻纤长度为12mm，直径为11μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素3份、丙二醇0.1份、聚乙烯吡咯烷酮 0.07份、硝酸钾3份。
进一步的，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述长玻纤增强PP复合材料还包括按重量计0.3份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计1份的硫酸钠、0.4份氯化钙以及2份3wt%浓度的盐酸。
本实施例采用实施例1的方法制得。
实施例3
本实施例提供一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 10份；
PP 90份；
光稳定剂 0.1份；
增韧剂 0.9份；
相容剂 2份；
抗氧剂 0.8份；
所述无碱连续玻纤长度为6mm，直径为20μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素2份、丙二醇0.5份、聚乙烯吡咯烷酮 0.01份、硝酸钾8份。
进一步的，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述长玻纤增强PP复合材料还包括按重量计0.2份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计3份的硫酸钠、0.1份氯化钙以及3份3wt%浓度的盐酸。
本实施例采用现有技术的共混法，将各种原料混合后混炼制得。
实施例4
本实施例提供一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 14份；
PP 80份；
光稳定剂 0.4份；
增韧剂 0.6份；
相容剂 5份；
抗氧剂 0.7份；
所述无碱连续玻纤长度为8mm，直径为18μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素3份、丙二醇0.1份、聚乙烯吡咯烷酮 0.07份、硝酸钾3份。
进一步的，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
本实施例采用现有技术的共混法，将各种原料混合后混炼制得。
对比例1
本对比例提供一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 23份；
PP 88份；
光稳定剂 0.3份；
增韧剂 0.7份；
相容剂 5份；
抗氧剂 0.6份；
所述无碱连续玻纤长度为10mm，直径为14μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素2.5份、丙二醇0.2份、硝酸钾5份。
进一步的，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述长玻纤增强PP复合材料还包括按重量计0.2份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计2份的硫酸钠以及3份3wt%浓度的盐酸。
对比例2
本实施例提供一种长玻纤增强PP复合材料，其原料按重量计包括：
无碱长玻纤 23份；
PP 88份；
光稳定剂 0.3份；
增韧剂 0.7份；
相容剂 5份；
抗氧剂 0.6份；
所述无碱连续玻纤长度为10mm，直径为14μm；所述相容剂其原料按重量计包括羟乙基纤维素2.5份、丙二醇0.2份、聚乙烯吡咯烷酮 0.04份。
进一步的，所述光稳定剂为527UV；所述增韧剂为液体聚硫橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的，所述长玻纤增强PP复合材料还包括按重量计0.2份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计0.2份氯化钙以及3份3wt%浓度的盐酸。
复合材料的力学性能通过测试所得的拉伸强度判断，材料的抗冲击性通过两种方法表征，一种是通过测试材料的缺口冲击强度和无缺口冲击强度表征，另一种是通过把材料制成150mm*150mm*3mm的方板，把方板通过支撑物架住，用0.5KG的圆球从不同的高度自由落体撞击到方板上，观察方板在多少高度出现裂纹。复合材料的浮纤情况是通过在表面进行抛光处理的模具上把材料制成方板，通过二次原相仪对表面进行观察。
对实施例1-4和对比例1-2进行拉伸强度、冲击性能和表面浮纤情况进行测定，并参照GB 50611-2010 《电子工程防静电设计规范》，进行防静电测试，其测试结果见表1。
表1.
注塑测试。
将长玻纤增强PP复合材料采用现有技术进行注塑，成型为30cm×30cm×30cm的方块，观察其表面浮纤情况。在方块的6个表面切割出30cm×30cm×2cm的表皮，并获得一切去表皮的小方块；测试表皮和小方块的密度差率。密度差率ρ=（ρ表皮-ρ小方块）×100%。其结果如表2所示。
表2.
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。