一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)材料以其低比重、优异的力学性能、低成本、易加工、耐化学等特性广泛应用于汽车领域等，随着工业需求的不断提高，需要进一步提高其各项综合性能，扩展其应用领域。

2、随着汽车电动化需求的不断推进，其发动机/电动机周边的工况温度要求降低，通过聚丙烯替代工程塑料(如pa6/pa66/pc/pet等)是未来的一大趋势，可以进一步降低重量、成本，提升续航能力和汽车品牌竞争力。

3、但是玻纤增强pp产品在应用过程中，易出现翘曲问题导致装配ng，其耐热性和强度也收到应用的限制。目前开发的扁平玻纤可以一定程度上改善翘曲，但是其力学性能有所降低，成本是普通玻纤成本的2倍，限制了其应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，所述的聚丙烯材料具有优异的力学性能和极低的翘曲度。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：25～70份第一pp树脂、5～10份pbt树脂、5～50份玻璃纤维、5～15份相容剂、0.2～6份助剂；

4、所述相容剂为第二pp树脂、pe树脂、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的链间共聚物；所述相容剂中的第二pp树脂、pe树脂、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的质量比为(65～95)：(4～20)：(4～16)。

5、本发明通过采用相容剂与第一pp树脂、pbt树脂进行共混改性，制备与pbt界面具有优异相容性的聚丙烯复合材料，所述的聚丙烯材料具有优异的力学性能和极低的翘曲度。

6、所述的相容剂的加入不仅可以改善第一pp树脂与pbt的界面相容性，还可以有效的改善玻璃纤维的分散性能，所述的相容剂与体系相容性好，具有优异的流动性，使其能够均匀的分散在体系中，可以有效减少玻纤增强复合材料因各向异性收缩导致的残余应力翘曲，进而提高体系的力学性能和降低翘曲。

7、发明人探究了相容剂在体系中的用量，若相容剂的用量过高(高于15份)，由于其小分子的引入过多会导致材料的强度和模量降低，导致力学性能变差，同时翘曲性能也显著变差，若相容剂的用量过低(低于5份)，将导致力学性能变差，同时翘曲度提高，因此，在本发明中，需要严格的控制相容剂的用量。

8、优选地，所述的聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：40～50份第一pp树脂、6～8份pbt树脂、35～41份玻璃纤维、8～10份相容剂、0.2～6份助剂，能够获得综合性能更优的聚丙烯复合材料。

9、优选地，所述第一pp树脂、第二pp树脂为共聚pp树脂，所述共聚pp树脂在230℃/2.16kg条件下的熔体质量流动速率为9～30g/10min。其中，在本发明的聚丙烯复合材料中，第一pp树脂的重量百分含量不低于30％。

10、本发明的发明人在大量的研究中发现，在本发明的体系中，采用共聚pp树脂，其能够降低玻璃纤维在聚丙烯基体在聚丙烯基体中沿流动方向和垂直流动方向的玻璃纤维取向的差异程度明显减小，进而降低玻纤增强聚丙烯复合材料的各向收缩差异性，明显改善翘曲变形，尤其是采用熔体质量流动速率为10～20g/10min的共聚pp树脂，在本发明的体系中，对于翘曲变形改善效果更明显。

11、优选地，所述pbt树脂在250℃/2.16kg条件下的熔体质量流动速率为15～30g/10min。特别是采用此熔指的pbt时，在此质量流动速率下的pbt树脂，，能够使第一pp树脂、pe树脂、ema树脂界面接触性更好，材料力学性能加强，应力集中点减少，进一步改善了翘曲变形。

12、优选地，所述pe树脂在190℃/2.16kg条件下的熔体质量流动速率为6～20g/10min。

13、优选地，所述pe树脂为hdpe。

14、优选地，所述玻璃纤维的平均直径为7～15μm、平均长度为3～8mm。

15、优选地，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的丙烯酸甲酯的质量百分比含量为8％～40％。

16、优选地，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的丙烯酸甲酯的质量百分比含量为9％～30％，其与pp的相容性更佳，对于力学性能和翘曲性能的改善明显。特别是丙烯酸甲酯的含量在24％～30％之间时，对于力学性能和翘曲性能的改善更明显。

17、优选地，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物在190℃/2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2～6g/10min，测试标准为iso1133-2011。

18、优选地，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的密度为0.93～0.95g/cm3。

19、优选地，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的熔点为85～102℃。

20、优选地，所述相容剂由所述第二pp树脂、pe树脂与乙烯-丙烯酸甲酯共聚物在引发剂的存在下，熔融挤出得到。

21、优选地，所述相容剂的制备方法，包括以下步骤：

22、将第二pp树脂、pe树脂和引发剂混合均匀后从双螺杆挤出机的主喂料口加入到挤出机中，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物从挤出机的第三节螺筒注入，进行反应，经冷却、造粒、干燥后，即制得粒料；挤出机温度设置按1区80～120℃，2-5区150～180℃，其他区180～200℃。

23、示例性的，所述引发剂包括过氧化十二酰、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化特戊酸酯、二叔丁基过氧化物、过氧化氢异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢对烷、过氧化二碳酸双(2-苯氧乙基)酯中的至少一种。

24、示例性的，所述引发剂的加入量为树脂总量(第二pp树脂、pe树脂、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物三者之和)的0.1～2wt％。

25、优选地，所述引发剂的加入量为树脂总量(第二pp树脂、pe树脂、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物三者之和)的0.6～1.2wt％。

26、优选地，所述助剂包括耐候剂、润滑剂、抗氧剂中的至少一种。

27、示例性的，所述耐候剂包括受阻胺类光稳定剂和/或苯并三唑类紫外光吸收剂。

28、示例性的，所述润滑剂包括为乙基双硬脂酰胺ebs、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、脂肪酸酯、超支化酰胺中的至少一种。

29、示例性的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂dltdp中的至少一种。

30、本发明还提供了一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

31、按重量份称取各原料，将各原料混合后从主下料口投入双螺杆挤出机，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，造粒后的塑料即为聚丙烯复合材料。

32、其中，聚丙烯复合材料制备时，挤出机温度设置按1区80～120℃，2-5区180～200℃，其他区200～230℃。

33、本发明还提供了一种聚丙烯复合材料在制备汽车零部件、电子电器、工业机械器件中的应用。

34、本发明的有益效果在于：(1)本发明通过采用相容剂与第一pp树脂、pbt树脂进行共混改性，制备与bbt界面具有优异相容性的聚丙烯复合材料，所述的聚丙烯材料具有优异的力学性能和极低的翘曲度。(2)本发明所述的相容剂的加入不仅可以改善第一pp树脂与pbt的界面相容性，还可以有效的改善玻璃纤维的分散性能，所述的相容剂与体系相容性好，具有优异的流动性，使其能够均匀的分散在体系中，可以有效减少玻纤增强复合材料因各向异性收缩导致的残余应力翘曲，进而提高体系的力学性能和降低翘曲。