一种耐热耐老化的长玻纤增强pp材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种耐热耐老化的长玻纤增强PP材料及其制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 长玻纤增强PP((LFRT-PP))材料具有优异的耐冲击性以及优良的力学性能和电绝 缘性，其使用温度范围一般在-100~160°c之间，尺寸稳定性高，耐蠕变性高，是一种集 刚、硬、韧于一体的典型塑料。正是由于这些优点，聚玻纤增强PP现已被广泛应用于电子电 器、办公用品、精密机器、医疗、劳保、家庭用品以及汽车等领域。然而，在某些特殊领域，由 于使用环境温度较高，现有的玻纤增强PP材料耐热性较差，在温度较高时力学性能明显降 低。而现有的长玻纤增强PP材料在高温下还极易发生老化，抗冲击性能下降而容易断裂，不 能满足长期使用的需求，尤其是无法用作工作温度较高、对可靠性要求较高的汽车零部件、 航空配件的生产原料。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明公开一种耐高温、抗老化的长玻纤增强PP复合材料。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案实现： 一种耐热耐老化的长玻纤增强PP材料，其原料按重量计包括： 长玻纤 20-35份； PP 70-80份 热稳定剂 0.01-0.25份； 抗氧剂 0.2-0.9份； 阻燃剂 1-3份； 所述热稳定剂其原料按重量计包括丙二醇0.3-0.7份、碳酸钠1-7份、0.01-0.08份羟乙 基纤维素;所述抗氧剂按重量计包括1-6份的抗氧剂1010、0.5-1.5份的对甲氧基苯甲醛。
[0005] 所述丙二醇优选为1，2_丙二醇，为一种化学试剂，与水、乙醇及多种有机溶剂混 溶。丙二醇可用作不饱和聚酯树脂的原料.在化妆品、牙膏和香皂中可与甘油或山梨醇配 合用作润湿剂。所述碳酸钠又名苏打或碱灰。它是一种重要的有机化工原料，主要用于平板 玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生产。还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。羟乙基 纤维素是一种白色或淡黄色，无味、无毒的纤维状或粉末状固体，由碱性纤维素和环氧乙 烷(或氯乙醇）经醚化反应制备，属非离子型可溶纤维素醚类。由于HEC具有良好的增稠、 悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性，已被广泛应用在石油开 采、涂料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚合反应等领域。本发明中，添加了碳酸钠 和羟乙基纤维素的长玻纤增强PP复合材料，热变形温度可以达到175°C，在120°C以上时仍 能维持较高的弯曲模量。采用本发明的玻纤增强PP材料在高温下仍具有较高的刚性强度， 尤其适合于制造工作温度较高的电子仪表、航空器零件和汽车零件。本发明还特别选用抗 氧剂1010和对甲氧基苯甲醛作为抗氧剂。抗氧剂1010可选用任一种现有技术实现;对甲氧 基苯甲醛常温下为无色至淡黄色液体，具有类似山楂的气味。在对甲氧基苯甲醛的作用下， 抗氧剂1010可以有效提高玻纤增强PP材料的抗老化性能，使之能够长期保持较高的抗冲击 性能，确保材料的工作寿命和可靠性。
[0006] 进一步的，所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μηι。
[0007] 除此以外，长玻纤也可选用任一种现有技术实现。
[0008] 进一步的，所述长玻纤其制备方法为： (1) 正庚烷浸泡处理：将长玻纤浸入正庚烷中进行溶胀处理，处理时间为22h~ 30h； (2) 乙醇洗涤：将溶胀后的长玻纤加热至120-150°C，投入20-25°C的无水乙醇中采用 25-30KHZ的超声波震荡进行洗涤，然后置于150-200°C的烘箱内烘干至恒重。
[0009] 长玻纤在PP材料中容易发生浮纤现象，导致材料性能下降。设计人在研究中发现， 将溶胀后的长玻纤加热至120-150°c，投入20-25°C的无水乙醇中采用25-30KHZ的超声波震 荡进行洗涤，可以有效抑制长玻纤的浮纤问题，使所制得的玻纤增强PP材料注塑件质地均 勾、表面光洁，表观品质优异。
[0010] 本发明同时提供一种所述的耐热耐老化的长玻纤增强PP材料的制备方法，其包括 如下工序： a. 制备热稳定剂:将羟乙基纤维素、碳酸钠采用空气浴加热至50°C，滴入丙二醇，保温 30min后加入氯酸镁； b. 按设定重量份将PP、热稳定剂、抗氧剂、阻燃剂加入高速混合器混合均匀后经双螺杆 挤出机加热至160~199°C获得塑化的PP混合物，然后塑化的PP混合物被双螺杆挤出机压 入浸渍模头中，浸渍分散设定重量份的长玻纤，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为 10-15_的低散发、高性能长玻纤增强PP复合材料。
[0011] -种所述的耐热耐老化的长玻纤增强PP材料在制备电子仪表、航空器零件、汽车 零件中的应用。
[0012] 本发明特别向长玻纤增加 PP材料中加入热稳定剂，有效提高材料在高温下的机械 性能，确保长玻纤增强PP材料在高温环境中仍能够稳定地工作，有效拓展长玻纤增强PPM 料的应用范围；同时本发明还特别向长玻纤增加 PP材料中加入抗氧剂，提升长玻纤增强PP 材料的抗老化性能，可有效延长长玻纤增强PP材料的使用寿命和可靠性。长玻纤可在热塑 性的PP树脂中形成三维网络结构，从而提高复合材料的综合力学性能。同时本发明的复合 材料玻纤外露少，表观品质优异。本发明的长玻纤增强PP材料在高温下具有较优的机械强 度，同时兼备突出的抗老化特性，尤其适用于应用在制备汽车零部件（如保险杠横梁、座椅 骨架、备胎等）、仪器仪表部件(智能电表和水表的壳体或端子排）、机电零部件(如电机过滤 器罩、导轴承、线圈轴等）、电子电气元件(如继电器)中。
【具体实施方式】
[0013] 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 本实施例提供一种应用于制备智能电表壳体的耐热耐老化的长玻纤增强PP材料，其原 料按重量计包括： 长玻纤 25份； PP 75 份 热稳定剂 0.10份； 抗氧剂 0.7份； 阻燃剂 2份； 所述热稳定剂其原料按重量计包括丙二醇0.4份、碳酸钠3份、0.06份羟乙基纤维素;所 述抗氧剂按重量计包括3份的抗氧剂1010、1.2份的对甲氧基苯甲醛。
[0014] 进一步的，所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μηι。
[0015] 进一步的，所述长玻纤其制备方法为： (1) 正庚烷浸泡处理：将长玻纤浸入正庚烷中进行溶胀处理，处理时间为25h; (2) 乙醇洗涤：将溶胀后的长玻纤加热至140°C，投入22°C的无水乙醇中采用28KHz的 超声波震荡进行洗涤，然后置于180°C的烘箱内烘干至恒重。
[0016] 本发明同时提供一种所述的耐热耐老化的长玻纤增强PP材料的制备方法，其包括 如下工序： a. 制备热稳定剂:将羟乙基纤维素、碳酸钠采用空气浴加热至50°C，滴入丙二醇，保温 30min后加入氯酸镁； b. 按设定重量份将PP、热稳定剂、抗氧剂、阻燃剂加入高速混合器混合均匀后经双螺杆 挤出机加热至160~199°C获得塑化的PP混合物，然后塑化的PP混合物被双螺杆挤出机压 入浸渍模头中，浸渍分散设定重量份的长玻纤，经牵引、冷却成型、