專利名稱：：一種耐熱氧化、紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：聚丙烯材料具有較高的剛性和低相對密度、高拉伸強(qiáng)度、良好的耐應(yīng)力開裂性及耐化學(xué)藥品性，因此在汽車、家電、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而且，聚丙烯材料在被填充或增強(qiáng)后，其各項物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、剛性、材料尺寸穩(wěn)定性及耐熱性能得以進(jìn)一步提高,在許多應(yīng)用領(lǐng)域足以同成本更高的工程塑料競爭。然而，聚丙烯材料的一個缺點就是其抗熱氧老化能力較低，因此所有的聚丙烯制品都必須添加抗氧劑。普通的抗氧劑體系，如IOIO、168、DSTP協(xié)同體系對通常非填充或增強(qiáng)的聚丙烯材料非常有效，但對填充或增強(qiáng)聚丙烯材料的效果就不是很理想。后來用硫代二丙酸二(十八)酯，二亞磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，異氰脲酸(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基酯)(即618，3114，DSTP)體系初步解決了玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料熱氧老化上的問題。但是要想在更高的溫度下，更強(qiáng)的光照下能保持玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的性能，單純的用618，3114，DSTP體系不能滿足要求。這是因為在玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備過程當(dāng)中，通常要加入一定量的、能夠促使玻璃纖維與聚丙烯樹脂形成良好界面粘接效果的增容劑，如某些有機(jī)酸或酸酐接枝功能化的聚丙烯，這些接枝功能化的聚丙烯增容劑對聚丙烯材料當(dāng)中添加的普通抗氧劑體系組分有很大的沖突作用，抵消了它們在材料中所發(fā)揮的抗熱氧老化能力，從而進(jìn)一步惡化材料的抗熱氧老化性能。假如減少接枝聚丙烯的用量，將會降低復(fù)合材料的性能。此外，高分子材料制件的實際抗熱氧老化效果同制件的壁厚有很大的關(guān)系。對于同一種穩(wěn)定劑體系而言，制件的壁厚越厚，則制件的實際抗熱氧老化效果越好；制件的壁厚越薄，則制件的實際抗熱氧老化效果越差。而在汽車、家電領(lǐng)域當(dāng)中，很多制件都是壁厚在2毫米左右的薄壁制件，因此，對于這些薄壁并且抗熱氧老化要求很高的制件而言，普通的抗氧劑體系很難達(dá)到理想效果，尤其是一些壁厚在1.02.0mra的、長期耐熱溫度在150'C以上的制件，用增強(qiáng)配方的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料也難以達(dá)到要求。同時，制件對于耐紫外光照的要求也在增加，單純使用抗氧劑不能滿足其要求了。而關(guān)于這一方面的研究與探討，在有關(guān)的文獻(xiàn)資料當(dāng)中尚為有過有針對性的詳細(xì)報道。因此，有必要開發(fā)出一種滿足于上述各方面要求、適用于玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的超高耐熱氧化，耐紫外光照體系。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個發(fā)明目的是提供一種耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。一種耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其組成和配比為:聚丙烯34%84%;接枝聚丙烯5%15%;玻璃纖維10%50%;耐熱穩(wěn)定劑0.1%2%;復(fù)合抗氧劑0.1%2%;復(fù)合抗紫外劑0.1%2%;以上百分含量均為重量百分含量。本發(fā)明所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中聚丙烯為均聚聚丙烯，共聚聚丙烯的一種或兩種，相對密度為0.890.92，在230'C，2.16公斤負(fù)荷下的熔體流動速率為0.530g/10min，優(yōu)選為1.020g/10min。本發(fā)明所述的耐熱氧化、耐紫外光玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中接枝聚丙烯為馬來酸酐通過熔融的辦法在聚丙烯上接枝，接枝率為0.52%，優(yōu)選0.81.5%。本發(fā)明所述的耐熱氧化、耐紫外光玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中玻璃纖維為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維中的一種，其纖維直徑為524ym，優(yōu)選為1019um。本發(fā)明所述的耐熱氧化、耐紫外光玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中耐熱穩(wěn)定劑為N.N'-4.4'-二苯甲垸雙馬來酰亞胺，其重量百分比為0.12%，優(yōu)選為0.21%。本發(fā)明所述的耐熱氧化、耐紫外光玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中復(fù)合抗氧劑為硫代二丙酸二(十八)酯，二亞磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4羥基)-三嗪-2、4，6(1H，3H，5H)-三酮，其重量百分比分別為0.051.5%、0.011%、0.021%，優(yōu)選分別為0.11.2%、0.050.9%、0.10.95%。本發(fā)明所述的耐熱氧化、耐紫外光玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中復(fù)合抗紫外劑為雙(2，2，6，6-四甲基呱啶基)癸二酸酯，[[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)胺基]-均三嗪-2，4-二][[(2，2，6，6-四甲基_4-呱啶基)亞胺基]己甲叉[(2，2，6，6-四甲基-4-呱啶基)亞胺萄]的聚合體，其重量百分比分別為0.0012%、0.0012%，優(yōu)選分別為0.011.5%、0.011.5%。制備耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的具體步驟如下按重量百分比稱起聚丙烯、接枝聚丙烯、耐熱穩(wěn)定劑、復(fù)合抗氧劑、復(fù)合抗紫外劑在高速混合器中干混3—5分鐘；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中(玻璃纖維在排氣口加入)，經(jīng)熔融擠出，造粒；溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)140160°C，160180°C，170190°C，190~210°C,200220°C;主機(jī)轉(zhuǎn)速是2050赫茲；然后用塑料注塑機(jī)制得各種所需產(chǎn)品。本發(fā)明使用了高效的耐熱和穩(wěn)定體系，所制得復(fù)合材料的抗熱氧老化性能、耐熱性能和抗紫外性能優(yōu)異，材料的各項物理力學(xué)性能也很優(yōu)異，同時還降低了成本。具體實施方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明在實施例及對比例復(fù)合材料配方中聚丙烯為廣州石化的S700;接枝聚丙烯為自制的接枝聚丙烯，接枝率為1.2%;玻璃纖維為無堿玻璃纖維，直徑為13微米，浙江桐鄉(xiāng)巨石產(chǎn)；耐熱穩(wěn)定劑為N.N，-4.4，-二苯甲烷雙馬來酰亞胺(簡稱BMI),湖北洪湖雙馬樹脂廠；復(fù)合抗氧劑包括硫代二丙酸二(十八)酯，二亞磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，1，3,5-三(3，5-二叔丁基-4羥基)-三嗪-2、4，6(1H,3H，5H)-三酮，商品名分別是NegonoxDSTP、Weston618、Irganox3114，分別為I.C.I.公司、Weston公司、Ciba公司產(chǎn)；復(fù)合抗紫外劑包括雙(2，2，6，6-四甲基呱啶基)癸二酸酯，[[6-[(1，1，3,3-四甲基丁基)胺基]-均三嗪-2，4-二〗[[(2，2,6,6-四甲基-4-呱啶基)亞胺萄己甲叉[(2，2,6,6-四甲基-4-呱啶基)亞胺基]]的聚合體，商品名分別是Timuvin770DF和Chimassorb944LD/FL，由Ciba公司出品。實施例1按重量百分比稱量聚丙烯62.4%、接枝聚丙烯5%、BMIO.6%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中千混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160。C，170°C，190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。實施例2按重量百分比稱起聚丙烯57.4%、接枝聚丙烯10%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25X、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160°C，170°C,190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。實施例3按重量百分比稱起聚丙烯52.4%、接枝聚丙烯15%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25X，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160。C，170°C，190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。實施例4按重量百分比稱起聚丙烯62.8%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.2%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160°C，170°C，190。C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。按重量百分比稱起聚丙烯62.6%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.4%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160°C,170°C,190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。實施例6按重量百分比稱起聚丙烯63.4%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.3%、Weston618為0.1%、Irganox3114為0.1%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160。C，170°C，190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。實施例7按重量百分比稱起聚丙烯62.9%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.6%、Weston618為0.3%、Irganox3114為0.1%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160。C,17(TC，190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。實施例8按重量百分比稱起聚丙烯61.9%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.5%、Chimassorb944LD/FL為0.5%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中，再將30%的玻璃纖維從排氣口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160。C，17(TC，190°C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。對比例1按重量百分比稱起聚丙烯67.4%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中(玻璃纖維30%在排氣口加入)，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160'C,170'C，190。C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。對比例2按重量百分比稱取聚丙烯63%、接枝聚丙烯5%、NegonoxDSTP為0.9X、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%,在高速混合器中千混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中(玻璃纖維30%在排氣口加入)，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160°C，17(TC,190。C，210°C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。對比例3按重量百分比稱取聚丙烯63.9%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.6%、Timuvin770DF為0.25%、Chimassorb944LD/FL為0.25%，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中(玻璃纖維30%在排氣口加入)，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160°C，170。C，190°C，210。C，220°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。對比例4按重量百分比稱起聚丙烯62.9%、接枝聚丙烯5%、BMI為0.6%、NegonoxDSTP為0.9%、Weston618為0.2%、Irganox3114為0.4%、，在高速混合器中干混35分鐘之后；將混合好的原料置于雙螺桿機(jī)中(玻璃纖維30%在排氣口加入)，經(jīng)熔融擠出，造粒。溫度分別是(自喂料口至擠出模頭)160'C，170°C，190°C,210。C，220。C。主機(jī)轉(zhuǎn)速是25赫茲。性能評價方式將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在90100'C的鼓風(fēng)烘箱中干燥23小時后，用寧波海天HT1150B注射成型機(jī)制樣。材料的綜合力學(xué)性能通過測試所得的拉伸強(qiáng)度的數(shù)值進(jìn)行初步的評判；材料熱氧老化性能的測試按ASTM3012進(jìn)行，采用了兩種方法，一種是測試?yán)鞓訔l老化前后拉伸強(qiáng)度的變化，拉伸性能測試按ISO527-2進(jìn)行，拉伸速度為50mm/min，所用的樣條分別是170*10*4mm(大樣條)和75*4*2mm(小樣條)；另一種是查看127*12.7*1.6mm樣條表面玻璃纖維外露的程度。烘箱設(shè)定溫度為160°C。耐紫外光照射性能的測試按PV1303進(jìn)行，測試光照板前后E值的差值厶E。實施例1-8及對比例1-4的配方及各項性能測試結(jié)果見表1:實施例1-4配方及材料性能表一表3;表2:實施例5-8配方及材料性能表；表3:對比例1-5配方及材料性能表。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從實施例1-8與對比例1-4的比較中可以看到，采用本發(fā)明所制備的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料在超高溫度下的抗熱氧老化性能、抗紫外光照射性能都優(yōu)于對比例，并且，材料的其他各項性能基本沒有改變。從對比例2可以看到，沒有添加耐熱穩(wěn)定劑的增強(qiáng)體系的耐熱氧化性能有比較大的降低，單純用抗氧劑不能適應(yīng)高溫下的耐氧化性能。同時，從對比例4可以看到，添加了抗紫外劑后的體系耐熱氧化能力有些提高。權(quán)利要求1、一種耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其組成和配比為聚丙烯34％～84％；接枝聚丙烯5％～15％；玻璃纖維10％～50％；耐熱穩(wěn)定劑0.1％～2％；復(fù)合抗氧劑0.1％～2％；復(fù)合抗紫外劑0.1％～2％；以上百分含量均為重量百分含量。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于聚丙烯為相對密度是0.890.92，在230°C，2.16公斤負(fù)荷下的熔體流動速率為0.530g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一種或兩種。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于接枝聚丙烯為馬來酸酑通過熔融的辦法在聚丙烯上接枝，接枝率為0.52%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于玻璃纖維為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維中的一種。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于玻璃纖維的直徑為524um。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于耐熱穩(wěn)定劑為N.N'-4.4'-二苯甲烷雙馬來酰亞胺。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于N.N'-4.4'-二苯甲垸雙馬來酰亞胺的重量百分比為0.21%。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合抗氧劑為硫代二丙酸二(十八)酯，二亞磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，1，3,5-三(3，5-二叔丁基-4羥基)-三嗪-2、4，6(1H，3H，5H)-三酮的混合物，三者占復(fù)合材料總量的重量百分比分別為0.051.5%、0.011%、0.021%。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合抗紫外劑為雙(2，2，6，6-四甲基呱啶基)癸二酸酯，[[6-[(l，1，3，3-四甲基丁基)胺基]-均三嗪-2，4-二][[(2，2，6，6-四甲基-4-呱啶基)亞胺基]己甲叉[(2,2，6,6-四甲基-4-呱啶基)亞胺基]]的聚合體，兩者占復(fù)合材料總量的重量百分比分別為0.0012%、0.0012%。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述雙(2，2，6，6-四甲基呱啶基)癸二酸酯，[[6-[(l，1，3,3-四甲基丁基)胺基]-均三嗪-2，4-二][[(2，2，6，6-四甲基-4-呱啶基)亞胺基]己甲叉[(2，2，6，6-四甲基-4-呱啶基)亞胺基]]的聚合體，兩者占復(fù)合材料總量的重量百分比分別為0.011.5%、0.011.5%。全文摘要本發(fā)明涉及一種耐熱氧化、耐紫外光的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其組成和配比為聚丙烯34％～84％；接枝聚丙烯5％～15％；玻璃纖維10％～50％；耐熱穩(wěn)定劑0.1％～2％；復(fù)合抗氧劑0.1％～2％；復(fù)合抗紫外劑0.1％～2％。以上百分含量均為重量百分含量。本發(fā)明使用了高效的耐熱和穩(wěn)定體系，所制得復(fù)合材料的抗熱氧老化性能、耐熱性能和抗紫外性能優(yōu)異，材料的各項物理力學(xué)性能也很優(yōu)異，同時還降低了成本。文檔編號C08L23/00GK101153096SQ20061011664公開日2008年4月2日申請日期2006年9月28日優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日發(fā)明者劉正軍,文周,張祥福申請人:上海普利特復(fù)合材料有限公司