專利名稱：一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯樹脂(PP)是一種用途廣泛的通用塑料，由丙烯單體聚合制得，聚丙烯樹脂的優(yōu)點(diǎn)在于密度低、價(jià)格便宜，并具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、較好的機(jī)械性能、突出的耐折疊性和良好的成型加工性能。作為典型的結(jié)晶型材料，其熔點(diǎn)在165°C附近。增強(qiáng)PP材料是具有高強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定好，是一種“強(qiáng)而韌”的材料，PP在添加玻璃纖維增強(qiáng)后，大大提高其機(jī)械性能、耐熱型和尺寸穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中可以以塑代鋼，滿足輕武器包裝箱、汽車領(lǐng)域、家電等領(lǐng)域使用要求。但是由于PP和玻璃纖維之間相容性差， 高玻璃纖維含量和材料較高的力學(xué)性能之間不能對應(yīng)，并且普通高玻璃纖維含量材料加工性差，制件表面浮纖嚴(yán)重?，F(xiàn)有的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法，是直接把連續(xù)玻纖或短切玻纖通過螺桿擠出機(jī)加入到熔融的聚丙烯材料中，中國專利20071017^18. 4公開了一種超長延伸率玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括聚丙烯PP、玻璃纖維、復(fù)合抗氧劑和其他助劑，其優(yōu)點(diǎn)在于，延長率高并提高了其物理性能。中國專利2008100398 . 7公開了一種耐熱性高光澤增強(qiáng)及其制備方法，包括高光澤填充劑、聚丙烯、玻璃纖維、潤滑分散劑、抗氧劑，其優(yōu)點(diǎn)在于材料具有高光澤、高耐熱性、較高的剛性和表面硬度。以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是采用普通的玻璃纖維對聚丙烯材料進(jìn)行增強(qiáng)，玻璃纖維加入量不能過多，否則可加工性差，同等玻璃纖維含量情況下材料強(qiáng)度不夠高。材料成分之間相容性不好，導(dǎo)致在高玻璃纖維含量的制件外觀不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好表面外觀的高力學(xué)性能的增強(qiáng)聚丙烯材料，這種增強(qiáng)聚丙烯材料即使在高玻纖含量下，仍然具有良好的表面外觀。本發(fā)明的另一目的在于提供所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法。本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成復(fù)合纖維10 --70%
聚丙烯樹脂28 --88%
接枝聚丙烯1 10% ；
抗氧劑0. 1 2%
加工助劑0. 2 2%所述復(fù)合纖維為由連續(xù)玻纖和聚合物長絲經(jīng)過在線復(fù)合得到的復(fù)合材料；所述聚合物長絲中的聚合物為PP、PA、PET或ΡΡ0。
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作為一種優(yōu)選方案，所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，優(yōu)選為由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成復(fù)合纖維30 60%;聚丙烯樹脂沘 88%;接枝聚丙烯 1 10%;抗氧劑0.1 2%;加工助劑0.2 2%。所述復(fù)合纖維中，連續(xù)玻纖的含量優(yōu)選為50 80重量％，聚合物長絲的含量優(yōu)選為20 50重量％。作為一種優(yōu)選方案，所述聚合物長絲中的聚合物優(yōu)選為PA、PET或ΡΡ0。作為一種優(yōu)選方案，所述復(fù)合纖維優(yōu)選為直接紗形式，線密度優(yōu)選為600 2400texo作為一種優(yōu)選方案，所述聚丙烯樹脂優(yōu)選為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的任意一種或者兩者的混合物。作為一種優(yōu)選方案，所述接枝聚丙烯優(yōu)選為聚丙烯與馬來酸、衣康酸、丙烯酸、馬來酸酐或丙烯酸縮水甘油酯接枝得到的接枝聚丙烯。作為一種優(yōu)選方案，所述接枝聚丙烯的接枝率優(yōu)選為0. 3 1. 2%。作為一種優(yōu)選方案，所述抗氧劑優(yōu)選為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1098、抗氧劑1970、抗氧劑PS802、抗氧劑627、抗氧劑445、抗氧劑DLTDP或抗氧劑STDP中的任意一種或幾種的混合物。作為一種優(yōu)選方案，所述加工助劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蠟或低分子量聚丙烯中的任意一種或幾種的混合物。所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，包括如下步驟聚丙烯樹脂、接枝聚丙烯、抗氧劑、加工助劑在混合器中混合，然后通過擠出機(jī)混煉；復(fù)合纖維在擠出機(jī)中段加入， 通過螺桿剪切分散使復(fù)合纖維分布于熔融的樹脂中，得到復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料。由于采用的復(fù)合纖維中含有聚合物樹脂，在制備復(fù)合纖維時(shí)玻璃纖維已經(jīng)與聚合物樹脂進(jìn)行復(fù)合，在增強(qiáng)聚丙烯的成形過程中聚合物樹脂與聚丙烯之間更容易結(jié)合，可以提高材料物性和表面；同時(shí)，玻璃纖維外露的現(xiàn)象可以得到明顯的改善。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)由于采用復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯進(jìn)行改性，產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等常規(guī)性能比通用玻纖增強(qiáng)聚丙烯樹脂要強(qiáng)，可以用于取代工程塑料的相關(guān)制件；(2)復(fù)合纖維中其它聚合物樹脂的添加，使PP樹脂和其他樹脂之間形成合金，可以提高材料機(jī)械性能和表面性能；(3)復(fù)合纖維容易剪切，對設(shè)備磨損小，特別對于高玻璃纖維含量的改性聚丙烯； 加工簡單，成品合格率高；(4)由于玻璃纖維和樹脂之間的提前復(fù)合，玻璃纖維外露現(xiàn)象得到改善。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述，但具體實(shí)施例并不對本發(fā)明做任
4何限定。在實(shí)施例及對比例復(fù)合材料配方中共聚聚丙烯是茂名石化高融指共聚聚丙烯 HHPlO ；均聚聚丙烯是中海殼牌中融指均聚聚丙烯500N。復(fù)合纖維直徑17um，線密度為 IOOOtex ；馬來酸酐接枝聚丙烯，接枝率0.8%;抗氧劑為復(fù)合抗氧劑，抗氧劑1010和抗氧劑 PS802的復(fù)合物；加工助劑是乙撐雙脂肪酸酰胺。具本實(shí)施例的配方見表1。實(shí)施例1本實(shí)施例所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30%，均聚聚丙烯為45%，共聚聚丙烯為20%，接枝聚丙烯為4%，抗氧劑為0. 5%，加工助劑為0. 5 %，復(fù)合纖維是由PP和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70%。其制備過程如下，將共聚聚丙烯，接枝聚丙烯、抗氧劑、加工助劑在混合器中混合， 然后通過擠出機(jī)混煉，復(fù)合纖維也通過輔助設(shè)備進(jìn)入擠出機(jī)中段，通過螺桿剪切分散使復(fù)合纖維分布于熔融的樹脂中，得到復(fù)合增強(qiáng)聚丙烯材料粒子。其擠出工藝為第一區(qū)溫度為160 180°C，第二區(qū)為180 220°C，第三區(qū)為190 240°C，第四區(qū)為200 260°C， 第五區(qū)為200 260°C，第六區(qū)為200 260°C，第七區(qū)為200 260°C，第八區(qū)為200 2400C，第九區(qū)為180 240°C，第四區(qū)為180 240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為350 450r/min，真空度為-0. 04 -0. 08Mpa。實(shí)施例2本實(shí)施例所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30%，均聚聚丙烯為10%，共聚聚丙烯為55%，接枝聚丙烯為4%，抗氧劑為0. 5%，加工助劑為0. 5 %，復(fù)合纖維是由PP和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70%。制備過程同實(shí)施例1。實(shí)施例3本發(fā)明所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30 %，均聚聚丙烯為45 %，共聚聚丙烯為20 %，接枝聚丙烯為4 %，抗氧劑為0.5%，加工助劑為0. 5%，復(fù)合纖維是由PP和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為50%。其制備過程同實(shí)施例1。實(shí)施例4本發(fā)明所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 60 %，均聚聚丙烯為35 %，接枝聚丙烯為4%，抗氧劑為0. 5 %，加工助劑為0. 5 %，復(fù)合纖維是由PP和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70%。其制備過程同實(shí)施例1。實(shí)施例5本發(fā)明所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30%，均聚聚丙烯為45%，共聚聚丙烯為20%，接枝聚丙烯為4%，抗氧劑為0. 5%，加工助劑為0. 5%，復(fù)合纖維是由PA和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70%。其制備過程同實(shí)施例1。實(shí)施例6本發(fā)明所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30%，均聚聚丙烯為45%，共聚聚丙烯為20%，接枝聚丙烯為4%，抗氧劑為0. 5%，加工助劑為0. 5%，復(fù)合纖維是由PPO和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70%。其制備過程
5同實(shí)施例1。實(shí)施例7本發(fā)明所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30%，均聚聚丙烯為45%，共聚聚丙烯為20%，接枝聚丙烯為4%，抗氧劑為0. 5%，加工助劑為0. 5 %，復(fù)合纖維是由PET和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70 %。其制備過程同實(shí)施例1。實(shí)施例8本發(fā)明所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其組分按重量百分比為復(fù)合纖維含量為 30%，均聚聚丙烯為40%，共聚聚丙烯為20%，接枝聚丙烯為9%，抗氧劑為0. 5%，加工助劑為0. 5%，復(fù)合纖維是由PP和玻璃纖維復(fù)合而成的，玻璃纖維含量為70%。其制備過程同實(shí)施例1。對比例1一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料由下述重量百分比的組份構(gòu)成均聚聚丙烯50%， 共聚聚丙烯25 %，玻纖20 %，接枝聚丙烯4 %，抗氧劑0. 5 %，加工助劑0. 5 %。其制備過程同實(shí)施例1。對比例2一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料由下述重量百分比的組份構(gòu)成均聚聚丙烯30%， 共聚聚丙烯25 %，玻纖40 %，接枝聚丙烯4 %，抗氧劑0. 5 %，加工助劑0. 5 %。其制備過程同實(shí)施例1。復(fù)合材料的力學(xué)性能通過測試所得的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度判斷，復(fù)合材料的浮纖情況是通過在表面進(jìn)行拋光處理的模具上把材料制成方板，通過二次原相儀對表面進(jìn)行觀察。通過二次原相儀量化出1.5mm*1.5mm面積上出現(xiàn)的玻纖數(shù)量， 根據(jù)表面玻璃纖維的根數(shù)不同分成5級，其中1級為最好，玻纖根數(shù)在20根以下，2級為好，玻纖根數(shù)在20-40根之間，3為為較好，玻纖根數(shù)為40-80之間，4級為較差，玻纖根數(shù)在 80-200根之間，5級為差，玻纖根數(shù)為200根以上。對實(shí)施例1 8和對比例1和2進(jìn)行力學(xué)和表面浮纖情況進(jìn)行測定，其測試結(jié)果見表2。從對各實(shí)施例和對比例的測定結(jié)果可知，各實(shí)施例的力學(xué)數(shù)據(jù)均高于對比例，證明其力學(xué)性能要好于對比例。表1復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料具體實(shí)施例
權(quán)利要求
1. 一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成復(fù)合纖維10 --70%聚丙烯樹脂28 --88%接枝聚丙烯1 10% ；抗氧劑0. 1 2%加工助劑0. 2 2%所述復(fù)合纖維為由連續(xù)玻纖和聚合物長絲經(jīng)過在線復(fù)合得到的復(fù)合材料；所述聚合物長絲中的聚合物為pp、PA、PET或PPO ；所述復(fù)合纖維中，連續(xù)玻纖的含量為50 80重量％，聚合物長絲的含量為20 50重量％。
2.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述聚合物長絲中的聚合物為PA、PET或PPO。
3.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述復(fù)合纖維為直接紗形式，線密度為600 MOOtex。
4.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯樹脂為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的任意一種或者兩者的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述接枝聚丙烯為聚丙烯與馬來酸、衣康酸、丙烯酸、馬來酸酐或丙烯酸縮水甘油酯接枝得到的接枝聚丙烯。
6.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述接枝聚丙烯的接枝率為0. 3 1. 2%。
7.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑 1010、抗氧劑168、抗氧劑1098、抗氧劑1970、抗氧劑PS802、抗氧劑627、抗氧劑445、抗氧劑 DLTDP或抗氧劑STDP中的任意一種或幾種的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于，所述加工助劑為硬脂酸、 硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蠟或低分子量聚丙烯中的任意一種或幾種的混合物。
9.權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 聚丙烯樹脂、接枝聚丙烯、抗氧劑、加工助劑在混合器中混合，然后通過擠出機(jī)混煉；復(fù)合纖維在擠出機(jī)中段加入，通過螺桿剪切分散使復(fù)合纖維分布于熔融的樹脂中，得到復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法。所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成復(fù)合纖維10～70％；聚丙烯樹脂28～88％；接枝聚丙烯1～10％；抗氧劑0.1～2％；加工助劑0.2～2％；所述復(fù)合纖維為由連續(xù)玻纖和聚合物長絲經(jīng)過在線復(fù)合得到。所述復(fù)合纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法為將除了復(fù)合纖維的其它組分混合后通過擠出機(jī)混煉；復(fù)合纖維在擠出機(jī)中段加入，通過螺桿剪切分散得到。本發(fā)明所述產(chǎn)品中玻璃纖維與聚丙烯的相容性好，成型工藝簡單，材料表面浮纖現(xiàn)象少，即使在高玻纖含量時(shí)仍能保持良好的外觀；具有良好的加工性能，可以用于取代工程塑料的相關(guān)制件和應(yīng)用于對表面要求高的外觀件。
文檔編號C08K7/14GK102432947SQ20111032190
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者何瀏煒, 劉樂文, 姚程, 李聰, 楊澤, 肖鵬, 鄭明嘉, 陶四平 申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 綿陽東方特種工程塑料有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司