一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，包含組分：聚丙烯樹37-83%；相容劑2-10%；玻璃纖維5-40%；礦物填料0-20%；水母粒0.5-5%；助劑0.1-3%；其制備方法是將聚丙烯樹脂、相容劑、礦物填料和助劑在高混機(jī)里混合1-3min；混合均勻，置于雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，從側(cè)喂料口加入水母粒，玻璃纖維也從擠出機(jī)的側(cè)喂料口喂入，熔融擠出，造粒干燥，即得。本發(fā)明使用以高熔體發(fā)泡PP為載體的水母粒作為氣提劑，可以有效去除加工過程中產(chǎn)生的各種揮發(fā)性小分子和有機(jī)化合物，所制備的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料具有低氣味、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。
【專利說明】一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，具體涉及一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻纖增強(qiáng)聚丙烯具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性好、耐化學(xué)腐蝕、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域。玻纖增強(qiáng)聚丙烯的強(qiáng)度和模量能夠媲美工程塑料，這進(jìn)一步擴(kuò)展了增強(qiáng)聚丙烯的應(yīng)用前景。應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件的玻璃纖維材料在應(yīng)用過程中，除了要求具有良好的力學(xué)性能、加工性能、耐候性能外，還要有良好的低揮發(fā)性，其中氣味要求是揮發(fā)性物質(zhì)評(píng)價(jià)之一。
[0003]玻纖增強(qiáng)聚 丙烯材料氣味產(chǎn)生的原因是多方面的。首先，基體聚丙烯樹脂在合成過程中使用的引發(fā)劑和催化劑體系本身含有刺激氣味的化合物，而且，聚丙烯基體在進(jìn)行改性的過程中，熔融狀態(tài)的聚丙烯會(huì)發(fā)生自氧化降解，產(chǎn)生某些低分子化合物，這些物質(zhì)包含在改性后的材料中，在成型制件及制件的使用過程中散發(fā)出來，產(chǎn)生更多的氣味。其次，復(fù)合玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中的相溶劑組分一般使用一些酸酐類接枝物，其本身以及接枝過程中的小分子也具有刺激性氣味。再者，玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中的無堿玻纖也會(huì)含有某些帶有氣味的雜質(zhì)，同時(shí)為了滿足各種要求，往往添加無機(jī)填料、彈性體、抗氧劑、耐劃傷劑等物質(zhì)。這些材料在加工過程中也會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)。如果氣味大，將會(huì)嚴(yán)重污染車內(nèi)空氣，影響駕乘人員的身體健康。
[0004]減少氣味可以采取下面幾種措施:1、用低氣味替代品來替代那些難聞的添加劑；
2、采用更為純凈的樹脂；3、加入吸附劑，包括化學(xué)反應(yīng)及物理吸附方法?；瘜W(xué)反應(yīng)方法是指一些能與有氣味小分子物質(zhì)反應(yīng)的添加劑，這些添加劑和小分子反應(yīng)，產(chǎn)生分子鏈大、在一般環(huán)境中不能揮發(fā)出來的另一種化合物，從而消除氣味，例如蓖麻油酸鋅是通過螯合醛酮分子來降低氣味的。而對(duì)于物理吸附來說，理論上講，大量的空洞可以對(duì)任何產(chǎn)生氣味或其他揮發(fā)份的小分子進(jìn)行吸附，目前常用的物理吸附劑包括活性炭、硅膠、凹凸棒、粘土礦物體系、分子篩、沸石、硅灰石、膨潤(rùn)土等。
[0005]專利200510026760.0提到氣味為樹脂原材料、穩(wěn)定劑、礦物填料以及加工裂解產(chǎn)生的，氣味解決方法:納米氧化鋅和納米二氧化鈦。專利CN101817953B添加了氣味吸附劑制備了一種低散發(fā)的改性聚丙烯復(fù)合材料，氣味吸附劑包括:粘土，膨潤(rùn)土，多孔二氧化硅，活性氧化鋁或分子篩。專利CN102030945A添加了一種氣味抑制劑來制備一種低氣味的玻璃增強(qiáng)復(fù)合材料，其氣味抑制劑為蓖麻油酸鋅，金屬氧化物及粘土礦物復(fù)配而成。
[0006]上述方法對(duì)聚丙烯材料的氣味問題均由不同程度的解決，然而，上述方法僅僅是針對(duì)某一組份對(duì)氣味的影響，從而添加吸附劑來降低氣味，但實(shí)際上內(nèi)飾件材料氣味是多種組分氣味相互作用的結(jié)果。因此，開發(fā)一種能夠全面解決各種氣味問題的聚丙烯復(fù)合材料顯得尤為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，該組合物通過添加水母粒，能有效去除加工過程中產(chǎn)生的各種揮發(fā)性小分子和有機(jī)化合物，同時(shí)不影響材料的機(jī)械性能。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，按重量百分比計(jì)，包含以下組分:
聚丙烯樹脂37-83% ；
相容劑2-10% ；
玻璃纖維5-40% ；
礦物填料0-20%
水母粒0.5-5% ；
助劑0.1-3 % ；
其中，所述水母粒按重量百分比計(jì)，包括以下組分:
聚丙烯1%-49% ；
水50%-98% ；
礦物填料0.1-5% ；
本發(fā)明所述的水母粒，是由聚丙烯，礦物填料和水組成的復(fù)合物，該復(fù)合物含水量>50%，優(yōu)選60-90%。所述聚丙烯為高熔體強(qiáng)度聚丙烯，其熔體強(qiáng)度>5cN。其中，熔體強(qiáng)度測(cè)試條件為:在190°C的實(shí)驗(yàn)溫度下，使用長(zhǎng)徑比為10:1的毛細(xì)管口模，口模到滾輪的距離為24cm,柱塞下降速度為0.10mm/s,牽引滾輪的加速度為5mm/s2。
[0010]所述水母粒的制備方法，包括如下步驟:
(1)將聚丙烯與礦物填料按配比進(jìn)行充分的混合，在擠出機(jī)中擠出條狀聚丙烯，再將其切碎成聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒；
(2)以水為發(fā)泡劑，將聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒進(jìn)行發(fā)泡，制備得到高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙
烯；
(3)將高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯和水在高速混合器中混5-10min，制備得到水母粒，放出待用。
[0011]本發(fā)明的水母粒加入量?jī)?yōu)選0.5-5%，加入過多的水母粒，水母粒會(huì)在螺桿中沸騰，從而不利于生產(chǎn)。
[0012]所述聚丙烯樹脂為均聚PP和/或共聚PP的一種或幾種，其熔體流動(dòng)速率在2300C >2.16kg 條件下為 l_90g/10min。
[0013]所述相容劑為聚丙烯與不飽和酸或不飽和酸酐的接枝物，其接枝率為0.3-1.2%，熔融指數(shù)在190°C、2.16kg條件下為50-120g/10min。所述不飽和酸或不飽和酸酐為馬來酸、丙烯酸、衣康酸、馬來酸酐、丙烯酸縮水甘油脂中的一種或幾種。
[0014]所述玻璃纖維為長(zhǎng)玻璃纖維或短切玻璃纖維的一種或幾種的混合。
[0015]優(yōu)選的，所述長(zhǎng)玻璃纖維為無堿玻璃纖維，直徑為10-16 μ m ;所述短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為0.2-10mm,直徑為8-20 μ m。[0016]所述礦物填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或一種以上的混合物。
[0017]本發(fā)明組合物還包括0.1-3% (重量百分比)的助劑，所述助劑為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑、色粉或顏料中的一種或幾種的混合。由于本發(fā)明為汽車內(nèi)飾用聚丙烯組合物，可根據(jù)不同汽車內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等對(duì)上述助劑進(jìn)行單獨(dú)使用，或者復(fù)合使用。熱穩(wěn)定劑可以提高材料在加工和使用過程中的耐熱老化性能，通?？蛇x自酚類、亞磷酸酯類、硫代酯類中的一種以上。光穩(wěn)定劑可以提高材料在使用過程中的耐光老化性能，可為受阻胺類或紫外線吸收劑。加工助劑為低分子酯類硬脂酸、金屬皂(Cast、Znst)、硬脂酸復(fù)合酯或酰胺類(芥酸酰胺)中的一種以上。
[0018]本發(fā)明所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(O按重量百分比稱取聚丙烯樹脂、相容劑、礦物填料和助劑在高混機(jī)里混合l-3min ；混合均勻，得到預(yù)混料；
(2)將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，從側(cè)喂料口加入水母粒，玻璃纖維也從擠出機(jī)的側(cè)喂料口喂入，熔融擠出，造粒干燥，即得。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
1)本發(fā)明使用以高熔體發(fā)泡PP為載體的水母粒作為氣提劑，可以有效去除加工過程中產(chǎn)生的各種揮發(fā)性小分子和有機(jī)化合物，所制備的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料具有低氣味、機(jī)械強(qiáng)度高的特性；
2)本發(fā)明使用的水母粒簡(jiǎn)單易得，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，能有效去除氣味的同時(shí)，而又不影響組合物的機(jī)械性能；
3)本發(fā)明提出的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法簡(jiǎn)單易行，采取側(cè)喂料加料的方式加入水母粒，避免了從主喂料加入時(shí)而導(dǎo)致水母粒中的水分過早揮發(fā)的問題，能更加有效的去除氣味。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。
[0021]以下實(shí)施例和對(duì)比例中，擠出機(jī)熔融擠出的加工條件如下:一區(qū)溫度210_230°C，二區(qū)溫度220-240°C，三區(qū)溫度220-240°C，四區(qū)溫度220_240°C，五區(qū)溫度230_250°C，六區(qū)溫度240-260°C，七區(qū)溫度230-250°C，八區(qū)溫度220_240°C，九區(qū)溫度200_220°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速250-600轉(zhuǎn)/分鐘。
[0022]長(zhǎng)玻璃纖維:選自巨石集團(tuán)的通用長(zhǎng)玻纖，纖維直徑為13μπι，線密度為2000tex，型號(hào)為 ER13-2000-988A ；
短切玻璃纖維:選自美國(guó)OCV公司生產(chǎn)的玻纖147A系列，其玻璃纖維的長(zhǎng)度為4mm，直徑為14 μ m。
[0023]水母粒的制備:
將不同熔體強(qiáng)度的高熔體強(qiáng)度聚丙烯與礦物填料(滑石粉、碳酸鈣或硫酸鋇)按表1所示配比進(jìn)行充分的混合，在擠出機(jī)中擠出條狀聚丙烯，再將其切碎成聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒；以水為發(fā)泡劑，將聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒進(jìn)行發(fā)泡，制備得到高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯；將高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯和水在高速混合器中混5-10min，通過控制混合時(shí)間，制備得到如表1所示含水量的水母粒，放出待用。
[0024]表1水母粒的各組分含量(重量百分比)
【權(quán)利要求】
1.一種低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:按重量百分比計(jì)，包含以下組分: 聚丙烯樹脂37-83% ； 相容劑2-10% ； 玻璃纖維5-40% ； 礦物填料0-20% 水母粒0.5-5% ； 助劑0.1-3% ； 其中，所述水母粒按重量百分比計(jì)，包括以下組分: 聚丙烯1%-49% ； 水50%-98% ； 礦物填料0.1-5% ； 所述聚丙烯為高熔 體強(qiáng)度聚丙烯，其熔體強(qiáng)度> 5cN。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述聚丙烯樹脂為均聚PP和/或共聚PP的一種或幾種，其熔體流動(dòng)速率在230°C、2.16kg條件下為l_90g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述相容劑為聚丙烯與不飽和酸或不飽和酸酐的接枝物，其接枝率為0.3-1.2%，熔融指數(shù)在190°C、2.16kg 條件下為 50-120g/10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述不飽和酸或不飽和酸酐為馬來酸、丙烯酸、衣康酸、馬來酸酐、丙烯酸縮水甘油脂中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述玻璃纖維為長(zhǎng)玻璃纖維或短切玻璃纖維的一種或幾種的混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述長(zhǎng)玻璃纖維為無堿玻璃纖維，直徑為10-16 μ m ;所述短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為0.2-10mm，直徑為8-20 μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述礦物填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或一種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述助劑為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑、色粉或顏料中的一種或幾種的混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述熱穩(wěn)定劑為酚類、亞磷酸酯類、硫代酯類中的一種以上；所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類或紫外線吸收劑中的一種或幾種的混合；所述加工助劑為低分子酯類硬脂酸、金屬皂、硬脂酸復(fù)合酯或酰胺類中的一種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述水母粒中含水量為60-90%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述水母粒的制備方法，包括如下步驟: (I)將聚丙烯與礦物填料按配比進(jìn)行充分的混合，在擠出機(jī)中擠出條狀聚丙烯，再將其切碎成聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒； (2)以水為發(fā)泡劑，將聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒進(jìn)行發(fā)泡，制備得到高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯； (3)將高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯和水在高速混合器中混5-10min，制備得到不同含水量的水母粒，放出待用。
12.權(quán)利要求f11任一項(xiàng)所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)按重量百分比稱取聚丙烯樹脂、相容劑、礦物填料和助劑在高混機(jī)里混合l_3min；混合均勻，得到預(yù)混料； (2)將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，從側(cè)喂料口加入水母粒，玻璃纖維也從擠出機(jī)的側(cè)喂料口喂入，熔融擠出，造粒干燥，即得。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的低氣味玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述熔融擠出的加工條件為:一區(qū)溫度210-230°C，二區(qū)溫度220-240°C，三區(qū)溫度220-240°C，四區(qū)溫度220-240°C，五區(qū)溫度230_250°C，六區(qū)溫度240_260°C，七區(qū)溫度230-250°C，八區(qū)溫度220 -240°C，九區(qū)溫度200_220°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速250-600轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號(hào)】C08L23/12GK103739944SQ201310660155
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】肖華明, 劉樂文, 陳國(guó)雄, 宋曉東, 李晟, 張春懷, 李欣, 陶四平 申請(qǐng)人:天津金發(fā)新材料有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司