一種玻璃纖維增強(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)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃纖維是一種性能優(yōu)異聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，對(duì)于纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料，只有形成有效的界面粘結(jié)才能具有優(yōu)良的性能。對(duì)玻纖增強(qiáng)熱固性樹脂或極性熱塑性樹脂復(fù)合材料，可采用偶聯(lián)劑對(duì)玻纖進(jìn)行表面處理，使樹脂與玻纖表面形成化學(xué)鍵，從而獲得有效的界面粘結(jié)，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，由于聚丙烯的分子鏈?zhǔn)秋柡偷暮头菢O性的，不能與偶聯(lián)劑反應(yīng)而形成化學(xué)鍵，因此很難通過(guò)對(duì)玻璃纖維進(jìn)行偶聯(lián)劑處理的方法獲得有效的界面粘結(jié)。為提高玻璃纖維與聚丙烯的界面粘結(jié)強(qiáng)度，人們采用各種方法對(duì)玻纖進(jìn)行表面處理，發(fā)明專利CN1487022公開了一種稀土改性玻璃纖維/聚丙烯復(fù)合材料制備方法，專利采用稀土改性劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行了表面改性，改善了其與高分子基體材料的界面結(jié)合力，提升了復(fù)合材料的力學(xué)性能，但是專利采用的稀土改性劑由多種成分(稀土化合物、乙醇、乙二胺四乙酸、氯化銨、硝酸和尿素)組成，并且需要精確控制反應(yīng)條件才能保證對(duì)玻璃纖維的改性效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，采用稀土表面改性劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面改性以改善玻璃纖維與聚丙烯的界面結(jié)合力，該復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能好，制備工藝簡(jiǎn)單。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述復(fù)合材料是經(jīng)過(guò)稀土表面改性劑改性的玻璃纖維填充聚丙烯而制得的復(fù)合材料，
所述復(fù)合材料的制備步驟包括:
(1)將玻璃纖維在500°C下燒蝕lh，去除表面殘留有機(jī)物；
(2)將玻璃纖維浸入0.05?0.5mol/L稀土表面改性劑的水溶液中，靜置10?30min，過(guò)濾后干燥；
(3)將玻璃纖維與聚丙烯粒料進(jìn)行機(jī)械共混，控制玻璃纖維的質(zhì)量百分比為聚丙烯的10 ?30% ；
(4)將共混料采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制備玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
[0005]所述的稀土表面改性劑是以氧化鑭和γ -氨丙基三乙氧基硅烷為原料，通過(guò)配位反應(yīng)制備得到的稀土-硅烷表面改性劑。
[0006]所述的稀土改性劑的制備步驟包括:準(zhǔn)確稱量物質(zhì)的量之比為1:6的氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加入反應(yīng)容器中，快速升溫到110?140 °C，攪拌，反應(yīng)2?5 h，制得稀土表面改性劑。
[0007]所述的玻璃纖維為無(wú)堿短切玻璃纖維，所述的玻璃纖維直徑為9?13 μ m，長(zhǎng)度為3 ?25mm0
[0008]本發(fā)明所具有的有益效果:
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，采用稀土表面改性劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面改性，改善了玻璃纖維與聚丙烯的界面結(jié)合力，提高了復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能，并且本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0010]實(shí)施例1 制備步驟包括:
(1)將無(wú)堿短切玻璃纖維在500°c下燒蝕lh，去除表面殘留有機(jī)物；
(2)將無(wú)堿短切玻璃纖維浸入0.lmol/L稀土表面改性劑中，靜置20min，過(guò)濾后干燥；
(3)將無(wú)堿短切玻璃纖維與聚丙烯粒料進(jìn)行機(jī)械共混，控制無(wú)堿短切玻璃纖維的質(zhì)量百分比為聚丙烯的20% ;
(4)將共混料采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制備玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
[0011]采用上述方法制備的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了 290%，缺口沖擊強(qiáng)度提高了 420%。
[0012]實(shí)施例2 制備步驟包括:
(1)將無(wú)堿短切玻璃纖維在500°C下燒蝕lh，去除表面殘留有機(jī)物；
(2)將無(wú)堿短切玻璃纖維浸入0.2mol/L稀土表面改性劑中，靜置lOmin，過(guò)濾后干燥；
(3)將無(wú)堿短切玻璃纖維與聚丙烯粒料進(jìn)行機(jī)械共混，控制玻璃纖維的質(zhì)量百分比為聚丙烯的30% ；
(4)將共混料采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制備玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
[0013]采用上述方法制備的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了 340%，缺口沖擊強(qiáng)度提高了 500%。
[0014]實(shí)施例3 制備步驟包括:
(1)將無(wú)堿短切玻璃纖維在500°C下燒蝕lh，去除表面殘留有機(jī)物；
(2)將無(wú)堿短切玻璃纖維浸入0.05mol/L稀土表面改性劑中，靜置30min，過(guò)濾后干燥；
(3)將無(wú)堿短切玻璃纖維與聚丙烯粒料進(jìn)行機(jī)械共混，控制玻璃纖維的質(zhì)量百分比為聚丙烯的10% ；
(4)將共混料采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制備玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
[0015]采用上述方法制備的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了 190%，缺口沖擊強(qiáng)度提高了 285%。
[0016]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述復(fù)合材料是經(jīng)過(guò)稀土表面改性劑改性的玻璃纖維填充聚丙烯而制得的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料的制備步驟包括: (1)將玻璃纖維在500°c下燒蝕lh，去除表面殘留有機(jī)物； (2)將玻璃纖維浸入0.05?0.5mol/L稀土表面改性劑的水溶液中，靜置10?30min，過(guò)濾后干燥； (3)將玻璃纖維與聚丙烯粒料進(jìn)行機(jī)械共混，控制玻璃纖維的質(zhì)量百分比為聚丙烯的10 ?30% ； (4)將共混料采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制備玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述的稀土表面改性劑是以氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基硅烷為原料，通過(guò)配位反應(yīng)制備得到的稀土-硅烷表面改性劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述的稀土改性劑的制備步驟包括:準(zhǔn)確稱量物質(zhì)的量之比為1:6的氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加入反應(yīng)容器中，快速升溫到110?140°C，攪拌，反應(yīng)2?5 h，制得稀土表面改性劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述的玻璃纖維為無(wú)堿短切玻璃纖維，所述的玻璃纖維直徑為9?13 μ m，長(zhǎng)度為3?25mm0
【專利摘要】本發(fā)明提供一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，首先采用稀土表面改性劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面改性，然后填充聚丙烯熔融擠出而制得，所述稀土表面改性劑是以氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基硅烷為原料，通過(guò)配位反應(yīng)制備得到的稀土-硅烷表面改性劑。采用稀土表面改性劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面改性，改善了玻璃纖維與聚丙烯的界面結(jié)合力，提高了復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能，并且制備工藝簡(jiǎn)單。
【IPC分類】C08L23/12, C08J5/08, C08K7/14
【公開號(hào)】CN105713292
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410721806
【發(fā)明人】王啟庸, 王曉旭
【申請(qǐng)人】天津?yàn)I浦生產(chǎn)力促進(jìn)有限公司