一種玻纖增強(qiáng)改性聚丙烯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 玻纖增強(qiáng)聚丙締是一類綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料，目前已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)，洗 碗機(jī)，輸水管道，水累外殼，電動(dòng)工具，汽車等領(lǐng)域。然而，玻纖增強(qiáng)聚丙締材料也有許多缺 點(diǎn)：由于玻璃纖維本身的密度遠(yuǎn)大于樹脂基體，因而市場(chǎng)上常見的玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材 料密度很大；且由于玻璃纖維長(zhǎng)徑比大，在成型過程中容易取向，使得成型制品存在翅曲變 形的缺陷。此外，玻璃纖維的加入，在一定程度上能提高聚丙締材料的介電常數(shù)和導(dǎo)熱系 數(shù)，限制了玻纖增強(qiáng)聚丙締材料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003] 高性能空屯、玻璃微珠是一種新型節(jié)能輕質(zhì)的無機(jī)填料，主要化學(xué)成分為堿石灰棚 娃酸鹽玻璃。由于其具有中空、質(zhì)輕、隔熱保溫、電絕緣強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕、防福射、隔音、 吸水率低、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，其應(yīng)用價(jià)值正在被逐漸認(rèn)知。在國(guó)外，空屯、玻璃微珠作為 復(fù)合材料的多功能填充劑，被廣泛應(yīng)用于輕質(zhì)橡塑、建材、涂料、玻璃鋼、乳化炸藥、石油鉆 探等領(lǐng)域。隨著國(guó)人對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)認(rèn)識(shí)的逐步深入，國(guó)內(nèi)對(duì)高性能空屯、玻璃微珠的應(yīng)用也 被越來越多的領(lǐng)域所關(guān)注。
[0004] 中國(guó)專利201410382374. 4公開了空屯、玻璃微珠填充低密度聚丙締復(fù)合物的制 備，進(jìn)一步降低了聚丙締復(fù)合材料的密度，滿足了汽車等終端應(yīng)用對(duì)復(fù)合材料輕量化發(fā)展 的要求。但該聚丙締復(fù)合物強(qiáng)度低，性脆，其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。中國(guó)專利201210505925. 2 公開了一種高強(qiáng)度低密度改性PET材料的制備方法。該方法將玻璃纖維和玻璃微珠經(jīng)雙螺 桿擠出機(jī)側(cè)喂料口加入，拉條切粒得到產(chǎn)品。但該制備方法使得玻纖與玻璃微珠在加工過 程中磨損，未能充分發(fā)揮玻璃微珠真空結(jié)構(gòu)的作用，密度降低幅度小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中玻纖增強(qiáng)聚丙締材料存在的密度大、導(dǎo)熱系數(shù)大、介電常數(shù) 高、容易翅曲變形等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料，該材料具 有高強(qiáng)度和高模量，同時(shí)密度可降低至純聚丙締樹脂W下，且具有低介電常數(shù)，低翅曲和保 溫等特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供上述玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 一種玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的組分： 玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒20-80份； 玻璃微珠母粒 20-80份； 其中，所述玻璃微珠母粒包括如下重量份數(shù)的組分： 聚丙締 40-70份， 玻璃微珠 20-50份， 接枝相容劑 1-10份。
[0008]所述玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒為長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母?；蚨糖胁＠w增強(qiáng)聚丙締母粒 中的一種或兩種的混合。
[0009]所述長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒是將長(zhǎng)玻璃纖維分散浸潰在聚丙締烙體中后經(jīng)牽引、 冷卻，切粒得到，所述長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒中玻璃纖維的保留長(zhǎng)度與母粒顆粒長(zhǎng)度相等 (LFT母粒)，母粒中玻纖的質(zhì)量百分比為30%~60%。
[0010] 所述短切玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒是通過將短切玻璃原絲經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)分散在聚 丙締樹脂中得到，所述短切玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒中玻璃纖維的保留長(zhǎng)度與母粒顆粒長(zhǎng)度不 等長(zhǎng)，母粒中玻纖的質(zhì)量百分比為30%~60%。
[0011] 所述玻璃微珠為空屯、玻璃微珠，密度為0. 2g/cm3~0. 6g/cm3,粒徑分布在5微米~30 微米之間。
[0012] 所述聚丙締為均聚聚丙締或共聚聚丙締中的一種或兩種的混合。
[0013]所述接枝相容劑為不飽和酸或者酸酢與聚丙締的接枝聚合物。
[0014]所述玻璃微珠母粒，按重量份數(shù)計(jì)，還包括抗氧劑0. 3份-0. 8份和潤(rùn)滑劑0. 2 份-〇. 4份。
[0015]所述潤(rùn)滑劑選自芥酸酷胺、EBS酷胺類、PE蠟或硬脂酸鹽中的一種或幾種； 所述抗氧劑選自受阻胺類抗氧劑、受阻酪類抗氧劑或亞憐酸醋類抗氧劑中的一種或幾 種。
[0016]本發(fā)明所述玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料具有密度低的特點(diǎn)。當(dāng)玻璃纖維含量相同時(shí)， 所述玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料的密度低于市售玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料，本發(fā)明所述玻纖 增強(qiáng)改性聚丙締材料按照ISO1183標(biāo)準(zhǔn)，采用浸潰法測(cè)得的密度為化80-1. 00g/cm3。
[0017]本發(fā)明所述一種玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 制備玻璃微珠母粒：將聚丙締、接枝相容劑按比例稱量并混勻，倒入雙螺桿擠出機(jī) 的主喂料口；將玻璃微珠倒入擠出機(jī)后端的側(cè)喂料口；將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出拉條 切粒得到玻璃微珠母粒； (2) 玻璃微珠母粒與玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒共混：將玻璃微珠母粒與玻纖增強(qiáng)聚丙締母 粒按比例混合，利用單螺桿注塑機(jī)注射得到玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料。
[001引步驟（1)中，所述雙螺桿擠出機(jī)的擠出溫度控制在200°C~230°C; 步驟（2)中，所述單螺桿注塑機(jī)的注塑溫度控制在240°C~250°C。
[0019]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1) 本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料，一方面該材料通過玻纖增強(qiáng)使聚丙締具有高 強(qiáng)度高模量；另一方面，由于空屯、玻璃微珠具有真空結(jié)構(gòu)，空屯、玻璃微珠的加入降低了該材 料的密度、介電常數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)。本發(fā)明通過將玻纖的增強(qiáng)作用與空屯、玻璃微珠的減重作 用很好的結(jié)合起來，二者具有很好的協(xié)同效果，制備得到的材料兼具有高強(qiáng)度，低密度，低 介電常數(shù)，低翅曲變形和保溫等特點(diǎn)，滿足了人們對(duì)增強(qiáng)聚丙締塑膠制品多功能化的要求， 可替代ABS和PBT等工程在電子電器、通信、節(jié)能環(huán)保和汽車等行業(yè)的應(yīng)用； (2) 本發(fā)明方法通過兩步法將玻璃微珠母?；倥c玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒共混，降低了 空屯、玻璃微珠在加工過程中與螺桿W及玻璃纖維之間摩擦而破損的程度，充分發(fā)揮了空屯、 玻璃微珠真空結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，有效降低了材料的密度、介電常數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)；同時(shí)也減小了 玻璃纖維在加工過程中的磨碎程度，使玻璃纖維保留長(zhǎng)度增加，制品強(qiáng)度增加，操作簡(jiǎn)單， 并且可根據(jù)最終制品的性能要求隨意變更復(fù)配比例，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前 景。
【附圖說明】
[0020] 圖1為實(shí)施例1得到的玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料的沖斷面SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為更好地理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，需要說明的是 實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0022] 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒的制備：將聚丙締樹脂與抗氧劑等加工助劑混勻后經(jīng)擠 出機(jī)擠出至高溫模頭中，模頭溫度控制在260~280°C;連續(xù)玻璃纖維在牽引設(shè)備的拉伸作用 下通過擠出模頭中的烙融聚合物浸潰后經(jīng)牽引、冷卻，再切粒得到長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒， 母粒中玻纖的質(zhì)量百分比為30%~60%。
[0023] 短切玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒的制備：將聚丙締樹脂，接枝相容劑和助劑在常溫下混 合均勻后倒入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，玻璃纖維短切原絲倒入雙螺桿擠出機(jī)后端的側(cè)喂 料口，擠出機(jī)溫度控制在200~230°C，玻璃纖維經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出分散在聚丙締樹脂中， 拉條、冷卻后切粒得到短切玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒，母粒中玻纖的質(zhì)量百分比為309?^60%。
[0024] 實(shí)施例1 將54份聚丙締樹脂，5份PP-g-MH接枝相容劑，0. 4份抗氧劑1010,0. 4份抗氧劑168， 0. 2份芥酸酷胺潤(rùn)滑劑在常溫下用高混機(jī)混合均勻，得到的混合料倒入雙螺桿擠出機(jī)的主 喂料口，將40份空屯、玻璃微珠(密度0. 4g/cm3,平均粒徑15um)倒入雙螺桿擠出機(jī)后端的側(cè) 喂料口，控制擠出機(jī)溫度在200~230°C，將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出拉條切粒得到玻璃微 珠母粒。在室溫下將玻纖含量為50%的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒與上述制得的空屯、玻璃微珠 母粒按50:50重量份的比例混合均勻，即可得到玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料。
[00巧]本實(shí)施例中空屯、玻璃微珠W母粒的形式加工，玻璃纖維WLFT母粒的形式加工。 該材料在240~250°C范圍內(nèi)注塑成制品，產(chǎn)品相關(guān)性能測(cè)試結(jié)果見表1。
[002引實(shí)施例2 將54份聚丙締樹脂，5份PP-g-MH接枝相容劑，0. 4份抗氧劑1010,0. 4份抗氧劑168， 0. 2份芥酸酷胺潤(rùn)滑劑在常溫下用高混機(jī)混合均勻，得到的混合料倒入雙螺桿擠出機(jī)的主 喂料口，將40份空屯、玻璃微珠(密度0. 3g/cm3,平均粒徑lOum)倒入雙螺桿擠出機(jī)后端的側(cè) 喂料口，控制擠出機(jī)溫度在200~230°C，將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出拉條切粒得到玻璃微 珠母粒。在室溫下將玻纖含量為50%的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒與上述制得的空屯、玻璃微珠 母粒按40:60重量份的比例混合均勻，即可得到玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料。
[0027] 本實(shí)施例中空屯、玻璃微珠W母粒的形式加工，玻璃纖維WLFT母粒的形式加工。 該材料在240~250°C范圍內(nèi)注塑成制品，產(chǎn)品相關(guān)性能測(cè)試結(jié)果見表1。
[002引 實(shí)施例3 將54份聚丙締樹脂，5份PP-g-MH接枝相容劑，0. 4份抗氧劑1010,0. 4份抗氧劑168， 0. 2份芥酸酷胺潤(rùn)滑劑在常溫下用高混機(jī)混合均勻，得到的混合料倒入雙螺桿擠出機(jī)的主 喂料口，將40份空屯、玻璃微珠(密度0. 4g/cm3,平均粒徑15um)倒入雙螺桿擠出機(jī)后端的側(cè) 喂料口，控制擠出機(jī)溫度在200~230°C，將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出拉條切粒得到玻璃微 珠母粒。在室溫下將玻纖含量為50%的短切玻纖增強(qiáng)聚丙締母粒與上述制得的空屯、玻璃微 珠母粒按50:50重量份的比例混合均勻，即可得到玻纖增強(qiáng)改性聚丙締材料。
[0029] 本實(shí)施例中空屯、玻璃微珠W母粒的形式加工，玻璃纖維W短