一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)型復(fù)合材料，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、體育設(shè)施、建筑工程等領(lǐng)域。目前，用于復(fù)合材料增強(qiáng)的芳綸纖維一般為漿柏和短纖維，在材料的復(fù)合強(qiáng)度及韌性方面的表現(xiàn)不如人意，因此限制了芳綸纖維的使用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決上述問題，提供一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0004]一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:將芳綸纖維剪切成小段，后干燥；將抗沖共聚聚丙烯、芳綸纖維、PP-g-MAH加入轉(zhuǎn)矩流變儀的混煉器中混煉；混煉結(jié)束后取出，在熱模壓機(jī)上進(jìn)行壓片；模壓成型后，再用萬能制樣機(jī)制得標(biāo)準(zhǔn)試樣。
[0005]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述芳綸纖維剪開后每段長度為為12mm。
[0006]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述干燥溫度為45°C。
[0007]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述混煉器的轉(zhuǎn)速為40r / min，混煉溫度為210°C，混煉時(shí)間為10 min。
[0008]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述熱模壓機(jī)溫度為210°C，壓力為10 MPa。
[0009]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述芳綸纖維采用529系類長絲。
[0010]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，通過制備工藝的有效設(shè)定，使得所制備的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、維卡軟化溫度及硬度得到明顯提高，且制備工藝簡單，穩(wěn)定性高，利于推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0011]一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:將芳綸纖維剪切成小段，后干燥；將抗沖共聚聚丙烯、芳綸纖維、PP-g-MAH加入轉(zhuǎn)矩流變儀的混煉器中混煉；混煉結(jié)束后取出，在熱模壓機(jī)上進(jìn)行壓片；模壓成型后，再用萬能制樣機(jī)制得標(biāo)準(zhǔn)試樣。
[0012]本發(fā)明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，所述芳綸纖維剪開后每段長度為為12mm。所述干燥溫度為45°C。所述混煉器的轉(zhuǎn)速為40r / min，混煉溫度為210°C，混煉時(shí)間為10 min。所述熱模壓機(jī)溫度為210°C，壓力為10 MPa。所述芳綸纖維采用529系類長絲。當(dāng)長芳綸纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過15%時(shí)，熔體的流動(dòng)性變差，長芳綸纖維與抗沖共聚聚丙烯基體難以混合均勻，部分長芳綸纖維不能充分浸潰，易成團(tuán)，基體與纖維的界面粘結(jié)較差，成型困難，難以制備出所要求的試樣，隨著長芳綸纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度明顯增大。當(dāng)長芳綸纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大，當(dāng)長芳綸纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過20%后，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度略有下降，當(dāng)長芳綸纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，30%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度基本不變，而復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨著長芳綸纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加持續(xù)增大。這是因?yàn)殚L芳綸纖維具有較高的強(qiáng)度，均勻分散在抗沖共聚聚丙烯基體中起到骨架作用。隨著長芳綸纖維用量的增加，試樣斷裂前拔出和斷裂的纖維數(shù)量增加，消耗更多的能量，從而提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。但是當(dāng)長芳綸纖維用量過高時(shí)，一方面，擠出過程中纖維斷裂嚴(yán)重，長度小于臨界長度的纖維增多，這部分纖維拔出容易；另一方面，也導(dǎo)致注塑過程熔體流動(dòng)性變差，試樣內(nèi)部纖維分布不均，受力時(shí)發(fā)生應(yīng)力集中，降低復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度。而試樣彎曲時(shí)，大量力作用于長芳綸纖維上，復(fù)合材料內(nèi)部的缺陷對(duì)彎曲性能的影響較小，因此復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨著長芳綸纖維用量的增加而持續(xù)上升。長芳綸纖維的加入會(huì)使復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度下降，這是由于純抗沖共聚聚丙烯中存在大量分散的乙丙橡膠顆粒，作為應(yīng)力集中物，在受到?jīng)_擊時(shí)通過銀紋效應(yīng)吸收大量沖擊能，因此具有較高的沖擊強(qiáng)度。加入長芳綸纖維后，一方面使橡膠相相對(duì)減少，從而使其韌性下降；另一方面，長芳綸纖維的加入使抗沖共聚聚丙烯基體的連續(xù)性受到破壞，在載荷作用下，復(fù)合材料的均勻形變受到影響，長芳綸纖維與基體形成的物理交聯(lián)點(diǎn)阻礙了基體分子鏈的相對(duì)滑動(dòng)，塑性變形能力下降，導(dǎo)致復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度降低。但隨著長芳綸纖維用量的增加，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度有所提高，當(dāng)長芳綸纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過30%后，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度。隨著長芳綸纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，長芳綸纖維增強(qiáng)抗沖共聚聚丙烯復(fù)合材料的硬度增大。這是由于長芳綸具有很高的模量，其硬度遠(yuǎn)大于抗沖共聚聚丙烯基體的硬度。芳綸纖維與抗沖共聚聚丙烯基體的界面相容性較差。這是由于長芳綸纖維晶格致密，具有較高的結(jié)晶度，表面光滑，苯環(huán)位阻效應(yīng)大，缺乏活性基團(tuán)導(dǎo)致的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:將芳綸纖維剪切成小段，后干燥；將抗沖共聚聚丙烯、芳綸纖維、PP-g-MAH加入轉(zhuǎn)矩流變儀的混煉器中混煉；混煉結(jié)束后取出，在熱模壓機(jī)上進(jìn)行壓片；模壓成型后，再用萬能制樣機(jī)制得標(biāo)準(zhǔn)試樣。
2.如權(quán)利要求1所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述芳綸纖維剪開后每段長度為為12_。
3.如權(quán)利要求1所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述干燥溫度為45°C。
4.如權(quán)利要求1所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述混煉器的轉(zhuǎn)速為40r / min，混煉溫度為210°C，混煉時(shí)間為10 min。
5.如權(quán)利要求1所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述熱模壓機(jī)溫度為210°C，壓力為10 MPa。
6.如權(quán)利要求1所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述芳綸纖維采用529系類長絲。
【專利摘要】一種長芳綸纖維聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。其特征在于：將芳綸纖維剪切成小段，后干燥；將抗沖共聚聚丙烯、芳綸纖維、PP-g-MAH加入轉(zhuǎn)矩流變儀的混煉器中混煉；混煉結(jié)束后取出，在熱模壓機(jī)上進(jìn)行壓片；模壓成型后，再用萬能制樣機(jī)制得標(biāo)準(zhǔn)試樣。通過制備工藝的有效設(shè)定，使得所制備的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、維卡軟化溫度及硬度得到明顯提高，且制備工藝簡單，穩(wěn)定性高，利于推廣應(yīng)用。
【IPC分類】C08L23-14, C08L77-10, B29B7-28, C08L51-06, B29B13-06, B29C43-58, B29C43-02
【公開號(hào)】CN104608304
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410744162
【發(fā)明人】虞洋
【申請(qǐng)人】虞洋
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日