CN102070843B

CN102070843B - 一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料

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Publication number: CN102070843B
Application number: CN2011100086704A
Authority: CN
Inventors: 刘乐文; 杨泽; 陶四平; 肖鹏; 叶南飚; 姜向新
Original assignee: MIANYANG DONGFANG SPECIAL ENGINEERING PLASTIC Co Ltd; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: WUHAN JINFA TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2031-01-17
Also published as: CN102070843A

Abstract

本发明公开了一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，由下述重量百分比的组份构成，长玻纤增强聚丙烯母粒10%～80%，高抗冲、低浮纤母粒20%～90%；所述长玻纤增强聚丙烯母粒的构成为：共聚聚丙烯8%～80%，均聚聚丙烯0～80%，玻纤10%～60%，接枝聚丙烯1%～10%，抗氧剂0.1%～2%，加工助剂0.2%～2%；所述高抗冲、低浮纤母粒的构成为共聚聚丙烯20%～80%，玻纤0～50%，弹性体0～30%，接枝弹性体0～30%，低粘度聚酰胺树脂0～10%，抗氧剂0.1%～2%，加工助剂0.2%～5%。其优点在于，其制备的聚丙烯材料表面光泽高、浮纤现象少，通过材料制造的成品耐跌落性好，加工性能好，可以用于取代工程塑料的相关制件。

Description

一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯材料，特别是一种具有高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料。

背景技术

聚丙烯树脂（PP）是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合制得，聚丙烯树脂的优点在于密度低、价格便宜，并具有优良的耐化学腐蚀性、较好的机械性能、突出的耐折叠性和良好的成型加工性能。作为典型的结晶型材料，其熔点在165℃附近。

长玻纤增强PP材料是具有高强度，高抗冲击性能，尺寸稳定好，是一种“强而韧”的材料，PP在添加玻璃纤维增强后，大大提高其机械性能、耐热型和尺寸稳定性。在实际应用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求。对于绝大部分外观制件来说，产品表面必须浮纤少，而且在使用过程中抗冲击性好和耐跌落性强。而现有的技术还不能满足制件的需要。

已现有的长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，为直接在聚丙烯材料中加入玻璃纤维，中国专利200710172918.4公开了一种超长延伸率玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括聚丙烯PP、玻璃纤维、复合抗氧剂和其他助剂，其优点在于，延长率高并提高了其物理性能。

中国专利200710172953.6公开了一种玻璃纤维增强尼龙6-聚丙烯合金材料，包括尼龙6树脂、聚丙烯、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂，其优点在于材料成本低廉并具有良好的冲击性能。

以上现有技术的缺陷是玻纤处理过程很麻烦，处理液成分复杂。通过降温母粒来控制熔体的浸渍水平对设备的控制精度要求很高，如果控制不合理，材料容易分解和炭化，颜色差异大，材料性能变差。

发明内容

本发明通过对长纤增强聚丙烯母粒进行改性，同时添加一种高抗冲、低浮纤的母粒，同时改善产品的耐冲击性并抑制玻纤在制件表面外露。

本发明所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，由下述重量百分比的组份构成，长玻纤增强聚丙烯母粒10%～80%，高抗冲、低浮纤母粒 20%～90%；所述长玻纤增强聚丙烯母粒的构成为：共聚聚丙烯8%～80%，均聚聚丙烯0～80%，玻纤10%～60%，接枝聚丙烯1%～10%，抗氧剂0.1%～2%，加工助剂0.2%～2%；所述高抗冲、低浮纤母粒的构成为共聚聚丙烯20%～80%，玻纤0～50%，弹性体0～30%，接枝弹性体0～30%，低粘度聚酰胺树脂0～10%，抗氧剂0.1%～2%，加工助剂0.2%～5%。

另外，长玻纤增强聚丙烯母粒为粒子长度是6-25mm长的粒子；高抗冲、低浮纤母粒的粒子长度为6-25mm；长玻纤增强聚丙烯母粒所采用的共聚聚丙烯熔体流动速率为20-1000g/10min；所述的均聚聚丙烯熔体流动速率为20-1000g/10min，长玻纤增强聚丙烯母粒所采用的玻纤为无碱连续玻纤，纤维直径11-24um；所述的接枝聚丙烯是通过马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐或丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯接枝而成，接枝率为0.3-1.2%；所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP或抗氧剂STDP中一种或几种的混合物；所述的加工助剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯中一种或几种的混合物；高抗冲、低浮纤母粒所采用的共聚聚丙烯熔体流动速率为1-100g/10min，所采用的玻纤为无碱连续玻纤或短切玻璃纤维；所述的弹性体为EPDM、POE、LLDPE、HDPE、LDPE中的一种或几种物质的混合物；所述的接枝弹性体为接枝POE、接枝PE、接枝EPDM中的一种或几种物质的混合物；高抗冲、低浮纤母粒所用的低粘度聚酰胺树脂，其相对粘度小于2.5。

本发明所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其优点如下：

1. 由于采用抗冲、低浮纤的母粒配合长纤增强聚丙烯母粒进行改性，拉伸强度、冲击强度等性能测试表明，其制备的聚丙烯材料表面光泽高、浮纤现象少，通过材料制造的成品耐跌落性好，加工性能好，可以用于取代工程塑料的相关制件；

2.多种加入的助剂如弹性体和接枝弹性体可显著提高其力学性能和抗老化性能；

3.处理过程简单，材料控制容易使其成品率高。

具体实施方式

下面通过实施例和对比例进一步说明本发明，但并不局限于此。

在实施例及对比例复合材料配方中：共聚聚丙烯是茂名石化高融指共聚聚丙烯HHP10；连续玻纤是巨石产连续玻纤，直径17um；接枝聚丙烯自制，接枝率0.8%；短切玻纤的直径13um，长度为4.5mm；接枝弹性体自制；低粘度聚酰胺树脂是相对粘度为2.4的PA6树脂。表1、表2分别为长纤维增强母粒和高抗冲、低浮纤母粒各组分的配比。

实施例1：

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒60，高抗冲击、低浮纤母粒 40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、马来酸接枝聚丙烯、抗氧剂1010、加工助剂硬酯酸；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体POE、抗氧剂168、加工助剂芥酸酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。

其制备过程如下，1）首先制备长玻纤增强聚丙烯母粒：将共聚聚丙烯，接枝聚丙烯、抗氧剂、加工助剂在混合器中混合，然后通过挤出机混炼，通过一个特殊的浸渍模头，连续玻纤也通过辅助设备进入浸渍模头，在模头中浸渍分散，再通过冷却装置和切粒装置，得到6-25mm的粒子；2）制备高抗冲、低浮纤母粒：将共聚聚丙烯，弹性体，抗氧剂，加工助剂在混合器中混合均匀，然后进行造粒，得到母粒；3）将两种母粒用立式搅拌机混合。

实施例2

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒60，高抗冲击、低浮纤母粒40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、丙烯酸接枝聚丙烯、抗氧剂1098、加工助剂硬酯酸丁酯；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体EPDM、抗氧剂445、加工助剂乙撑双硬脂酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例3

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒60，高抗冲击、低浮纤母粒40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、丙烯酸接枝聚丙烯、抗氧剂1098、加工助剂硬酯酸丁酯；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体EPDM、接枝POE弹性体、抗氧剂445、加工助剂乙撑双硬脂酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例4

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒60，高抗冲击、低浮纤母粒40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、丙烯酸接枝聚丙烯、抗氧剂1098、加工助剂硬酯酸丁酯；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体EPDM、接枝POE弹性体、低粘度聚酰胺树脂、抗氧剂445、加工助剂乙撑双硬脂酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例5

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒60，高抗冲击、低浮纤母粒40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、丙烯酸接枝聚丙烯、抗氧剂1098、加工助剂硬酯酸丁酯；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体EPDM、接枝EPDM弹性体、低粘度聚酰胺树脂、抗氧剂445、加工助剂乙撑双硬脂酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例6：

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒60，高抗冲击、低浮纤母粒 40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、玻纤、马来酸接枝聚丙烯、抗氧剂1010、加工助剂硬酯酸；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体POE、抗氧剂168、加工助剂芥酸酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例7

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒70，高抗冲击、低浮纤母粒 30，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、玻纤、丙烯酸接枝聚丙烯、抗氧剂1098、加工助剂硬酯酸丁酯；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体EPDM、玻璃纤维、抗氧剂445、加工助剂乙撑双硬脂酰胺；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例8

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒10，高抗冲击、低浮纤母粒 90，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂PS802、加工助剂十八烷基芥酸酰胺；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体LDPE、LDPE接枝弹性体、抗氧剂627、加工助剂聚乙烯蜡；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例9

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒30，高抗冲击、低浮纤母粒 70，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抗氧剂STDP、加工助剂低分子量聚丙烯；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、弹性体LLDPE、接枝PE弹性体、低粘度聚酰胺树脂、抗氧剂DLTDP、加工助剂硬脂酸；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

实施例10

本发明所述高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为长玻纤增强聚丙烯母粒50，高抗冲击、低浮纤母粒 50，其中长玻纤增强聚丙烯母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表1：共聚聚丙烯、玻纤、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂1098、加工助剂十八烷基芥酸酰胺；高抗冲、低浮纤母粒中的组分由下述组份组成，其具体比例按重量百分比见表2：共聚聚丙烯、接枝POE弹性体、低粘度聚酰胺树脂、短切玻纤、抗氧剂STDP、加工助剂硬酯酸；长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低浮纤母粒母粒长度都为12mm。其制备过程同实施例1。

对比例1

一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料由下述重量百分比的组份构成：长玻纤增强聚丙烯母粒60，聚丙烯树脂 40，其中长玻纤增强聚丙烯母粒由下述重量比组比：均聚聚丙烯44，玻纤50，接枝聚丙烯5，抗氧剂0.5，加工助剂0.5。

复合材料的力学性能通过测试所得的拉伸强度判断，材料的抗冲击性通过两种方法表征，一种是通过测试材料的缺口冲击强度和无缺口冲击强度表征，另一种是通过把材料制成150mm*150mm*3mm的方板，把方板通过支撑物架住，用0.5KG的圆球从不同的高度自由落体撞击到方板上，观察方板在多少高度出现裂纹。复合材料的浮纤情况是通过在表面进行抛光处理的模具上把材料制成方板，通过二次原相仪对表面进行观察。

对实施例1-5和对比例1进行拉伸强度、冲击性能和表面浮纤情况进行测定，其测试结果见表3，其中长纤维增强聚丙烯母粒中玻纤所占百分比为50。

从对各实施例和对比例的测定结果可知，各实施例的力学数据均高于对比例，证明其力学性能要好于对比例。

表1长玻纤增强聚丙烯母粒的具体实施例

组分%	1	2	3	4	5	6	7	8	7	10
											共聚聚丙烯	44	39	44	44	44	44	8	44	80	44
均聚聚丙烯	-	-	-	-	-	10	30	-	-	-
											玻璃纤维	50	50	50	50	50	40	50	50	10	45
接枝聚丙烯	5	10	5	5	5	5	10	5	5	5
											抗氧剂	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.1	0.5	2	1
加工助剂	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	1.9	0.5	3	5

表2高抗冲、低浮纤母粒的具体实施例

组分%	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											共聚聚丙烯	94	94	89	84	74	89	44	89	84	20
玻璃纤维	-	-	-	-	10	-	50	-	-	10
											弹性体	5	5	5	5	5	-	5	5	5	30
接枝弹性体	-	-	5	5	5	-	-	5	5	30
											低粘度聚酰胺树脂	-	-	-	5	5	10	-	-	5	4
抗氧剂	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.8	0.5	0.1	0.5	1
											加工助剂	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.2	0.5	0.9	0.5	5

表3性能测试结果

测试项目（单位）	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1
							拉伸强度(MPa)	110	120	100	120	110	120
缺口冲击强度(KJ/m²)	30	32	35	40	35	20
							无缺口冲击强度(KJ/m²)	50	50	55	55	55	45
落球冲击(cm)	70	90	110	130	140	50
							表面浮纤	较好	较好	较好	好	好	差

Claims

1.一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：由下述重量百分比的组份构成，长玻纤增强聚丙烯母粒10%～80%，高抗冲、低浮纤母粒 20%～90%；所述长玻纤增强聚丙烯母粒的构成为：共聚聚丙烯8%～80%，均聚聚丙烯0～80%，玻纤10%～60%，接枝聚丙烯1%～10%，抗氧剂0.1%～2%，加工助剂0.2%～2%；所述高抗冲、低浮纤母粒的构成为共聚聚丙烯20%～80%，玻纤10～50%，弹性体5～30%，接枝弹性体5～30%，低粘度聚酰胺树脂5～10%，抗氧剂0.1%～2%，加工助剂0.2%～5%。

2.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：长玻纤增强聚丙烯母粒为粒子长度是6-25mm长的粒子；高抗冲、低浮纤母粒的粒子长度为6-25mm长的粒子。

3.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，长玻纤增强聚丙烯母粒所采用的玻纤为无碱连续玻纤，纤维直径为11-24μm。

4.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的接枝聚丙烯是通过马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯接枝而成的，接枝率为0.3-1.2%。

5.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP或抗氧剂STDP中一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的加工助剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，高抗冲、低浮纤母粒所采用的玻纤为无碱连续玻纤或短切玻璃纤维，纤维直径为11-24μm。

8.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的弹性体为EPDM、POE、LLDPE、HDPE、LDPE中的一种或几种物质的混合物。

9.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的接枝弹性体为接枝POE、接枝PE、接枝EPDM中的一种或几种物质的混合物。

10.根据权利要求1所述的高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的高抗冲、低浮纤母粒的低粘度聚酰胺树脂，其相对粘度小于2.5。