CN102127260A - 强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法，包括有聚丙烯、长玻纤、增韧剂、改性聚丙烯、抗氧剂和色母料，其特征在于：各组分占总质量的百分比例为聚丙烯50-70％、长玻纤15-40％、增韧剂5-18％、改性聚丙烯1-5％、抗氧剂0.3-1.2％、色母料1-3％，本发明还提供上述高溶出度的爱普列特片的制备方法。本发明产品在兼顾板状材料刚度和强度的基础上，提高了板状材料的缺口冲击强度和断裂伸长率，本发明产品柔韧性较好，可用于制作柔韧性要求较高的制品。

Description

强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种模压成型制品的长玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法，尤其涉及一种强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法。
背景技术
在复合材料领域，具有长纤维增强物的塑料增长最快。引领这一发展的是较早形式的玻纤毡增强热塑性塑料(GMT)和两类最新形式材料：预混的长纤维增强塑料粒料(LFG)和在线共混直接长纤维增强塑料(D-LFT)。汽车工业仍然是增强塑料的核心市场，促进材料革新和发展。改善利润和降低燃料消耗的需要使得成本和减重变得格外重要。GMT和LFT可以取代金属和热固性复合材料制造轻质的零部件。
GMT材料性能最优异，主要通过模压制造结构件和半结构件，但由于材料流动性不是太好，成型时需要很高的模压压力，成型复杂制品相对困难得多。LFG粒料主要是通过注塑成型制品，在注塑时粒料混炼、熔料在流道内高速流动产生的剪切，会引起纤维折断和取向，使成型后制品内纤维长度较粒料纤维长度大大下降，力学性能劣化。D-LFT工艺是在塑料与纤维混炼完成后直接将料块置于模具内模压成型，既提供了材料的高流动性，又能保持纤维的长度和面内近乎各向同性的纤维取向，使制品力学性能维持在很高的水平，特别适合制造大型薄壁件和结构复杂件，并且D-LFT材料成本较GMT材料成本低很多，因此其应用范围迅速扩大，年平均增长率保持在10％以上。由于国内很多模压加工商以加工热固性树脂为主，缺乏热塑性树脂混炼设备及加工技术条件，向其提供LFT片状材料用于成型环保、力学性能高的制品将更为简便。
玻璃纤维增强聚丙烯的增强原理是依靠其复合作用，利用玻纤的高强度承受应力，利用聚丙烯树脂的塑性及其与纤维的粘接性传递应力，从而使玻纤-树脂组合物的强度和模量得以提高。无碱玻璃纤维的断裂伸长率是3％，与聚丙烯基体复合获得的组合物如GMT\LFT，虽然强度与刚度得到很大提高，但是其断裂伸长率只有1-3％。
发明内容
本发明为了解决以上问题提供了一种强度刚度大、断裂伸长率高、柔韧性好的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法。
本发明的技术方案是：包括有聚丙烯、长玻纤、增韧剂、改性聚丙烯、抗氧剂和色母料，各组分占总质量的百分比例为聚丙烯50-70％、长玻纤15-40％、增韧剂5-18％、改性聚丙烯1-5％、抗氧剂0.3-1.2％、色母料1-3％。
所述的聚丙烯为中熔指均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或两者的混合物，熔融指数在16-40g/10min。
所述的增韧剂为强性体，包括三元乙丙胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、乙烯-醋酸乙烯(EVA)。
所述的改性聚丙烯为马来酸酐接枝改性聚丙烯，接枝率大于0.8％。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、硬脂酸钙的混合物。
所述的色母料为30-40％炭黑含量的聚乙烯或聚丙烯粒料。
所述的长玻纤为硅烷欧联剂处理过的专用连续玻纤粗纱，玻纤直径13-19μm。
强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料制备方法，具体步骤如下：
1)将聚丙烯、增韧剂、改性剂、色母料、抗氧剂按质量百分比例加入混料机混合均匀。
2)将上述的混合物加入单螺杆挤出机的料仓，由螺杆加料机定量供给挤出机，挤出机设四段温度控制，温度范围180-220℃，挤出机转速40-100r/min。
3)将玻纤粗纱在挤出机中部熔融段进入，每股纱分别由进纱孔进。
4)将挤出机窄缝口模吐出的熔料引入三辊压光机中、下辊间，再从中、上辊间导出，通过三辊定厚和冷却。
5)将片状材料经牵引机引入剪板机定长切割得到成品。
本发明产品在兼顾板状材料刚度和强度的基础上，提高了板状材料的缺口冲击强度和断裂伸长率，本发明产品柔韧性较好，可用于制作柔韧性要求较高的制品。
具体实施方式
强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法，包括有聚丙烯、长玻纤、增韧剂、改性聚丙烯、抗氧剂和色母料，各组分占总质量的百分比例为聚丙烯50-70％、长玻纤15-40％、增韧剂5-18％、改性聚丙烯1-5％、抗氧剂0.3-1.2％、色母料1-3％。所述的聚丙烯为中熔指均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或两者的混合物，熔融指数在16-40g/10min。所述的增韧剂为强性体，包括三元乙丙胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、乙烯-醋酸乙烯(EVA)。所述的改性聚丙烯为马来酸酐接枝改性聚丙烯，接枝率大于0.8％。所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、硬脂酸钙的混合物。所述的色母料为30-40％炭黑含量的聚乙烯或聚丙烯粒料。所述的长玻纤为硅烷欧联剂处理过的专用连续玻纤粗纱，玻纤直径13-19μm。
强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料制备方法，具体步骤如下：
1)将聚丙烯、增韧剂、改性剂、色母料、抗氧剂按质量百分比例加入混料机混合均匀。
2)将上述的混合物加入单螺杆挤出机的料仓，由螺杆加料机定量供给挤出机，挤出机设四段温度控制，温度范围180-220℃，挤出机转速40-100r/min。
3)让玻纤粗纱在挤出机中部熔融段进入，每股纱分别由进纱孔进。
4)将挤出机窄缝口模吐出的熔料引入三辊压光机中、下辊间，再从中、上辊间导出，通过三辊定厚和冷却。
5)将片状材料经牵引机引入剪板机定长切割得到成品。
实施例1
将49份中熔指均聚聚丙烯，14份三元乙丙橡胶，3.2份马来酸酐改性聚丙烯，3份炭黑色母料和0.8份抗氧剂B225加入混料机混合均匀。将混合物由自动上料机加入螺旋加料机料仓，定量供给单螺杆挤出机。挤出机设四段加热，温度设定在180-220℃，螺杆转速为85r/min。将30份连续玻纤粗纱由挤出机中部进纱口引入，在螺杆剪切和混合作用下得到玻纤均匀分散在聚丙烯熔体中的熔料。熔料由口模排出，引入三辊压光机压力、冷却，经牵引、剪切，得到板状长玻纤增强聚丙烯组合物。
对比实施例1
将63份中熔指均聚聚丙烯，3.2份马来酸酐改性聚丙烯，3份炭黑色母料和0.8份抗氧剂B225加入混料机混合均匀。将混合物由自动上料机加入螺旋加料机料仓，定量供给单螺杆挤出机。挤出机设四段加热，温度设定在180-220℃，螺杆转速为85r/min。将30份连续玻纤粗纱由挤出机中部进纱口引入，在螺杆剪切和混合作用下得到玻纤均匀分散在聚丙烯熔体中的熔料。熔料由口模排出，引入三辊压光机压力、冷却，经牵引、剪切，得到板状长玻纤增强聚丙烯组合物。
实施例2
将60.9份中熔指均聚聚丙烯，12份乙烯-辛烯共聚物，4份马来酸酐改性聚丙烯，2.5份炭黑色母料和0.6份抗氧剂B225加入混料机混合均匀。将混合物由自动上料机加入螺旋加料机料仓，定量供给单螺杆挤出机。挤出机设四段加热，温度设定在180-220℃，螺杆转速为80r/min。将20份连续玻纤粗纱由挤出机中部进纱口引入，在螺杆剪切和混合作用下得到玻纤均匀分散在聚丙烯熔体中的熔料。熔料由口模排出，引入三辊压光机压力、冷却，经牵引、剪切，得到板状长玻纤增强聚丙烯组合物。
对比实施例2
将72.9份中熔指均聚聚丙烯，4份马来酸酐改性聚丙烯，2.5份炭黑色母料和0.6份抗氧剂B225加入混料机混合均匀。将混合物由自动上料机加入螺旋加料机料仓，定量供给单螺杆挤出机。挤出机设四段加热，温度设定在180-220℃，螺杆转速为80r/min。将20份连续玻纤粗纱由挤出机中部进纱口引入，在螺杆剪切和混合作用下得到玻纤均匀分散在聚丙烯熔体中的熔料。熔料由口模排出，引入三辊压光机压力、冷却，经牵引、剪切，得到板状长玻纤增强聚丙烯组合物。
下表为上述实施例和现有技术实施例的检测结果。
通过本发明方法得到的发明产品强韧性板状材料的断裂伸长率和缺口冲击强度均较大幅度的提高，而拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量只稍微降低，对于要求板状材料兼顾强度与柔韧性的应用场合非常适用，值得大力推广。

Claims (8)

1.强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，包括有聚丙烯、长玻纤、增韧剂、改性聚丙烯、抗氧剂和色母料，其特征在于：各组分占总质量的百分比例为聚丙烯50-70％、长玻纤15-40％、增韧剂5-18％、改性聚丙烯1-5％、抗氧剂0.3-1.2％、色母料1-3％。
2.根据权利要求1所述的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，其特征在于：所述的聚丙烯为中熔指均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或两者的混合物，熔融指数在16-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，其特征在于：所述的增韧剂为强性体，包括三元乙丙胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、乙烯-醋酸乙烯(EVA)。
4.根据权利要求1所述的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，其特征在于：所述的改性聚丙烯为马来酸酐接枝改性聚丙烯，接枝率大于0.8％。
5.根据权利要求1所述的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、硬脂酸钙的混合物。
6.根据权利要求1所述的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，其特征在于：所述的色母料为30-40％炭黑含量的聚乙烯或聚丙烯粒料。
7.根据权利要求1所述的强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料，其特征在于：所述的长玻纤为硅烷欧联剂处理过的专用连续玻纤粗纱，玻纤直径13-19μm。
8.强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)将聚丙烯、增韧剂、改性剂、色母料、抗氧剂按质量百分比例加入混料机混合均匀。
2)将上述的混合物加入单螺杆挤出机的料仓，由螺杆加料机定量供给挤出机，挤出机设四段温度控制，温度范围180-220℃，挤出机转速40-100r/min。
3)将玻纤粗纱在挤出机中部熔融段进入，每股纱分别由进纱孔进。
4)将挤出机窄缝口模吐出的熔料引入三辊压光机中、下辊间，再从中、上辊间导出，通过三辊定厚和冷却。
5)将片状材料经牵引机引入剪板机定长切割得到成品。
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