CN102432947A

CN102432947A - 一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法

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Publication number: CN102432947A
Application number: CN2011103219040A
Authority: CN
Inventors: 刘乐文; 郑明嘉; 姚程; 何浏炜; 李聪; 肖鹏; 陶四平; 杨泽
Original assignee: MIANYANG DONGFANG SPECIAL ENGINEERING PLASTIC Co Ltd; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: SICHUAN KINGFA TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD.; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: CN102432947B

Abstract

本发明公开一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。所述复合纤维增强聚丙烯材料由如下按重量百分比计算的组分组成：复合纤维10～70％；聚丙烯树脂28～88％；接枝聚丙烯1～10％；抗氧剂0.1～2％；加工助剂0.2～2％；所述复合纤维为由连续玻纤和聚合物长丝经过在线复合得到。所述复合纤维增强聚丙烯材料的制备方法为：将除了复合纤维的其它组分混合后通过挤出机混炼；复合纤维在挤出机中段加入，通过螺杆剪切分散得到。本发明所述产品中玻璃纤维与聚丙烯的相容性好，成型工艺简单，材料表面浮纤现象少，即使在高玻纤含量时仍能保持良好的外观；具有良好的加工性能，可以用于取代工程塑料的相关制件和应用于对表面要求高的外观件。

Description

一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。

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。

增强PP材料是具有高强度，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，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求。但是由于PP和玻璃纤维之间相容性差，高玻璃纤维含量和材料较高的力学性能之间不能对应，并且普通高玻璃纤维含量材料加工性差，制件表面浮纤严重。

现有的玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，是直接把连续玻纤或短切玻纤通过螺杆挤出机加入到熔融的聚丙烯材料中，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200810039829.7公开了一种耐热性高光泽增强及其制备方法，包括高光泽填充剂、聚丙烯、玻璃纤维、润滑分散剂、抗氧剂，其优点在于材料具有高光泽、高耐热性、较高的刚性和表面硬度。

以上现有技术的缺陷是采用普通的玻璃纤维对聚丙烯材料进行增强，玻璃纤维加入量不能过多，否则可加工性差，同等玻璃纤维含量情况下材料强度不够高。材料成分之间相容性不好，导致在高玻璃纤维含量的制件外观不佳。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种具有良好表面外观的高力学性能的增强聚丙烯材料，这种增强聚丙烯材料即使在高玻纤含量下，仍然具有良好的表面外观。

本发明的另一目的在于提供所述复合纤维增强聚丙烯材料的制备方法。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种复合纤维增强聚丙烯材料，由如下按重量百分比计算的组分组成：

复合纤维 10～70％；

聚丙烯树脂 28～88％；

接枝聚丙烯 1～10％；

抗氧剂 0.1～2％；

加工助剂 0.2～2％；

所述复合纤维为由连续玻纤和聚合物长丝经过在线复合得到的复合材料；

所述聚合物长丝中的聚合物为PP、PA、PET或PPO。

作为一种优选方案，所述复合纤维增强聚丙烯材料，优选为由如下按重量百分比计算的组分组成：

复合纤维 30～60％；

聚丙烯树脂 28～88％；

接枝聚丙烯 1～10％；

抗氧剂 0.1～2％；

加工助剂 0.2～2％。

所述复合纤维中，连续玻纤的含量优选为50～80重量％，聚合物长丝的含量优选为20～50重量％。

作为一种优选方案，所述聚合物长丝中的聚合物优选为PA、PET或PPO。

作为一种优选方案，所述复合纤维优选为直接纱形式，线密度优选为600～2400tex。

作为一种优选方案，所述聚丙烯树脂优选为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的任意一种或者两者的混合物。

作为一种优选方案，所述接枝聚丙烯优选为聚丙烯与马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐或丙烯酸缩水甘油酯接枝得到的接枝聚丙烯。

作为一种优选方案，所述接枝聚丙烯的接枝率优选为0.3～1.2％。

作为一种优选方案，所述抗氧剂优选为抗氧剂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中的任意一种或几种的混合物。

作为一种优选方案，所述加工助剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡或低分子量聚丙烯中的任意一种或几种的混合物。

所述复合纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：聚丙烯树脂、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；复合纤维在挤出机中段加入，通过螺杆剪切分散使复合纤维分布于熔融的树脂中，得到复合纤维增强聚丙烯材料。

由于采用的复合纤维中含有聚合物树脂，在制备复合纤维时玻璃纤维已经与聚合物树脂进行复合，在增强聚丙烯的成形过程中聚合物树脂与聚丙烯之间更容易结合，可以提高材料物性和表面；同时，玻璃纤维外露的现象可以得到明显的改善。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)由于采用复合纤维增强聚丙烯进行改性，产品的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等常规性能比通用玻纤增强聚丙烯树脂要强，可以用于取代工程塑料的相关制件；

(2)复合纤维中其它聚合物树脂的添加，使PP树脂和其他树脂之间形成合金，可以提高材料机械性能和表面性能；

(3)复合纤维容易剪切，对设备磨损小，特别对于高玻璃纤维含量的改性聚丙烯；加工简单，成品合格率高；

(4)由于玻璃纤维和树脂之间的提前复合，玻璃纤维外露现象得到改善。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

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；均聚聚丙烯是中海壳牌中融指均聚聚丙烯500N。复合纤维直径17um，线密度为1000tex；马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率0.8％；抗氧剂为复合抗氧剂，抗氧剂1010和抗氧剂PS802的复合物；加工助剂是乙撑双脂肪酸酰胺。具本实施例的配方见表1。

实施例1

本实施例所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为45％，共聚聚丙烯为20％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PP和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。

其制备过程如下，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，复合纤维也通过辅助设备进入挤出机中段，通过螺杆剪切分散使复合纤维分布于熔融的树脂中，得到复合增强聚丙烯材料粒子。其挤出工艺为第一区温度为160～180℃，第二区为180～220℃，第三区为190～240℃，第四区为200～260℃，第五区为200～260℃，第六区为200～260℃，第七区为200～260℃，第八区为200～240℃，第九区为180～240℃，第四区为180～240℃，螺杆转速为350～450r/min，真空度为-0.04～-0.08Mpa。

实施例2

本实施例所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为10％，共聚聚丙烯为55％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PP和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。制备过程同实施例1。

实施例3

本发明所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为45％，共聚聚丙烯为20％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PP和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为50％。其制备过程同实施例1。

实施例4

本发明所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为60％，均聚聚丙烯为35％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PP和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。其制备过程同实施例1。

实施例5

本发明所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为45％，共聚聚丙烯为20％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PA和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。其制备过程同实施例1。

实施例6

本发明所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为45％，共聚聚丙烯为20％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PPO和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。其制备过程同实施例1。

实施例7

本发明所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为45％，共聚聚丙烯为20％，接枝聚丙烯为4％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PET和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。其制备过程同实施例1。

实施例8

本发明所述复合纤维增强聚丙烯材料，其组分按重量百分比为复合纤维含量为30％，均聚聚丙烯为40％，共聚聚丙烯为20％，接枝聚丙烯为9％，抗氧剂为0.5％，加工助剂为0.5％，复合纤维是由PP和玻璃纤维复合而成的，玻璃纤维含量为70％。其制备过程同实施例1。

对比例1

一种复合纤维增强聚丙烯材料由下述重量百分比的组份构成：均聚聚丙烯50％，共聚聚丙烯25％，玻纤20％，接枝聚丙烯4％，抗氧剂0.5％，加工助剂0.5％。其制备过程同实施例1。

对比例2

一种复合纤维增强聚丙烯材料由下述重量百分比的组份构成：均聚聚丙烯30％，共聚聚丙烯25％，玻纤40％，接枝聚丙烯4％，抗氧剂0.5％，加工助剂0.5％。其制备过程同实施例1。

复合材料的力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度判断，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。通过二次原相仪量化出1.5mm*1.5mm面积上出现的玻纤数量，根据表面玻璃纤维的根数不同分成5级，其中1级为最好，玻纤根数在20根以下，2级为好，玻纤根数在20-40根之间，3为为较好，玻纤根数为40-80之间，4级为较差，玻纤根数在80-200根之间，5级为差，玻纤根数为200根以上。

对实施例1～8和对比例1和2进行力学和表面浮纤情况进行测定，其测试结果见表2。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复合纤维增强聚丙烯材料具体实施例

表2性能测试结果

Claims

1.一种复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，由如下按重量百分比计算的组分组成：

复合纤维 10～70％；

聚丙烯树脂 28～88％；

接枝聚丙烯 1～10％；

抗氧剂 0.1～2％；

加工助剂 0.2～2％；

所述聚合物长丝中的聚合物为PP、PA、PET或PPO；

所述复合纤维中，连续玻纤的含量为50～80重量％，聚合物长丝的含量为20～50重量％。

2.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚合物长丝中的聚合物为PA、PET或PPO。

3.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述复合纤维为直接纱形式，线密度为600～2400tex。

4.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的任意一种或者两者的混合物。

5.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述接枝聚丙烯为聚丙烯与马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐或丙烯酸缩水甘油酯接枝得到的接枝聚丙烯。

6.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述接枝聚丙烯的接枝率为0.3～1.2％。

7.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂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中的任意一种或几种的混合物。

8.如权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述加工助剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡或低分子量聚丙烯中的任意一种或几种的混合物。

9.权利要求1所述复合纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：聚丙烯树脂、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；复合纤维在挤出机中段加入，通过螺杆剪切分散使复合纤维分布于熔融的树脂中，得到复合纤维增强聚丙烯材料。