CN102816384A - 一种浅缩痕低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料及其制法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法与应用，该聚丙烯材料的制备原料包括45-79%的聚丙烯、15-30%的短切玻璃纤维、1-20%的矿物填充物和2-5%的接枝聚丙烯；所述的聚丙烯包括高结晶聚丙烯，以及均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；所述的矿物填充物为硫酸钡、碳酸钙或云母中的一种以上。本发明的玻纤增强聚丙烯材料，采用高结晶聚丙烯，并加入了短切玻璃纤维与矿物填充物复合增强，可有效提高材料在注塑过程中冷却固化速度，制得的成品表面具有浅缩痕、低翘曲、表面光泽度高的特性，并且具有很高的弯曲强度和弯曲模量，加工性能好，成本低；应用于家用电器和汽车工业，可以替代工程塑料使用，亦符合对尺寸稳定性、翘曲、力学性能要求高的制件的要求。
Description
一种浅缩痕低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料及其制法与应用
技术领域
[0001] 本发明属于改性塑料领域，具体涉及一种浅缩痕、低翘曲的玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法与应用。
背景技术
[0002] 玻璃纤维增强聚丙烯具有机械强度高、耐热性好、耐化学腐蚀、尺寸稳定等优点，广泛应用于家用电器、汽车、机械等领域。玻璃纤维增强聚丙烯的强度和模量能够媲美工程塑料，这进一步扩展了增强聚丙烯的应用前景。但由于聚丙烯材料本身收缩率大、并且属结晶性材料，注塑成型后冷却固化速度慢，在制件中存在厚度变化的位置，易出现缩痕现象，这种表面缺陷严重影响制品的外观美观程度，并且在喷涂后仍然可见，极大限制了聚丙烯材料在外观部件中的使用。另外，采用现有普通玻纤增强聚丙烯生产工艺，在成型过程中玻纤发生取向，会发生翘曲现象，使玻纤增强聚丙烯在对尺寸精密型和平整度要求高的机械零件等方面应用受到限制。
[0003] 中国专利CN 1315465A公开了一种低翘曲玻璃纤维增强聚丙烯的材料，但由于基体树脂选择聚丙烯与聚苯乙烯合金，两者相容性差，制得材料物理性能较差，冲击强度降低，材料偏脆；中国专利CN 102264839 A公开了一种具有浅缩痕并且外观效果良好的增强尼龙材料，通过在半结晶性的尼龙中增加无定形聚酰胺，达到良好外观的同时具有浅缩痕特性。相比增强尼龙材料，增强聚丙烯具有成本低、不吸水、质量轻等优点。
发明内容
[0004] 为了克服现有的玻纤增强聚丙烯材料易出现缩痕和翘曲的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，该材料还具有良好的力学性能。
[0005] 本发明的另一目的在于提供上述浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法。
[0006] 本发明的再一目的在于提供上述浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料的用途。
[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0008] 一种浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其制备原料包括以下质量百分比的成分：
[0009]
聚丙烯： 45-79% 短切玻璃纤维：15-30%
矿物填充物：1-20%
接枝聚丙烯：2-5% ο
[0010] 所述的聚丙烯包括高结晶聚丙烯，以及均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，熔体流动速率为5-50g/10min (230°C, 2. 16kg);所述的聚丙烯优选高结晶聚丙烯。
[0011] 所述的短切玻璃纤维，长度为O. 2-10mm，直径为8_20 μ m。[0012] 所述的矿物填充物为硫酸钡、碳酸钙或云母中的一种以上。
[0013] 所述的接枝聚丙烯为聚丙烯与不饱和酸或不饱和酸酐的接枝低聚物，接枝率为O. 3-1. 2%，其融指为50-120g/10min (230°C, 2. 16kg);优选聚丙烯接枝马来酸、聚丙烯接枝衣康酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯。
[0014] 上述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其制备原料还包括O. 1-2%的加工助剂，所述的百分比是占原料总质量的百分比；
[0015] 所述的加工助剂为抗氧剂、成核剂、偶联剂、润滑剂或耐霉菌剂中的一种以上。
[0016] 上述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017] 将短切玻璃纤维以外的其他原料混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；短切玻璃纤维从挤出机的侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料；
[0018] 所述的挤出机优选双螺杆挤出机，所述的熔融是在220_250°C下熔融。
[0019] 上述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料可应用于家电和汽车工业领域。
[0020] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0021] I、本发明的玻纤增强聚丙烯材料，加入了短切玻璃纤维与矿物填充物复合增强，两者在聚丙烯中分布均匀。相比于单纯玻纤增强聚丙烯材料，本发明的玻纤增强聚丙烯材料具有更好的力学性能，应用于家用电器和汽车工业，可以替代工程塑料使用，亦符合对尺寸稳定性、翘曲、力学性能要求高的制件的要求。
[0022] 2、本发明采用高结晶聚丙烯，可有效提高材料在注塑过程中冷却固化速度，制得的成品表面具有浅缩痕、低翘曲、表面光泽度高的特性，并且具有很高的弯曲强度和弯曲模量，加工性能好，成本低。
具体实施方式
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0024] 以下实施例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度210_230°C，二区温度220-240 °C，三区温度220-240°C，四区温度220-240 °C，五区温度230_250°C，六区温度240-260°C，七区温度230-250°C，八区温度220_240°C，九区温度200_220°C，主机转速250-360转/分钟。
[0025] 实施例1-6
[0026] 一种浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其原料配方如表I所示，其制备方法包括以下步骤：
[0027] 将短切玻璃纤维以外的其他原料混合，然后从双螺杆挤出机的主喂料口喂入；短切玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料。将粒料注塑成力学样条进行测试，测试结果见表2。
[0028] 表I中，均聚聚丙烯的熔融指数为5g/min (230°C，2. 16kg)，共聚聚丙烯树的熔融指数为50g/min(230°C，2. 16kg)，高结晶聚丙烯的熔融指数为15g/min (230°C，2. 06kg)。聚丙烯接枝马来酸酐的熔融指数为80g/min (230°C, 2. 16kg)，接枝率为O. 8%。所采用的短切玻璃纤维，其长度为O. 2-10mm,直径为8_20 μ m。
[0029] 对比例I[0030] 一种玻纤增强聚丙烯材料，其原料配方如表I所示，其制备方法包括以下步骤：
[0031] 将短切玻璃纤维(长度为O. 2-10mm，直径为8_20 μ m)以外的其它组分预混，将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机主喂料口中，玻璃纤维单独从侧喂料口进入，双螺杆机熔融挤出，造粒后干燥。所述组分均为现有技术，其中玻璃纤维占比例为15%。
[0032] 对比例2
[0033] 一种玻纤增强聚丙烯材料，其原料配方如表I所示，其制备方法同对比例1，短切玻璃纤维占原料总质量的30%。
[0034] 表I实施例和对比例的玻纤增强聚丙烯材料的原料配方(按质量百分比）
[0035]
[0036] 表2实施例和对比例的玻纤增强聚丙烯材料的性能数据
[0037]
[0038]
[0039] 对比例的材料为目前市场上通用的玻纤增强PP产品，采用普遍的配方及加工工艺，其表面缩痕均远深于本实施例所述聚丙烯材料，而其力学性能也稍低，翘曲程度较高(见表2)，并且说明采用现有技术制备的产品表面缩痕和翘曲问题较为严重。
[0040] 本发明的实施例采用高结晶聚丙烯与玻纤、填充物复合增强的方式，可有效降低制品外观缩痕，并且翘曲程度低，力学性能优异，加工性能良好，成本低；而加入云母则有利于改善翅曲（见表2)。
[0041] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：其制备原料包括以下质量百分比的成分：聚丙烯： 45-79%短切玻璃纤维：15-30%矿物填充物：1-20%接枝聚丙烯：2-5%; 所述的聚丙烯包括高结晶聚丙烯，以及均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯； 所述的矿物填充物为硫酸钡、碳酸钙或云母中的一种以上。
2.根据权利要求I所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙稀为闻结晶聚丙稀。
3.根据权利要求I所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述的短切玻璃纤维，长度为O. 2-10mm,直径为8_20 μ m。
4.根据权利要求I所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述的接枝聚丙烯为聚丙烯与不饱和酸或不饱和酸酐的接枝低聚物。
5.根据权利要求I所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述的接枝聚丙烯为聚丙烯接枝马来酸、聚丙烯接枝衣康酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯。
6.根据权利要求I所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其制备原料包括O. 1-2%的加工助剂，所述的百分比是占原料总质量的百分比。
7.根据权利要求6所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述的加工助剂为抗氧剂、成核剂、偶联剂、润滑剂或耐霉菌剂中的一种以上。
8.权利要求1-7任一项所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 将短切玻璃纤维以外的其他原料混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；短切玻璃纤维从挤出机的侧喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料。
9.根据权利要求8所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融是在220-250°C下熔融。
10.权利要求1-7任一项所述的浅缩痕、低翘曲的玻纤增强聚丙烯材料在家电和汽车工业中的应用。
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