CN102850650A - 一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。该材料由PP树脂100份、玄武岩连续纤维10~50份、增容剂1~25份、偶联剂5~15份、抗氧剂1.5~10份、稳定剂1~6份、加工助剂2~10份组成。其制备方法是将计量后的PP树脂、增容剂、偶联剂、稳定剂、加工助剂等置于高速混合机中高速共混3~10分钟,加入挤出机中准备挤出造粒;将玄武岩连续纤维从排气口加入,通过双螺杆挤出机与上述原料混炼,在150~230℃经过熔融共混挤出造粒而得。本发明具有高强度、高耐热性、良好的稳定性和机械性能,具有良好的性价比,可部分替代碳纤维制品,因而可广泛应用于家用电器、汽车工业等领域。

Description

一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于高分子材料技术领域,具体地说是一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 。
背景技术 [0003] 玄武岩纤维的模弹量要优于玻纤,是性能介于碳纤与玻纤之间的一种无机复合材料,成本远低于碳纤维,在某些特定场合可以替代碳纤维使用。玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)等高技术纤维相比,除了具有高技术纤维、高强度、高模量的特点外,玄武岩纤维还具有耐高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能,是一种纯天然的无机非金属材料,也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。
[0004]目前玻璃纤维增强聚丙烯强度不足,而碳纤维增强聚丙烯成本过高。玄武岩纤维及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求,对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。它既是21世纪符合生态环境要求的绿色材料,又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业。因此,大力发展玄武岩纤维及其复合材料产业无疑具有重要的意义。
[0005]
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。该复合材料具有高强度、高耐热性、良好的稳定性和机械性能,具有良好的性价比,可部分替代碳纤维制品,因而可广泛应用于家用电器、汽车工业等领域。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于:该复合材料组分及重量份数分别
为:
PP树脂 100份
玄武岩连续纤维 1(Γ50份
增容剂 Γ25份
偶联剂 5〜15份
抗氧剂 I. 5^10份
稳定剂 I〜6份
加工助剂 2〜10份
本发明中,所述增容剂为PP-g-MAH、PP-g-GMA的一种或几种混合物。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的任意一种或者几种的混合物。所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂327、抗氧剂DLTP的任意一种或几种的混合物。所述稳定剂为紫外线光稳定齐U。所述加工助剂为聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或聚脂肪酸酯的一种或几种的混合物。
[0008] 本发明首先致力于改善体系PP树脂与玄武岩纤维的相容性,通过对相容剂体系与其他助剂体系的设计及优化,实现了占100份的PVC树脂与占1(Γ50份的玄武岩纤维相容。本发明通过测试复合材料的冲击强度,冲击断面SHM分析,DSC测试等方法对体系相容性进行表征。所选定相容剂促进了体系树脂与纤维界面相容,使相界面趋于模糊,确保材料力学性能。
[0009] 一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
(1)将PP树脂100份、增容剂f 25份、偶联剂5〜15份、抗氧剂I. 5^10份、稳定剂f 6
份、加工助剂2〜10份置于高速混合机中高速共混3〜10分钟,加入挤出机中准备挤出造粒;
(2)将1(Γ50份玄武岩连续纤维从排气口加入,通过双螺杆挤出机与上述原料混炼,在15(T230°C经过熔融共混挤出造粒,得到玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料。并按需要调整螺杆转速及喂料转速,以控制复合材料纤维含量。
[0010] 与现有技术相比,本发明具有如下突出特点和显著优点:
本发明所制备的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,具有高强度、高耐热性、良好的稳定性和机械性能,良好的性价比,可部分替代碳纤维制品,可广泛应用于家用电器、汽车工业等领域。可以解决目前玻璃纤维增强聚丙烯强度不足,而碳纤维增强聚丙烯成本过高的问题。
具体实施方式
[0011] 下面结合实例,对本发明作进一步详细阐述:
实施例I
一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,该复合材料组分及重量份数分别为:
PP树脂 100份
玄武岩连续纤维 25份
增容剂(pp-g-MAH) 10份
偶联剂(CTl 14) 5份
抗氧剂(1010) 6份
稳定剂(UV531) 3份
加工助剂(聚乙烯蜡) 3份
将计量后的PP树脂、增容剂、偶联剂、稳定剂、加工助剂等置于高速混合机中高速共混3^10分钟,加入挤出机中准备挤出造粒;再将玄武岩连续纤维从排气口加入,通过双螺杆挤出机与上述原料混炼,在15(T230°C经过熔融共混挤出造粒而得。并按需要调整螺杆转速及喂料转速,以控制复合材料纤维含量。
[0012] 实施例2
又一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,该复合材料组分及重量份数分别为:PP树脂 100份
玄武岩连续纤维 33份
增容剂(pp-g-GMA) 12份
偶联剂(KH570) 6份
抗氧剂(1010) 6份
稳定剂(UV531) 3份
加工助剂(聚丙烯蜡) 4份
将计量后的PP树脂、增容剂、偶联剂、稳定剂、加工助剂等置于高速混合机中高速共混3^10分钟,加入挤出机中准备挤出造粒;再将玄武岩连续纤维从排气口加入,通过双螺杆挤出机与上述原料混炼,在15(T230°C经过熔融共混挤出造粒而得。并按需要调整螺杆转速及喂料转速,以控制复合材料纤维含量。
[0013] 实施例3
又一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,该复合材料组分及重量份数分别为:
PP树脂 100份
玄武岩连续纤维 42份
增容剂(pp-g-MAH) 15份
偶联剂(CTl 14) 7份
抗氧剂(KH550) 6份
稳定剂(UV531) 3份
加工助剂(硬脂酸钙) 5份
将计量后的PP树脂、增容剂、偶联剂、稳定剂、加工助剂等置于高速混合机中高速共混3^10分钟,加入挤出机中准备挤出造粒;再将玄武岩连续纤维从排气口加入,通过双螺杆 挤出机与上述原料混炼,在15(T230°C经过熔融共混挤出造粒而得。并按需要调整螺杆转速及喂料转速,以控制复合材料纤维含量。
[0014] 本发明制备的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料性能明显优于玻纤增强聚丙烯复合材料,并且部分性能参数接近碳纤维增强聚丙烯。可以解决目前玻璃纤维增强聚丙烯强度不足,而碳纤维增强聚丙烯成本过高的问题。该复合材料具有良好的前景及应用价值。

Claims (5)

1. 一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于:该复合材料组分及重量份数分别为: PP树脂 100份 玄武岩连续纤维 1(T50份 增容剂 r25份 偶联剂 5〜15份 抗氧剂 I. 5^10份 稳定剂 I〜6份 加工助剂 2〜10份 所述增容剂为PP-g-MAH、PP-g-GMA的一种或几种混合物;所述偶联剂为钛酸酯偶联齐U、硅烷偶联剂中的任意一种或者几种的混合物。
2.根据权利I所述的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂327、抗氧剂DLTP的任意一种或几种的混合物。
3.根据权利I所述的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于:所述稳定剂为紫外线光稳定剂。
4.根据权利I所述的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于:所述加工助剂为聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或聚脂肪酸酯的一种或几种的混合物。
5. 一种权利I所述玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤: (1)将PP树脂100份、增容剂f 25份、偶联剂5〜15份、抗氧剂I. 5^10份、稳定剂f 6份、加工助剂2〜10份置于高速混合机中高速共混3〜10分钟,加入挤出机中准备挤出造粒; (2)将1(T50份玄武岩连续纤维从排气口加入,通过双螺杆挤出机与上述原料混炼,在15(T230°C经过熔融共混挤出造粒,得到玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料。
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