CN102942736A

CN102942736A - 一种高玻纤含量增强聚丙烯材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102942736A
Application number: CN2011102316452A
Authority: CN
Inventors: 李聪; 刘乐文; 肖鹏; 陶四平; 陈大华; 宁凯军; 叶南飚; 刘奇祥
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: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-08-15
Also published as: CN102942736B

Abstract

本发明公开了一种高玻纤含量增强聚丙烯材料，按重量百分比包括聚丙烯材料20%～50%，短切玻璃纤维47%～73%，接枝聚丙烯2%～5%，光泽改进剂0.2%～0.5%，其它加工助剂0.1%～2%。其制备方法为，将玻璃纤维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，通过双螺杆机在210-250℃条件下熔融挤出，造粒后干燥。其优点在于，制备的玻璃纤维与聚丙烯材料相容性好，成型工艺简单，可以制成高玻纤含量和高力学性能的材料，材料表面光泽度高，浮纤现象少，低翘曲，且加工性能好，可以用于取代工程塑料的相关制件和应用于对尺寸稳定性、翘曲、力学性能要求高的外观件。

Description

一种高玻纤含量增强聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维增强聚丙烯的组合物及其组合物制成的制品。

背景技术

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、机械等各领域，当玻纤增强聚丙烯中的玻纤含量达到一定比例后，材料的强度和模量能够媲美工程塑料，进一步扩展了增强聚丙烯的应用前景。但采用现有普通玻纤增强聚丙烯生产工艺，由于玻璃纤维长径比很高，在成型过程中玻纤发生取向，横纵向收缩不均衡，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。当玻纤含量增高时一般采用LFT工艺，即连续长纤维增强聚丙烯工艺，该方法有冲击强度高，耐蠕变性能优异等优点，但生产工艺复杂，生产成本高。

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，另外配方体系中加入云母等无机填料，会导致材料偏脆，冲击强度降低；中国专利CN 101759933A公开了一种表面光洁度高的玻纤增强聚丙烯材料，通过加入玻纤处理剂，并将部分玻璃纤维从主喂加入，能够提高材料的光泽和表面光洁度，但由于玻纤从主喂加入后纤维粒径受到破坏，纤维长度明显降低，导致材料力学性能下降。中国专利200810039829.7同样公开了一种耐热型高光泽增强聚丙烯及其制备方法，原料组成包括：聚丙烯，高光泽填充剂，玻璃纤维，相容剂，成核剂，抗氧剂，润滑分散剂，但其制造的产品同样存在横纵向收缩不均衡，会发生翘曲现象。

发明内容

本发明克服现有加工的缺点，提供了一种高光泽、低翘曲的高玻纤含量增强聚丙烯材料，并且可使其保持良好的材料力学性能和抗老化性能。

一种高玻纤含量增强聚丙烯材料，按重量百分比包括如下原料：

聚丙烯材料20%～50%，

短切玻璃纤维47%～73%，

接枝聚丙烯2%～5%，

光泽改进剂0.2%～0.5%，

其它加工助剂0.1%～2%。

所述的短切玻璃纤维平均长度在0.2-10毫米，玻璃纤维平均直径在8-20微米；所述聚丙烯为均聚聚丙烯，共聚聚丙烯中的一种或他们的混合物，它的熔体流动速率在25-80g/10min；所述的接枝聚丙烯为聚丙烯与不饱和酸或酸酐接枝低聚物，其融指在50-120g/10min；所述的光泽改进剂为乙撑双脂肪酸酰胺基础上引入极性基团的接枝物，它的熔点高于130℃；所述的其它加工助剂包括抗氧剂、偶联剂、润滑剂、耐铜害剂、耐霉菌剂中的一种或几种组合物。

一种高玻纤含量增强聚丙烯材料的制备方法：首先，将玻璃纤维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，通过双螺杆机在220-250℃条件下熔融挤出，造粒后干燥。

本发明所述增强聚丙烯材料，其优点在于：

1.加入短切玻璃纤维，其在聚丙烯中分布均匀且制得的产品具有很高的弯曲强度和弯曲模量，并且制品低翘曲，表面光泽度高，力学性能优异，加工性能良好，成本低；

2.加入高比例含量的玻璃纤维，可有效增强材料的韧性和弹性，而且对于低比例含量的玻璃纤维，具有更好的力学性能，应用于家用电器和汽车工业，可以用于取代工程塑料的相关制件和应用于对尺寸稳定性、翘曲、力学性能要求高的制件。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明的一种玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备采用双螺杆挤出机生产，加工工艺如下：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度220-240℃，四区温度220-240℃，五区温度230-250℃，六区温度240-260℃，七区温度230-250℃，八区温度220-240℃，九区温度200-220℃，主机转速250-360转/分钟。

实施例1

从主喂料口加入熔融指数为35g/min（230℃，2.16kg）的均聚聚丙烯树脂，熔融指数为50g/min（230℃，2.16kg）的共聚聚丙烯树脂，聚丙烯接枝马来酸酐，抗氧剂，润滑剂的混合物，从侧喂料口加入玻璃纤维，在双螺杆挤出机中熔融共混后经冷却、风干、切粒成粒料。将粒料注塑成力学样条进行测试。具体加入数量按表1所述。

实施例2

按表1所述加入各组分，其余同实施例1，将粒料注塑成力学样条进行测试。

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

对比例1

将普通玻璃纤维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50%。

对比例2

玻璃纤维所占比例为65%，其余与对比例1相同。

表1聚丙烯组合物的原料和用量（按重量百分比）

原料名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
								均聚聚丙烯	39.4	34.3	34	29	18.7	10	35
共聚聚丙烯	5	10	10	5	10	12	15
								短切玻璃纤维	50	50	50	65	65	73	47
接枝聚丙烯	5	5	5	5	5	3.6	2
								光泽改进剂	0.2	0.2	0.5	0.2	0.5	0.4	0.3
抗氧剂	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	-	0.1
								润滑剂	0.1	0.2	0.1	0.3	0.1	-	-
偶联剂	0.1	-	-	0.1	0.3	0.3	-
								耐铜害剂	-	0.1	-	0.2	-	0.3	0.4
耐霉菌剂	-	-	0.2	-	0.2	0.4	0.2

表2聚丙烯组合物的性能数据

项目	测试标准	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							拉伸强度（MPa）	ASTM D638	89.5	91.3	92.6	105.6	108.6
断裂伸长率（%）	ASTM D638	4.5	4.6	4.2	3.4	3.6
							弯曲强度（MPa）	ASTM D790	132	134	135	145	149
弯曲模量（MPa）	ASTM D790	10381	10278	9987	12562	12450
							悬臂梁缺口冲击强度（KJ/m²）	ASTM D256	12.3	15.1	15.8	13.7	14.2
光泽度	ASTM D523-89	50	55	57	48	53
							翘曲程度	目测	低	低	低	非常低	非常低

根据实施例制得的样品进行性能测试，采用ASTM标准。从实施例可以看出，将玻璃纤维含量提高至65份，翘曲程度降低，并且制品低翘曲，表面光泽度高，力学性能优异，加工性能良好，成本低；而提高光泽改进剂含量则有利于提高制品表面光泽。

而通过对对比例进行测试，其平均力学性能略差于本实施例所述聚丙烯材料，而其翘曲程度较高，说明采用现有技术制备的产品收缩不均衡而造成尺寸不稳定。

Claims

1.一种高玻纤含量增强聚丙烯材料，其特征在于，按重量百分比包括如下原料：

聚丙烯材料20%～50%，

短切玻璃纤维47%～73%，

接枝聚丙烯2%～5%，

光泽改进剂0.2%～0.5%，

其它加工助剂0.1%～2%。

2.根据权利要求书1所述高玻纤含量增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的短切玻璃纤维平均长度在0.2-10毫米，玻璃纤维平均直径在8-20微米。

3.根据权利要求书1所述高玻纤含量增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或其混合物，其熔体流动速率在25-80g/10min。

4.根据权利要求书1所述高玻纤含量增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的接枝聚丙烯为聚丙烯与不饱和酸或酸酐接枝低聚物，其融指在50-120g/10min。

5.根据权利要求书1所述高玻纤含量增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的光泽改进剂为乙撑双脂肪酸酰胺基础上引入极性基团的接枝物，它的熔点高于130℃。

6.根据权利要求书1所述高玻纤含量增强聚丙烯材料，其特征在于，所述的其它加工助剂，包括抗氧剂、偶联剂、润滑剂、耐铜害剂、耐霉菌剂中的一种或几种组合物。

7.制备权利要求书1-6所述高玻纤含量增强聚丙烯材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将玻璃纤维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，通过双螺杆机在210-250℃条件下熔融挤出，造粒后干燥。