CN102964690A - 一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料及其制备方法，(1)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 30-80、PE 10-40、碳纤维5-20、耐腐蚀改性剂0.5-5、相容剂0-10、抗氧剂0.1-0.5；(2)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、相容剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。与现有技术相比，本发明同传统的玻纤增强聚丙烯材料相比，机械强度高，良好的流动性，耐酸碱腐蚀性好，特别适用于对耐化学腐蚀较强的管道及泵体材料中。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
玻纤作为传统的增强材料有着明显的优势，在PP增强体系中应用十分广泛，通过玻纤增强改性的PP/GF增强复合材料可以提高填充PP塑料的热变形温度、增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性。由于PP本身的耐化学性能极强，传统的一些泵体和管道等材料也采用PP/GF材料，在一定的领域得到了很好的应用，但由于玻纤的主要成分是SiO2，长期在碱性环境中，会发生腐蚀反应，因而PP/GF在这一领域就收到限制，若其他惰性矿物填充增强，材料的性能较差，不能满足实际需求。
碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特点，与玻璃纤维相比，模量高3～5倍，因而是一种获得高刚性和高强度尼龙材料的优良增强材料。过去10年中，人们在改进不同种类的碳纤维复合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合材料及制品制作方面积累了很多成功的经验。目前普遍认为，长(连续)纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特点，随着碳纤维制备技术的成熟，材料成本的下降促进了碳纤维材料在塑料改性领域的应用。本发明利用碳纤维化学性能稳定的特点，制备的碳纤维增强聚丙烯产品克服了玻璃纤维增强聚丙烯不耐碱腐蚀缺陷，耐腐蚀性优良的同时强度高，同时由于碳纤维良好的导热作用，拓宽了其使用领域范围。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高强度耐腐蚀的聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料由以下组分及重量份含量的原料制成：
PP 30-80；
PE 10-40；
碳纤维 5-20；
耐腐蚀改性剂 0.5-5
相容剂 0-10；
抗氧剂 0.1-0.5。
所述的复合材料优选以下组分及重量份含量的原料制成：
PP 60-70；
PE 20-30；
碳纤维 8-15；
耐腐蚀改性剂 2-3；
相容剂 3-4；
抗氧剂 0.3-0.4。
所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；所述的PE为低密度高压聚乙烯。
所述的碳纤维为经过改性的短切碳纤维，其长度为4-7mm。
所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa。
所述的耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1∶1复配的混合物。
所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
一种高强度耐腐蚀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)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 30-80、PE 10-40、碳纤维5-20、耐腐蚀改性剂0.5-5、相容剂0-10、抗氧剂0.1-0.5；
(2)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、相容剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。
本发明依据碳纤维增强PP特点，结合工艺的改进，生产的产品机械强度高、耐腐蚀性优良，特别适用于腐蚀环境复杂的泵体或管道中。
与现有技术相比，本发明制备出的材料具有优异的力学性能，特别是耐腐蚀和流动性方面，有着无法替代的优势，既满足了产品使用的力学要求，加工工艺简单，材料在复杂化学腐蚀环境的适应性，对耐化学腐蚀较强的管道及泵体材料中。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1～2
一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料制备方法，其原料组分及含量如表1所示：
表1
| 原料名称 | 实施例1 | 实施例2 |
| PP | 79 | 61 |
| PE | 10 | 20 |
| 碳纤维 | 8 | 15 |
| 耐腐蚀改性剂 | 0.5 | 0.5 |
| 相容剂 | 3 | 4 |
| 168/1010(1∶1) | 0.4 | 0.4 |
其中，所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；PE为LLDPE；碳纤维为短切碳纤维其长度为4-7mm，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa；耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配；受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
然后将上述除碳纤维以外的原料放入高混机中混合5分钟，碳纤维从侧喂料口计量进入，经双螺杆机中挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃。
对实施例1和2所得的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料样品1和样品2进行性能测试对比，力学性能以ASTM测试，样品1和样品2性能对照如表2。
表2
| 测试项目 | 样品1 | 样品2 |
| 拉伸强度MPa | 70 | 90 |
| 缺口冲击强度J/m | 120 | 130 |
| 弯曲模量MPa | 4300 | 6000 |
| 熔指g/10min | 11 | 8.5 |
实施例3
一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 30、PE 40、碳纤维20、耐腐蚀改性剂5、相容剂10、抗氧剂0.5；
(3)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、相容剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。
其中，所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；PE为LLDPE；碳纤维为短切碳纤维其长度为4-7mm，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa；耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配；受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
实施例4
一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 70、PE 10、碳纤维5、耐腐蚀改性剂0.5、抗氧剂0.1；
(3)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。
其中，所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；PE为LLDPE；碳纤维为短切碳纤维其长度为4-7mm，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa；耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1∶1复配；受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
实施例5
一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 60、PE 30、碳纤维15、耐腐蚀改性剂3、相容剂4、抗氧剂0.4；
(3)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、相容剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。
其中，所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；PE为LLDPE；碳纤维为短切碳纤维其长度为4-7mm，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa；耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配；受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
实施例6
一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 70、PE 20、碳纤维8、耐腐蚀改性剂2、相容剂3、抗氧剂0.3；
(3)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、相容剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。
其中，所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；PE为LLDPE；碳纤维为短切碳纤维其长度为4-7mm，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa；耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配；受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
Claims (9)
1.一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，该复合材料由以下组分及重量份含量的原料制成：
PP 30-80；
PE 10-40；
碳纤维 5-20；
耐腐蚀改性剂 0.5-5
相容剂 0-10；
抗氧剂 0.1-0.5。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的复合材料优选以下组分及重量份含量的原料制成：
PP 60-70；
PE 20-30；
碳纤维 8-15；
耐腐蚀改性剂 2-3；
相容剂 3-4；
抗氧剂 0.3-0.4。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的PP为熔融指数为15-40g/10min均聚聚丙烯树脂；所述的PE为低密度高压聚乙烯。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的碳纤维为经过改性的短切碳纤维，其长度为4-7mm。
5.根据权利要求4所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度＞500kg/mm2，拉伸模量＞250G·Pa。
6.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的耐腐蚀改性剂为聚四氟乙烯；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
7.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1∶1复配的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种高强度耐腐蚀聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
9.一种如权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀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)按以下组分及重量份含量秤取原料：PP 30-80、PE 10-40、碳纤维5-20、耐腐蚀改性剂0.5-5、相容剂0-10、抗氧剂0.1-0.5；
(2)将PP、PE、耐腐蚀改性剂、相容剂、抗氧剂混合的原料放入螺杆机中，碳纤维从侧喂料计量进入，挤出造粒，控制螺杆机的转速为180-600rpm，温度为190-220℃，熔融挤出造粒即得到产品。
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Granted publication date: 20160113 Termination date: 20161205 |