CN103254482A - 一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带及其制备方法 - Google Patents

一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料科学技术领域，公开了一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带及其制备方法。该聚乙烯预浸带由包含以下重量份的组分制成：聚乙烯基体100份，抗蠕变改性剂10-30份，相容剂3-5份，抗氧剂0.6-1.2份和玻璃纤维40-60份。制备方法如下：在高速混合机中依次加入100份聚乙烯基体、10-30份抗蠕变改性剂、3-5份相容剂和0.6-1.2份抗氧剂，混合速度为400-600r/min，混合时间为60-160s，混合均匀后密封；将得到的混合物挤出后，对经预热的40-60份玻璃纤维进行淋膜，将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带。本发明的聚乙烯预浸带力学性能优异，具有超强抗蠕变能力。

Description

一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带及其制备方法
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，涉及一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带及其制备方法。
背景技术
连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带具有优异的力学性能，由于聚乙烯预浸带的柔软度较好，可以和管道的基材形成良好的界面结合，因此将聚乙烯预浸带作为管道增强材料受到越来越广泛的关注。但是管道经常服役于高温、长期载荷等动态工作环境中，在实际使用过程中，预浸带会显现出冲击性能低、抗蠕变性与抗老化性能差等缺点。其中蠕变就是指在恒温、恒应力作用下，材料形变随时间推移而逐渐发展的现象。材料结构往往因蠕变而提前失稳，因此研究如何提高聚乙烯预浸带的抗蠕变性能是十分必要的。如何提高聚乙烯预浸带的长期抗蠕变能力，受到越来越广泛的关注。目前常见的是研究木塑复合材料的抗蠕变性能，但是完全塑料基体的抗蠕变性能研究的尚属少数。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带。
本发明的另一个目的是提供一种上述抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，该聚乙烯预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚乙烯基体          100份，
抗蠕变改性剂        10-30份，
相容剂              3-5份，
抗氧剂              0.6-1.2份，
玻璃纤维            40-60份。
所述的聚乙烯基体为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯中的一种或一种以上。
所述的抗蠕变改性剂为固体硅烷偶联剂，固体硅烷偶联剂进一步为固体干粉型硅烷偶联剂，牌号为KH302。
所述的相容剂为聚乙烯接枝不饱和羧酸或酸酐，优选聚乙烯接枝马来酸、聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝丙烯酸或聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯中的一种或一种以上。
所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)或N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)中的一种或一种以上。
所述的玻璃纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维或抗碱玻璃纤维。
本发明还提供了一种上述抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带的制备方法，该方法包含以下步骤：
在高速混合机中依次加入100份聚乙烯基体、10-30份抗蠕变改性剂、3-5份相容剂和0.6-1.2份抗氧剂，混合速度为400-600r/min，混合时间为60-160s，混合均匀后密封；将得到的混合物挤出后，对经预热的40-60份玻璃纤维进行淋膜，将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带。
所述的玻璃纤维的预热温度为120-140℃。
所述的混合物的挤出温度为180-220℃。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、本发明所提供的一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，此种聚乙烯预浸带柔软度优异，可以和管道的基材形成良好的界面结合，解决了作为管道增强材料与基体树脂结合不好的问题，同时，由于抗蠕变改性剂的引入，提高了聚乙烯预浸带的抗压，耐温及抗蠕变能力，扩大了聚乙烯预浸带在管道的应用领域。
2、本发明采用加入固体硅烷偶联剂的方法，一方面可以充分的和聚乙烯物料进行混合，与此同时，由于固体硅烷偶联剂的存在，使得聚乙烯与玻纤形成良好的界面结合，以此来解决现有的聚乙烯预浸带的长期抗蠕变能力不足的问题；同时引入连续玻璃纤维，提高了聚乙烯预浸带的力学性能，最终制备出力学性能优异，具有超强抗蠕变能力的连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下所用的固体硅烷偶联剂为固体干粉型硅烷偶联剂，牌号KH302，生产厂家为南京能德化工有限公司。
实施例1
(1)低密度聚乙烯100份；固体硅烷偶联剂10份；相容剂(聚乙烯接枝马来酸)3份；抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)：0.4份；三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯：0.2份)总计0.6份；抗碱玻璃纤维40份。
(2)在高速混合机中依次加入低密度聚乙烯，聚乙烯接枝马来酸，固体硅烷偶联剂，抗氧剂，混合均匀后密封，混合速度为400r/min，混合时间60s；
(3)将步骤(2)中的混合物挤出后，对经预热的连续玻璃纤维进行淋膜。连续玻璃纤维的预热温度为120℃，混合物的挤出温度是180℃。将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得表面光滑的抗蠕变的连续玻璃纤维增强低密度聚乙烯预浸带，缠绕成卷，进行包装，应用到家装所需管道增强领域。性能测试结果见表1。
实施例2
(1)线性低密度聚乙烯100份；固体硅烷偶联剂20份；相容剂(聚乙烯接枝马来酸酐)5份；抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯：0.4份；三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯：0.2份)总计0.6份；抗碱玻璃纤维50份。
(2)在高速混合机中依次加入线性低密度聚乙烯，聚乙烯接枝马来酸酐，固体硅烷偶联剂，抗氧剂，混合均匀后密封，混合速度为400r/min，混合时间80s；
(3)将步骤(2)中的混合物挤出后，对经预热的连续玻璃纤维进行淋膜。连续玻璃纤维的预热温度为120℃，混合物的挤出温度是180℃。将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得表面光滑的抗蠕变的连续玻璃纤维增强线性低密度聚乙烯预浸带，缠绕成卷，进行包装，应用到中压管道增强领域；性能测试结果见表1。
实施例3
(1)称取中密度聚乙烯100份；固体硅烷偶联剂20份；相容剂(聚乙烯接枝丙烯酸)4份；抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯：0.6份；N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺：0.3份)总计0.9份；无碱玻璃纤维60份。
(2)在高速混合机中依次加入中密度聚乙烯，聚乙烯接枝丙烯酸，固体硅烷偶联剂，抗氧剂，混合均匀后密封，混合速度为500r/min，混合时间60s；
(3)将步骤(2)中的混合物挤出后，对经预热的连续玻璃纤维进行淋膜。连续玻璃纤维的预热温度为130℃，混合物的挤出温度是180℃。将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得表面光滑的抗蠕变的连续玻璃纤维增强中密度聚乙烯预浸带，缠绕成卷，进行包装。应用到中压管道增强领域；性能测试结果见表1。
实施例4
(1)称取高密度聚乙烯50份；中密度聚乙烯50份；固体硅烷偶联剂30份；相容剂(聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯)5份；抗氧剂(N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺：0.8份；(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯：0.4份)总计1.2份；无碱玻璃纤维60份。
(2)在高速混合机中依次加入高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，固体硅烷偶联剂，抗氧剂，混合均匀后密封，混合速度为500r/min，混合时间160s；
(3)将步骤(2)中的混合物挤出后，对经预热的连续玻璃纤维进行淋膜。连续玻璃纤维的预热温度为140℃，混合物的挤出温度是200℃。将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得表面光滑的抗蠕变的连续玻璃纤维增强高密度聚乙烯预浸带，缠绕成卷，进行包装；性能测试结果见表1。
实施例5
(1)称取高密度聚乙烯100份；固体硅烷偶联剂30份；相容剂(聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯)5份；抗氧剂(N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺：0.8份；(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯：0.4份)总计1.2份；无碱玻璃纤维50份。
(2)在高速混合机中依次加入高密度聚乙烯、聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯，固体硅烷偶联剂，抗氧剂，混合均匀后密封，混合速度为600r/min，混合时间60s；
(3)将步骤(2)中的混合物挤出后，对经预热的连续玻璃纤维进行淋膜。连续玻璃纤维的预热温度为140℃，混合物的挤出温度是220℃。将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得表面光滑的抗蠕变的连续玻璃纤维增强高密度聚乙烯预浸带，缠绕成卷，进行包装；性能测试结果见表1。
表1各个实例性能测试结果汇总表
  测试项目  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  220  350  420  440  430
  弯曲强度/MPa  100  120  135  130  130
  弯曲模量/MPa  9000  10000  12000  13000  12500
通过表1中可以看出，产品的拉伸、完全等性能均十分优异，可以根据最终产品要求性能的不同，提供不同的产品，扩大了产品的应用领域。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，其特征在于：该聚乙烯预浸带由包含以下重量份的组分制成：
聚乙烯基体          100份，
抗蠕变改性剂        10-30份，
相容剂              3-5份，
抗氧剂              0.6-1.2份，
玻璃纤维            40-60份。
2.根据权利要求1所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，其特征在于：所述的聚乙烯基体为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，其特征在于：所述的抗蠕变改性剂为固体硅烷偶联剂，固体硅烷偶联剂进一步为固体干粉型硅烷偶联剂，牌号为KH302。
4.根据权利要求1所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，其特征在于：所述的相容剂为聚乙烯接枝不饱和羧酸或酸酐，优选聚乙烯接枝马来酸、聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝丙烯酸或聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带，其特征在于：所述的玻璃纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维或抗碱玻璃纤维。
7.权利要求1至6任一所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带的制备方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：
在高速混合机中依次加入100份聚乙烯基体、10-30份抗蠕变改性剂、3-5份相容剂和0.6-1.2份抗氧剂，混合速度为400-600r/min，混合时间为60-160s，混合均匀后密封；将得到的混合物挤出后，对经预热的40-60份玻璃纤维进行淋膜，将淋膜后的连续玻璃纤维带材进行冷却、定型，制得抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带。
8.根据权利要求7所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带的制备方法，其特征在于：所述的玻璃纤维的预热温度为120-140℃。
9.根据权利要求7所述的抗蠕变连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带的制备方法，其特征在于：所述的混合物的挤出温度为180-220℃。
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