CN103265761A

CN103265761A - 一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法

Info

Publication number: CN103265761A
Application number: CN2013101637652A
Authority: CN
Inventors: 于海鸥; 王爱东; 杨霄云; 李聪; 姜向新; 肖鹏; 刘乐文; 钱永红
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明公开了一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，按重量百分比计，包括如下组分：聚丙烯树脂29%~88.8%；玻璃纤维10%~70%；引发剂0.1%~1%；接枝促进助剂0.2%~2%；接枝单体0.5%~5%：抗氧剂0.2%~1%；加工助剂0.2%~1%；其制备方法是将上述各成分按配比加入到混合设备中，混合均匀；将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190～260℃熔融挤出；挤出物经水冷却，切粒，即得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物；本发明制备的复合物不需要对玻纤进行特殊处理，简化了生产工艺；采用加工过程中实现极性单体接枝到聚丙烯分子链上的方法，提高了聚丙烯和玻纤的相容性；制备所得的复合物表面浮纤现象少，在高玻纤含量时仍有良好的外观，可应用于对表面要求高的工程塑料的相关制件。

Description

一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料加工改性领域，具体涉及一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等工业部门广泛应用。聚丙烯与其它通用塑料相比，具有力学性能好、密度小、刚性好、强度高以及电绝缘性能好等优点。

为了进一步提高聚丙烯材料的机械性能、耐热性和尺寸稳定性，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求，通常采用玻纤复合增强聚丙烯的方法。但是，玻璃纤维复合增强的方法在大幅度提高聚丙烯物理力学性能的同时，又有明显的缺点-浮纤。由于玻纤和聚丙烯极性相差较大，两相界面不易良好结合，导致在产品表面产生玻纤外露现象，也就是通常所说的浮纤。这样就明显降低了产品表面的光洁度，使产品表面粗糙和发花，从而限制了玻纤增强聚丙烯复合物在对表面光洁度或美观程度要求较高的产品上的应用。

中国专利200710172918.4 公开了一种超长延伸率玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括聚丙烯、玻璃纤维、复合抗氧剂和其他助剂，其优点在于，延长率高并提高了其物理性能。

中国专利200810039829.7 公开了一种耐热性高光泽增强聚丙烯及其制备方法，包括高光泽填充剂、聚丙烯、玻璃纤维、润滑分散剂、抗氧剂，其优点在于材料具有高光泽、高耐热性、较高的刚性和表面硬度。

中国专利201110321904.0公开了一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，包括聚丙烯、复合纤维、接枝聚丙烯、抗氧剂，其优点在于高玻纤含量仍能保持良好的外观。

中国专利201110008670.4公开了一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，采用抗冲、低浮纤的母粒配合长纤增强聚丙烯母粒进行改性，拉伸强度、冲击强度等性能测试表明，其制备的聚丙烯材料表面光泽高、浮纤现象少。

以上现有技术的通过处理玻纤、加入接枝聚丙烯来提高聚丙烯与玻纤的相容性；其缺陷是采用加入接枝聚丙烯的方法玻璃纤维加入量不能过多，否则可加工性差，同等玻璃纤维含量情况下材料强度不够高；玻纤处理过程很麻烦，处理液成分复杂，而且材料成分之间相容性不好，导致制件外观不佳。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物。

本发明的另一目的在于提供上述低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，按重量百分比计，包括如下组分：

聚丙烯树脂 29%-88.8%

玻璃纤维 10%-70%

引发剂 0.1%-1%

接枝促进剂 0.2%-2%

接枝单体 0.5%-5%

抗氧剂 0.2%-1%

加工助剂 0.2%-1%。

所述聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯。

所述共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯。

所述玻璃纤维为无碱玻纤，其纤维直径为11~24μm。

所述引发剂为过氧化物类物质。

所述过氧化物类物质选自2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧基-3-己炔、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、对甲基异丙苯基过氧化氢、过氧化氢二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二氢过氧基己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、叔丁基异丙苯基过氧化物、过氧化二乙酸、过氧化二碳酸酯、过氧化二丙酰、过氧化二丁酰、过氧化二辛酰、过氧化二癸酰的一种或几种的混合物。

所述接枝促进剂选自秋兰姆类化合物和/或二硫代氨基甲酸盐类化合物。

所述秋兰姆类化合物选自一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四异丁基秋兰姆、二硫化四苄基秋兰姆、四硫化双五甲撑秋兰姆、六硫化双五甲撑秋兰姆、一硫化四异丁基秋兰姆的一种或几种的混合物。

所述二硫代氨基甲酸盐类化合物选自二甲基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸铜、二甲基二硫代氨基甲酸铁、二乙基二硫代氨基甲酸碲的一种或几种的混合物。

所述接枝单体选自马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯的一种或几种的混合物。

所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP 、抗氧剂STDP 的一种或几种的混合物。

所述加工助剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、分子量为3000-10000的低分子量聚丙烯的一种或几种的混合物。

一种制备上述低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物的方法，包括如下步骤：

a）将上述各成分按配比加入到混合设备中，混合均匀；

b）将上述混合物料用加工设备螺杆挤出机在190～260℃熔融挤出；

c）挤出物经水冷却，切粒，即得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物。

所述步骤b）中螺杆挤出机的螺杆转速为350～450r/min，真空度为-0.04～-0.08Mpa。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）不需要对玻纤进行特殊处理，简化了生产工艺。

2）采用加工过程中实现极性单体接枝到聚丙烯分子链上的方法，克服了预先加入大分子接枝聚丙烯作为相容剂时极性单体分布不均的缺点，提高了聚丙烯和玻纤的相容性。

3）制备所得的复合物表面浮纤现象少，在高玻纤含量时仍有良好的外观，可应用于对表面要求高的工程塑料的相关制件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下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下述实施例的限制。

实施例1

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯29%，玻璃纤维66%，过氧化二异丙苯0.5%，二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5%，马来酸酐3%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

其制备方法如下：

将聚丙烯、玻璃纤维、引发剂、接枝促进剂、接枝单体、抗氧剂和加工助剂在混合器中混合，然后通过挤出机混炼，通过螺杆剪切分散使复合纤维分布于熔融的树脂中，得到复合增强聚丙烯复合物粒子。其挤出工艺为第一区温度为160℃，第二区为180℃，第三区为190℃，第四区为200℃，第五区为200℃，第六区为210℃，第七区为230℃，第八区为230℃，第九区为230℃，第十区为230℃，螺杆转速为400r/min，真空度为-0.04Mpa；力学性能测试结果及表面浮纤情况如表1所示。

实施例2

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯46%，玻璃纤维50%，过氧化二异丙苯0.3%，二甲基二硫代氨基甲酸锌0.7%，马来酸酐2%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

其制备方法同实施例1，力学性能测试结果及表面浮纤情况如表1所示。

实施例3

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯67.3%，玻璃纤维30%，过氧化二异丙苯0.2%，二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5%，马来酸酐1%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

实施例4

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯77.8%，玻璃纤维20%，过氧化二异丙苯0.2%，二甲基二硫代氨基甲酸锌0.2%，马来酸酐0.8%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

实施例5

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯88.8%，玻璃纤维10%，2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧基-3-己炔0.1%，一硫化四甲基秋兰姆0.2%，衣康酸0.5%，抗氧剂1010 0.2%，硬脂酸0.2%；

实施例6

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯70%，玻璃纤维20%，叔丁基异丙苯基过氧化物1%，二甲基二硫代氨基甲酸铁2%，丙烯酸5%，抗氧剂168 1%，乙撑双硬脂酰胺1%；

对比例1

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯34%，玻璃纤维65%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

对比例2

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯29%，玻璃纤维65%，马来酸酐接枝聚丙烯5%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

对比例3

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯44%，玻璃纤维50%，马来酸酐接枝聚丙烯5%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

对比例4

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯66%，玻璃纤维30%，马来酸酐接枝聚丙烯3%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

对比例5

本实施例所述玻纤增强聚丙烯复合物，其组分按重量百分比为聚丙烯76%，玻璃纤维20%，马来酸酐接枝聚丙烯3%，抗氧剂1010 0.5%，硬脂酸0.5%；

表1 实施例1~6与对比例1~5制得的复合物的力学性能测试结果及表面浮纤情况

各性能测试标准：

拉伸强度按ISO 527标准测试；

弯曲强度按ISO 178标准测试；

弯曲模量按ISO 178标准测试；

悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180标准测试；

聚丙烯复合物的表面浮纤情况是通过在表面进行抛光处理的模具上把材料制成方板，通过二次原相仪对表面进行观察：通过二次原相仪量化出1.5mm*1.5mm 面积上出现的玻纤数量，根据表面玻璃纤维的根数不同分成5 级，其中1 级为最好，玻纤根数在20 根以下，2 级为好，玻纤根数在20~40 根之间，3 为为较好，玻纤根数为40~80 之间，4 级为较差，玻纤根数在80~200 根之间，5 级为差，玻纤根数为200 根以上。

Claims

1.一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：

聚丙烯树脂 29%~88.8%

玻璃纤维 10%~70%

引发剂 0.1%~1%

接枝促进剂 0.2%~2%

接枝单体 0.5%~5%

抗氧剂 0.2%~1%

加工助剂 0.2%~1%。

2.根据权利要求1所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯。

3.根据权利要求2所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯。

4.根据权利要求1所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻纤，其纤维直径为11~24μm。

5.根据权利要求1所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述引发剂为过氧化物类物质；所述过氧化物类物质选自2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧基-3-己炔、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、对甲基异丙苯基过氧化氢、过氧化氢二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二氢过氧基己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、叔丁基异丙苯基过氧化物、过氧化二乙酸、过氧化二碳酸酯、过氧化二丙酰、过氧化二丁酰、过氧化二辛酰、过氧化二癸酰的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述接枝促进剂选自秋兰姆类化合物和/或二硫代氨基甲酸盐类化合物；所述秋兰姆类化合物选自一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四异丁基秋兰姆、二硫化四苄基秋兰姆、四硫化双五甲撑秋兰姆、六硫化双五甲撑秋兰姆、一硫化四异丁基秋兰姆的一种或几种的混合物；所述二硫代氨基甲酸盐类化合物选自二甲基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸铜、二甲基二硫代氨基甲酸铁、二乙基二硫代氨基甲酸碲的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述接枝单体选自马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP 、抗氧剂STDP 的一种或几种的混合物；所述加工助剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、分子量为3000-10000的低分子量聚丙烯的一种或几种的混合物。

9.制备如权利要求1~8任一项所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物的方法，包括如下步骤：

a）将上述各成分按配比加入到混合设备中，混合均匀；

10.根据权利要求9所述的低浮纤玻纤增强聚丙烯复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤b）中螺杆挤出机的螺杆转速为350～450r/min，真空度为-0.04～-0.08Mpa。