CN103571040A - 一种高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属高分子材料领域，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。高聚丙烯复合材料由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯1500～2000份，玻璃纤维800～1000份，热塑性弹性体60～80份，PP-g-MAH20～30份，抗氧剂8～12份，偶联剂1～3份。本发明提高了聚丙烯复合材料的流动性能，玻璃纤维与聚丙烯之间的界面粘结强度，制备的聚丙烯复合材料具有强度高、韧性好、刚度高的特点。

Description

一种高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属高分子材料领域，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种通用的热塑性塑料，具有优良的耐酸碱腐蚀性，具有优良的机械和加工性能。但是在做一些工程应用时，其性能就不能达到要求，采用玻璃纤维对聚丙烯进行增强，其材料具有优良的力学性能、耐热性和尺寸稳定性，可广泛应用在汽车、电器、机械、军事等领域。
中国专利CN102127260A公开了一种强韧型长玻纤增强聚丙烯组合物板状材料及其制备方法，采用聚丙烯、长玻纤、增韧剂、改性聚丙烯、抗氧剂和色母粒挤出制得。其中所述增韧剂包括三元乙丙胶（EPDM）、乙烯-辛稀共聚物（POE）、SBS、EVA；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、硬脂酸钙的混合物。该聚丙烯组合物玻璃纤维与树脂的结合力不强，影响力学性能。
中国专利CN102329448A公开了一种玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，将聚丙烯、偶联剂、相容剂、玻璃纤维、润滑剂经熔融挤出制得，其中所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维、所述偶联剂为硅烷偶联剂、所述相容剂为PP-g-MAH。该聚丙烯复合材料不含有抗氧剂，抗氧性能差。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的采用以下技术方案：
一种聚丙烯复合材料，由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯（PP）        1500~2000份，
玻璃纤维            800~1000份，
热塑性弹性体        60~80份，
聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）20~30份，
抗氧剂    8~12份，
偶联剂    1~3份。
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物；优选的，均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的重量比为2:1。
所述的共聚聚丙烯的熔融指数为24~35g/10min，所述的均聚聚丙烯的熔融指数为1~4g/10min。
所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
所述的热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、聚烯烃弹性体（POE）或三元乙丙橡胶（EPDM）。
所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）和硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）的混合物，优选的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）和硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）的重量比为1:1。
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三氯硅烷。
一种上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述配比称取各组分原料，将800~1000重量份玻璃纤维在115~125℃下干燥3~5小时；
（2）将1500~2000重量份聚丙烯，60~80重量份热塑性弹性体，20~30重量份PP-g-MAH，8~12重量份抗氧剂，1~3重量份偶联剂，加入高速混合机中进行低速混合；
（3）将混合好的物料加入挤出机中，将步骤（1）中干燥的玻璃纤维从挤出机中部喂料孔加入挤出机，熔融共混，挤出后冷却切粒，得到所述聚丙烯复合材料。
所述的步骤（2）中低速混合时间为1~3min，混合温度为30-40℃；
所述的步骤（3）中挤出机为同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，主机转速：200~380r/min，喂料12~20Hz，挤出温度依次为205~215℃、215~225℃、215~225℃、220~230℃、215~225℃。
相比现有技术本发明的有益效果是:
本发明采用连续玻璃纤维对PP进行增强，增强效果好。采用两种PP树脂进行复配，可以提高玻璃纤维增强PP材料的流动性，从而保证大型部件的加工性能。
本发明为了提高玻璃纤维与PP的界面粘结力，采用偶联剂对玻璃纤维进行处理，同时采用PP-g-MAH大分子偶联剂进一步增强玻璃纤维与PP的界面粘结强度。
本发明采用热塑性弹性体进行增韧，从而制备出高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。除特殊说明外，实施例中各组分均为重量份。
实施例1-4
一种高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料，采用以下方法制备：
（1）按照表1称取各重量份的组分：干燥玻璃纤维；
（2）将称取的聚丙烯，热塑性弹性体，PP-g-MAH，抗氧剂，偶联剂加入高速混合机中进行低速混合；
（3）将混合好的物料加入挤出机中，玻璃纤维从挤出机中部喂料孔加入挤出机，熔融共混，挤出后冷却切粒，得到所述聚丙烯复合材料。
表1（各组分的单位：重量份）
Figure BDA00001920256900031
其中实施例1步骤（2）中玻璃纤维干燥时间为3小时，干燥温度为125℃；
步骤（3）中低速混合时间为1min混合温度为40℃；
步骤（4）中挤出机为同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，主机转速：200r/min，喂料12Hz，挤出温度依次为205℃、215℃、215℃、220℃、215℃。
其中实施例2步骤（2）中玻璃纤维干燥时间为4小时，干燥温度为120℃；
步骤（3）中低速混合时间为2min混合温度为35℃；
步骤（4）中挤出机为同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，主机转速：280r/min，喂料16Hz，挤出温度依次为210℃、220℃、220℃、225℃、220℃。
其中实施例3步骤（2）中玻璃纤维干燥时间为5小时，干燥温度为115℃；
步骤（3）中低速混合时间为3min混合温度为40℃；
步骤（4）中挤出机为同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，主机转速：380r/min，喂料20Hz，挤出温度依次为215℃、225℃、225℃、230℃、225℃。
其中实施例4步骤（2）中玻璃纤维干燥时间为3.5小时，干燥温度为122℃；
步骤（3）中低速混合时间为3min混合温度为35℃；
步骤（4）中挤出机为同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，主机转速：350r/min，喂料18Hz，挤出温度依次为215℃、225℃、225℃、230℃、225℃。
将实施例1~4中制得的高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料制备成标准样条，进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2：
Figure BDA00001920256900041
由表2中测试数据可以看出，本发明制备的玻璃纤维增强聚丙烯（PP）复合材料弯曲强度，冲击强度、弯曲强度较高，维卡软化点较普通PP也有较大提高，是一种高强、高韧、高刚的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。
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 (10)

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯              1500~2000份，
玻璃纤维            800~1000份，
热塑性弹性体        60~80份，
聚丙烯接枝马来酸酐  20~30份，
抗氧剂              8~12份，
偶联剂              1~3份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物；优选均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的重量比为2:1。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的共聚聚丙烯的熔融指数为24~35g/10min；
或所述的均聚聚丙烯的熔融指数为1~4g/10min。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃弹性体或三元乙丙橡胶。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的混合物，优选的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的重量比为1:1。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三氯硅烷。
8.一种上述权利要求1-7中任一所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的配比称取各组分原料，将800~1000重量份玻璃纤维在115~125℃下干燥3~5小时；
（2）将1500~2000重量份聚丙烯，60~80重量份热塑性弹性体，20~30重量份聚丙烯接枝马来酸酐，8~12重量份抗氧剂，1~3重量份偶联剂，加入高速混合机中进行低速混合；
（3）将混合好的物料加入挤出机中，将步骤（1）中干燥的玻璃纤维从挤出机中部喂料孔加入挤出机，熔融共混，挤出后冷却切粒，得到所述聚丙烯复合材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中低速混合时间为1~3min，混合温度为30-40℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中挤出机为同向旋转啮合型平行双螺杆挤出机，主机转速：200~380r/min，喂料12~20Hz，挤出温度依次为205~215℃、215~225℃、215~225℃、220~230℃、215~225℃。
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