CN103756014A - 氧化锌作为玻纤增强热塑性塑料抗浮纤剂的用途与含有氧化锌的抗浮纤母粒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氧化锌作为抗浮纤剂在玻纤增强热塑性塑料的用途及含有氧化锌的抗浮纤母粒。其中抗浮纤母粒是由热塑性树脂20-90份、氧化锌10-80份、抗氧剂0.1-0.4份、偶联剂0.1-0.5、助剂0-3份制备而成。本发明中氧化锌或抗浮纤母粒作为玻纤增强热塑性塑料的抗浮纤剂，不仅可以消除或改善玻纤增强热塑性工程塑料制件的外观，降低浮纤对制件外观造成的不良影响；同时还可以提高玻纤增强热塑性塑料的抗紫外性能。

Description

氧化锌作为玻纤增强热塑性塑料抗浮纤剂的用途与含有氧化锌的抗浮纤母粒

技术领域

 本发明涉及抗浮纤剂，具体涉及氧化锌作为玻纤增强热塑性塑料抗浮纤剂的用途及含有氧化锌的抗浮纤母粒。 

  

技术背景

 玻纤增强热塑性工程塑料强度高、尺寸稳定性好、耐热性能好，是一种高强度材料，即在塑料中添加玻璃纤维增强后，可大大提高其机械性能、耐热性和尺寸稳定性。在实际应用中，玻纤增强热塑性工程塑料可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足高强结构制件、汽车、家电等领域的使用要求。 

 对于玻纤增强热塑性塑料，因为玻纤在注塑过程中存在取向问题，平行流道和垂直流道两个方向性能有明显差异，导致注塑件表面有浮纤出现。而对于外观制件来说，不仅要求优异的综合性能，同时要求制品表面平整、光滑，不存在缺陷。然而，现有的玻纤增强热塑性材料还不能满足制件的外观要求，从而限制了玻纤增强热塑性材料的应用领域。 

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PP、玻璃纤维、复合抗氧剂和其他助剂，其优点是聚丙烯复合材料的延长率高并提高了其物理性能，但是对于其制件表面浮纤问题，并没有得到有效的解决。

中国发明专利CN 102070843 A公布了利用长玻纤增强聚丙烯母粒和高抗冲、低纤维母粒批混生产高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料，其优点是可以提高长纤增强聚丙烯材料的表面性能，但是对于其他玻纤增强热塑材料的表面浮纤并不能得到很好解决。 

中国发明专利CN101880456A 专利公布了玻纤增强聚酰胺复合材料具有优异的焊接性能，同时采用羟基改性乙撑双硬脂酸酰胺来改善制件表面的浮纤。虽然提高了表面性能，但是力学性能会有所下降，同时该方法只适合聚酰胺基体材料，不能够用于其他热塑性材料。 

现有技术的缺陷是玻纤处理过程很麻烦，处理液成分复杂，对于不同热塑性树脂需要采用不同的抗浮纤剂处理，同时工艺控制要求较高。对于玻纤增强热塑性材料的浮纤问题一直没有一种简单有效的方式解决。 

目前有在玻纤增强热塑性塑料中使用硅酮或芥酸酰胺类玻纤抗浮纤剂提高玻纤在树脂中的分散，降低制件的浮纤。但是这类有机小分子随着制件的使用，逐渐迁移到制件表面，引起表面发粘、VOC超标等问题，同时还会引起塑料材料的机械性能降低。 

 另外，玻纤增强热塑性塑料为了提高树脂和玻纤之间的相容性与连接强度，需要加入呈酸性的马来酸酐接枝物类相容剂，其会与呈碱性的受阻胺类光稳剂发生拮抗作用，导致塑料材料的机械性能下降。 

  

发明内容

本发明的目的是提供一种有效的玻纤增强热塑性塑料的抗浮纤剂，即提供氧化锌作为抗浮纤剂在玻纤增强热塑性塑料的用途及含有氧化锌的抗浮纤母粒。 

本发明的技术方案是： 

氧化锌作为玻纤增强热塑性塑料抗浮纤剂的用途。

进一步，所述氧化锌为比表面积大于8m²/g的粉末，其粉末的粒径大于300目。 

所述氧化锌为经过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）或钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯（AC201）偶联表面处理的；所述氧化锌的用量为玻纤增强热塑性塑料总重量的0.1-2% 

本发明的另一个目的是提供一种含有氧化锌的抗浮纤母粒，由下列组份按重量份制备而成：

热塑性树脂：20-90份

氧化锌：10-80份

抗氧剂：0.1-0.4份

偶联剂：0.1-0.5

助剂：0-3份。

进一步，所述的热塑性树脂是指聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)ABS、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PC/ABS）。 

所述的氧化锌粉末为比表面积大于8m²/g的粉末，其粉末的粒径大于300目。    

所述抗氧剂为四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯（抗氧剂1010）、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（抗氧剂168）、硫代二丙酸双十八醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）中的至少一种。  

所述偶联剂是硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）或钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯（AC201）。

所述助剂为光稳剂或润滑剂，其中光稳剂为美国氰特公司的V703或新秀化学的光稳剂5589，润滑剂为白油。 

上述氧化锌的抗浮纤母粒的制备方法是：按重量份依次将各组分称量后，加入高速混合机中混合均匀，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒所得。 

本发明与现有技术相比，具有以下优点： 

1、由于氧化锌不会迁移到塑料制品表面，因此将氧化锌能作为玻纤增强热塑性塑料的抗浮纤剂，可以防止浮纤，并不会引起塑料制品的表面性能劣化。所以本发明中氧化锌作为玻纤增强热塑性塑料的抗浮纤剂，不仅可以消除或改善玻纤增强热塑性工程塑料制件的外观，降低浮纤对制件外观造成的不良影响；同时不随着时间迁移，造成制件表面出现发粘。

2、由于氧化锌呈弱碱性，其可以吸收玻纤增强热塑性塑料中的游离酸，从而提高了受阻胺类抗紫外线吸收剂的性能；同时氧化锌本身也是较好的紫外线屏蔽剂，因此可以提高玻纤增强热塑性塑料的抗紫外性能。 

3、本发明可直接将氧化锌加入到热塑性树脂中，也可制成抗浮纤母粒，然后加入到热塑性树脂中。 

4、本发明中将氧化锌制备成抗浮纤母粒，可以提高氧化锌的分散，优化抗浮纤性能，并且其母粒生产工艺简单，价格低廉，可以与各种热塑性树脂具有较好相容性。 

  

具体实施方式：

下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。 

在本发明中，氧化锌的抗浮纤剂母粒制备方法是：先按重量配比称取热塑性树脂、氧化锌、偶联剂、抗氧剂和其他助剂，然后加入到高速混合机中混合均匀，最后，将该混合物经过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到抗浮纤母粒。 

在抗浮纤剂具体应用到玻纤增强热塑性塑料中时，将氧化锌或氧化锌的抗浮纤母粒和玻纤增强热塑性塑料各组份一起混合均匀，经过双螺杆挤出机再次造粒制备低浮纤玻纤增强热塑性塑料。下面实施例分别将氧化锌或氧化锌的抗浮纤母粒加入到玻纤增强热塑性塑料中制备低浮纤玻纤增强热塑性塑料，其各组份、配比与制备方法均为本领域的玻纤增强热塑性塑料的常规配方，其中各组份均为市售产品。 

所述助剂为光稳剂、润滑剂，其中光稳剂为美国氰特公司的V703或新秀化学的光稳剂5589，润滑剂为白油。 

  

实施例1

制备抗浮纤母粒：

按重量配比分别称取聚丙烯20.0份，氧化锌80份，抗氧剂1010为0.1份，抗氧剂168为0.2份，硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.5份，润滑剂白油0.1份，将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，接着经过水冷后，由切粒机切成长度为3mm的粒子，得到抗浮纤母粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃，195℃，200℃，200℃，205 ℃，主机转速为60rpm，真空度为0.3MPa。

制备玻纤增强热塑性塑料： 

将上述制备的抗浮纤母粒5份、聚丙烯70份、连续玻纤988A为30份、相容剂聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PP-g-GMA）为0.5份、抗氧剂1010为0.2份、增韧剂乙烯辛烯共聚物（POE）为3份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为3mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃，195℃，200℃，200℃，205 ℃，主机转速为60rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例1

按实施例1的制备方法制备不加抗浮纤母粒的聚丙烯改性材料，其他组份、配比与制备方法均与实施例1相同。

即将聚丙烯70份，连续玻纤988A为30份、相容剂PP-g-GMA为0.5份、抗氧剂1010为0.2份、增韧剂POE为3份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后、切粒得聚丙烯改性材料。 

  

实施例2

按重量配比分别称取氧化锌5份，聚丙烯80份，连续玻纤988A为20份，相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为0.5份，抗氧剂1010为0.1份，光稳剂V703为0.3份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为2mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃，195℃，200℃，200℃，205 ℃，主机转速为70rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例2

按实施例2的制备方法制备不加氧化锌的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例2相同。

  

实施例3

制备抗浮纤母粒：

按重量配比分别称取PBT 50.0份，氧化锌50份，抗氧剂1067为0.2份，抗氧剂168为0.2份，钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯为0.3份，润滑剂白油0.2份，将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，接着经过水冷后，由切粒机切成长度为1mm的粒子，得到抗浮纤母粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为200℃，220℃，240℃，250℃，255 ℃，主机转速为80rpm，真空度为0.3MPa。

制备玻纤增强热塑性塑料： 

将上述制备的抗浮纤母粒5份，PBT 80份，连续玻纤988A为20份，抗氧剂1067为0.1份，光稳剂V703为1份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为1mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为200℃，220℃，240℃，250℃，255 ℃，主机转速为80rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例3

按实施例3的制备方法制备不加抗浮纤母粒的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例3相同。

  

实施例4

制备抗浮纤母粒：

按重量配比分别称取ABS为40.0份，氧化锌60份，抗氧剂1010为0.2份，辅助抗氧剂168为0.2份，钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯为0.5份，光稳剂V703为0.2份，将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，接着经过水冷后，由切粒机切成长度为5mm的粒子，得到抗浮纤母粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为200℃，210℃，220℃，230℃，240 ℃，主机转速为60rpm，真空度为0.3MPa。

制备玻纤增强热塑性塑料： 

将上述制备的抗浮纤母粒5份，ABS为70份，连续玻纤988A为30份，相容剂用甲基丙烯酸环氧丙酯接枝的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯接枝共聚物(ABS-g-MAH)为0.5份，抗氧剂1010为0.1份，光稳剂5589为0.1份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为3mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为200℃，210℃，220℃，230℃，240 ℃，主机转速为60rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例4

按实施例4的制备方法制备不加抗浮纤母粒的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例4相同。

  

实施例5

将氧化锌0.1份，PA6为70份，连续玻纤988A为30份，相容剂PP-MAH为0.5份，抗氧剂1010为0.1份，增韧剂乙烯辛烯接枝马来酸酐（POE-G）为3份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为2mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为220℃，230℃，240℃，250℃，265 ℃，主机转速为70rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例5

按实施例5的制备方法制备不加氧化锌的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例5相同。

  

实施例6

将氧化锌20份，PET为60份，连续玻纤988A为40份，抗氧剂1010为0.1份，增韧剂三元乙丙橡胶（EPDM）为3份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为3mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为220℃，235℃，245℃，255℃，265 ℃，主机转速为60rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例6

按实施例6的制备方法制备不加氧化锌的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例6相同。

  

实施例7

制备抗浮纤母粒：

按重量配比分别称取PC/ABS为60份，氧化锌40份，抗氧剂1010为0.2份，辅助抗氧剂168为0.2份，硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.3份，将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，接着经过水冷后，由切粒机切成长度为1mm的粒子，得到抗浮纤母粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为200℃，220℃，230℃，240℃，245 ℃，主机转速为80rpm，真空度为0.3MPa。

制备玻纤增强热塑性塑料： 

将上述制备的抗浮纤母粒10份，PC/ABS为60份，连续玻纤988A为40份，相容剂甲基丙烯酸环氧丙酯接枝的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯接枝共聚物(ABS-g-MAH)为0.5份，抗氧剂1010为0.1份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为1mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为200℃，220℃，230℃，240℃，245 ℃，主机转速为80rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例7

按实施例7的制备方法制备不加抗浮纤母粒的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例7相同。

  

实施例8

制备抗浮纤母粒：

按重量配比分别称取聚丙烯90.0份，氧化锌10份,抗氧剂1010为0.2份，辅助抗氧剂168为0.2份，钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯为0.5份。将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，接着经过水冷后，由切粒机切成长度为3mm的粒子，得到抗浮纤母粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃，195℃，200℃，200℃，205 ℃，主机转速为70rpm，真空度为0.3MPa。

制备玻纤增强热塑性塑料： 

将上述制备的抗浮纤母粒10份，聚丙烯50份，连续玻纤988A为40份，相容剂聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PP-g-GMA）为0.5份，抗氧剂1010为0.1份，增韧剂三元乙丙橡胶（EPDM）为3份，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，然后经过水冷后，由切粒机切成长度为3mm的粒子，得到低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃，195℃，200℃，200℃，205 ℃，主机转速为70rpm，真空度为0.3MPa。

  

对比例8

按实施例8的制备方法制备不加抗浮纤母粒的聚丙烯改性材料，其他组份、配比、工艺条件均与实施例8相同。

  

将上述实施例1-8与对比例1-8中制备的复合材料样品按照统一工艺注塑成国标样条，按照表1中所列的测试标准和条件对其分别进行机械性能，测试数据如下表2所示。

表1：复合材料的性能测试标准和条件 

测试项目	单位/Unit	试验方法/Method
			拉伸强度	Mpa	GB/T1040.1
断裂伸长率	%	GB/T1040.1
			弯曲强度	Mpa	GB/T 9341.1
悬臂梁缺口冲击强度(23℃)	KJ/m2	GB/T 1043.1

表2： 实施例与对比例各复合材料的性能测试结果

      从表2中的数据可以看出， 对于实施例1-8的不同复合材料体系，对比每个实施例中添加氧化锌或者氧化锌制备的抗浮纤母粒前后的力学性能和外观情况，可以得出结论：

在相同配方组成和加工工艺情况下，添加抗浮纤剂氧化锌或氧化锌抗浮纤母粒的玻纤增强热塑性塑料和没有添加抗浮纤剂的玻纤增强热塑性塑料的机械性能相当；但添加本发明的抗浮纤后，玻纤增强热塑性塑料制品的表面没有浮纤或者轻微浮纤，其比对比例中的复合材料制品的外观得到改善与美化，降低浮纤对制件外观造成的不良影响

所以添加本发明的氧化锌或氧化锌抗浮纤母粒作为玻纤增强热塑性塑料的抗浮纤剂，不仅使玻纤增强热塑性塑料的力学性能可以保持基本不变，具有优异的力学性能；同时解决了制件表面浮纤问题。

Claims (9)

1.氧化锌作为玻纤增强热塑性塑料抗浮纤剂的用途。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述氧化锌为比表面积大于8m²/g的粉末，其粉末的粒径大于300目。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述氧化锌为经过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷或钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯偶联表面处理的；所述氧化锌的用量为玻纤增强热塑性塑料总重量的0.1-2%。

4.一种含有氧化锌的抗浮纤母粒，其特征在于：由下列组份按重量份制备而成：

热塑性树脂：20-90份

氧化锌：10-80份

抗氧剂：0.1-0.4份

偶联剂：0.1-0.5

助剂：0-3份。

5.根据权利要求4所述的抗浮纤母粒，其特征在于：所述的热塑性树脂是指聚丙烯、尼龙、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

6.根据权利要求4所述的抗浮纤母粒，其特征在于：所述的氧化锌粉末为比表面积大于8m²/g的粉末，其粉末的粒径大于300目。

7.根据权利要求4所述的抗浮纤母粒，其特征在于：所述抗氧剂为四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的抗浮纤母粒，其特征在于：所述偶联剂是硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷或钛酸酯偶联剂二（辛烷基苯酚聚氧乙烯）磷酯。

9.根据权利要求4所述的抗浮纤母粒，其特征在于：所述助剂为光稳剂、润滑剂。