CN104497418A - 一种纺纱管用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，提供了一种纺纱管用聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料按重量百分比由以下组分组成：聚丙烯54.5-73.5％、玻璃纤维20-35％、活性填料5-8％、分散剂0.6-0.8％、偶联剂0.5-1.0％、成核剂0.2-0.3％、抗氧剂0.2-0.4％。制备方法如下：按上述的重量百分比称取各个组分，将称取的各个组分混合均匀，得到混合物，将得到的混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料具高耐热性、高强度不易变形、无浮纤、表面光整度好等特点，可广泛用于制造各种纺纱管。

Description

一种纺纱管用聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种纺纱管用聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着棉纺织业的发展，纺纱管的材质由原来的木材逐渐发展到塑料，塑料纱管自20世纪70年代开始推广以来，因其易加工性、高速旋转稳定、坚固、使用寿命长等特有的优势，迅速在纺织工业中得到认同与普及。
一般纺织塑料筒管原材料常用的有：聚丙烯(PP)、聚碳酸脂(PC)、尼龙(PA)、丙腈烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等，选择PC和ABS，是因为其具有较好的强度和韧性，综合性能好，尺寸稳定，而PP价格更具有竞争优势，但一般的PP都存在强度低、耐热性不够、容易变形及使用寿命短等问题，即使是玻纤增强的PP也仍然存在耐热性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种纺纱管用聚丙烯复合材料及其制备方法，旨在解决现有纺织塑料筒管的原材料存在强度低、耐热性不够、容易变形及使用寿命短等问题。
本发明是这样实现的，一方面，提供了一种耐热性好、强度高、不易变形、无浮纤、表面光整度好的纺纱管用聚丙烯复合材料，包括如下重量百分比的组分：
具体地，所述聚丙烯为高结晶类聚丙烯，等规指数>99％，结晶度为70％，熔融指数>15g/10min。
具体地，所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维。
具体地，所述活性填料为硫酸钡、滑石粉、硅灰石或云母粉。
具体地，所述分散剂为酰胺类高性能润滑分散剂。
具体地，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
具体地，所述成核剂为山梨醇类成核剂、芳香有机磷酸酯盐类成核剂或羧酸金属盐类成核剂。
具体地，所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按照重量比1：1～2复配得到。
另一方面，提供了一种纺纱管用聚丙烯复合材料制备方法，包括以下步骤：
包括以下步骤：
(1)称取配方组分
按照配方分别称取所述聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂；
(2)制备混合物
将步骤(1)中称取的所述聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中，充分混合3～5min，得到混合物；
(3)熔融挤出
将步骤(2)中得到的所述混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为200-205℃，二区温度为210-215℃，三区温度为215-220℃，四区温度为220-225℃，机头温度215-220℃，停留时间3-4min，压力为12-18MPa。
本发明的有益效果是：本发明纺纱管用聚丙烯复合材料由聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂以及抗氧剂按重量百分比制成，采用本发明制备的聚丙烯复合材料具高耐热性、高强度、不易变形、无浮纤、表面光整度好等特点，可广泛用于制造各种纺纱管。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的纺纱管用聚丙烯复合材料制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例提供一种纺纱管用聚丙烯复合材料，包括如下重量百分比的组分：
具体地，上述聚丙烯组分作为基体组分之一，为了利于玻璃纤维分散，使得纺纱管用聚丙烯复合材料的力学等性能更佳，作为优选实施例，聚丙烯为高结晶类聚丙烯，等规指数>99％，结晶度约为70％，熔融指数>15g/10min，具体熔融指数可以按照ASTM D1238标准，在具体实施例中，该聚丙烯的质量百分含量可以是54.5％、56％、60％、65％、68％、70％、72％、73％、73.5％等具体组分。
为了提高纺纱管用聚丙烯复合材料的刚性，从而使得纺纱管用聚丙烯复合材具有较高的机械强度，本发明实例在纺纱管用聚丙烯复合材料中添加了玻璃纤维，作为优选实施例，玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维，在具体实施例中，玻璃纤维的质量百分含量可以是20％、22％、25％、28％、30％、33％、35％等具体组分。
上述活性填料呈粉状体状的超细粉，在纺纱管用聚丙烯复合材料中添加活性填料可改善材料的表面效果，使玻纤和矿物分散均匀，比纯加玻纤表面光整度更好，还能改善或提高纺纱管用聚丙烯复合材料制品的物理力学性能、耐磨性能、热学性能、耐老化性能，作为优选实施例，活性填料为硫酸钡、滑石粉、硅灰石或云母粉，在具体实施例中，该聚丙烯的质量百分含量可以是5％、6％、7％、8％等具体组分。
为了增加聚丙烯与玻璃纤维分子之间的表面亲和力，提高聚丙烯复合材料的表面光亮度，本发明实例在纺纱管用聚丙烯复合材料中添加了分散剂，作为优选实施例，分散剂为酰胺类高性能润滑分散剂，在具体实施例中，该分散剂的质量百分含量可以是0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％等具体组分。
在纺纱管用聚丙烯复合材料中添加偶联剂是为了增加玻璃纤维和聚丙烯基体之间的界面结合力，作为优选实施例，偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，在具体实施例中，该偶联剂的质量百分含量可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等具体组分。
在纺纱管用聚丙烯复合材料中添加成核剂是为了使PP晶粒细化，从而改善材料表面效果，提高材料的热变形温度，提高材料的尺寸稳定性，作为优选实施例，成核剂为山梨醇类成核剂、芳香有机磷酸酯盐类成核剂或羧酸金属盐类成核剂，在具体实施例中，该成核剂的质量百分含量可以是0.2％、0.22％、0.25％、0.26％、0.28％、0.29％、1％等具体组分。
在纺纱管用聚丙烯复合材料中添加抗氧剂是为了防止纺纱管用聚丙烯复合材料在加工过程中的氧化及黄变速度，提高纺纱管用聚丙烯复合材料在制备和使用过程中的抗氧化性能，延长其使用寿命，作为优选实施例，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按照重量比1：1～2复配得到，在具体实施例中，该抗氧剂的质量百分含量可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％等具体组分。
相应地，本发明实施例提供一种纺纱管用聚丙烯复合材料制备方法，该制备方法的流程示意图如图1所示，该方法包括如下步骤：
S01称取配方组分
按照上述纺纱管用聚丙烯复合材料配方分别称取聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂；
S02制备混合物
将步骤S01中称取的聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中，充分混合3～5min，得到混合物；
S03熔融挤出
将步骤S02中得到的混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为200-205℃，二区温度为210-215℃，三区温度为215-220℃，四区温度为220-225℃，机头温度215-220℃，停留时间3-4min，压力为12-18MPa。
具体地，上述步骤S01中纺纱管用聚丙烯复合材料的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
上述纺纱管用聚丙烯复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出、造粒，即可得到纺纱管用聚丙烯复合材料，在熔融挤出过程中只需控制熔融挤出的温度和时间即可，因此，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。
下面结合具体实施例对本发明作详细的描述：
实施例1
该实施例的纺纱管用聚丙烯复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：聚丙烯73.5％、玻璃纤维20％、活性填料5％、分散剂0.6％、偶联剂0.5％、成核剂0.2％、抗氧剂0.2％。
其制备方法如下：
(1)按上述的重量百分比称取各个组分；
(2)将步骤(1)中称取到的聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中混合3-5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为200℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为225℃，机头温度220℃，停留时间3-4min，压力为15MPa。
实施例2
该实施例的纺纱管用聚丙烯复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：
聚丙烯67.3％、玻璃纤维25％、活性填料6％、分散剂0.7％、偶联剂0.6％、成核剂0.2％、抗氧剂0.2％。
其制备方法如下：
(1)按上述的重量百分比称取各个组分；
(2)将步骤(1)中称取到的聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中混合3-5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为205℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为225℃，机头温度220℃，停留时间3-4min，压力为15MPa。
实施例3
该实施例的纺纱管用聚丙烯复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：
聚丙烯60.8％、玻璃纤维30％、活性填料7％、分散剂0.8％、偶联剂0.8％、成核剂0.3％、抗氧剂0.3％。
其制备方法如下：
(1)按上述的重量百分比称取各个组分；
(2)将步骤(1)中称取到的聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中混合3-5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为205℃，二区温度为210℃，三区温度为215℃，四区温度为220℃，机头温度215℃，停留时间3-4min，压力为15MPa。
实施例4
该实施例的纺纱管用聚丙烯复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：
聚丙烯54.5％、玻璃纤维35％、活性填料8％、分散剂0.8％、偶联剂1％、成核剂0.4％、抗氧剂0.4％。
其制备方法如下：
(1)按上述的重量百分比称取各个组分；
(2)将步骤(1)中称取到的聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中混合3-5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为205℃，二区温度为210℃，三区温度为215℃，四区温度为220℃，机头温度215℃，停留时间3-4min，压力为15MPa。
对比例1
该对比例1的聚丙烯复合材料，按重量百分比，有以下组分组成：聚丙烯70％、玻璃纤维30％；制备方法与实施例1相同。
性能测试：
拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；
热变形温度按ASTM D-648进行测试，试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.45±0.2)×(6.1±0.2)，载荷为1.82Mpa。
实施例1-4及对比例1测试结果如表1。
组成/性能测试 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
聚丙烯(％) 73.5 67.3 60.8 54.5 70
玻璃纤维(％) 20 25 30 35 30
活性填料(％) 5 6 7 8 /
分散剂(％) 0.6 0.7 0.8 0.8 /
偶联剂(％) 0.5 0.6 0.8 1 /
成核剂(％) 0.2 0.2 0.3 0.4 /
抗氧剂(％) 0.2 0.2 0.3 0.4 /
缺口冲击强度(J/m) 125 130 132 135 120
拉伸强度(MPa) 72 78 81 80 72
弯曲强度(MPa) 110 115 122 120 108
热变形温度(℃) 150 152 160 160 135
表1
由表1可以看出，实施例1-4中的聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂和抗氧剂的含量在本发明范围内变化时，制备得到的纺纱管用聚丙烯复合材料，其强度、耐热性，都比对比例1中一般的PP+30％纤(常用于做纺丝管)的性能好，综合各项性能考虑，当为实施例3中的聚丙烯60.8％，玻璃纤维30％，活性填料7％，分散剂0.8％，偶联剂0.8％，成核剂0.3％，抗氧剂0.3％时，制备得到的纺纱管用聚丙烯复合材料的耐热性、强度表面光整度等性能达到最佳状态。
本发明纺纱管用聚丙烯复合材料由聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂以及抗氧剂按重量百分比制成，采用本发明制备的聚丙烯复合材料具高耐热性、高强度、不易变形、无浮纤、表面光整度好等特点，可广泛用于制造各种纺纱管。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种纺纱管用聚丙烯复合材料，包括如下重量百分比的组分：
2.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为高结晶类聚丙烯，等规指数>99％，结晶度为70％，熔融指数>15g/10min。
3.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维。
4.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述活性填料为硫酸钡、滑石粉、硅灰石或云母粉。
5.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述分散剂为酰胺类高性能润滑分散剂。
6.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
7.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为山梨醇类成核剂、芳香有机磷酸酯盐类成核剂或羧酸金属盐类成核剂。
8.如权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料，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]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按照重量比1：1～2复配得到。
9.如权利要求1-8任一项所述的纺纱管用聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取配方组分
按照权利要求1所述的纺纱管用聚丙烯复合材料配方分别称取所述聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂；
(2)制备混合物
将步骤(1)中称取的所述聚丙烯、玻璃纤维、活性填料、分散剂、偶联剂、成核剂、抗氧剂加入低速混合器中，充分混合3～5min，得到混合物；
(3)熔融挤出
将步骤(2)中得到的所述混合物加入双螺杆机，经熔融挤出、造粒，得到纺纱管用聚丙烯复合材料，工艺条件为：一区温度为200-205℃，二区温度为210-215℃，三区温度为215-220℃，四区温度为220-225℃，机头温度215-220℃，停留时间3-4min，压力为12-18MPa。
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