CN105131497A - 连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料及其制备方法，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：高熔指嵌段共聚聚丙烯65～90份；高熔指无规共聚聚丙烯5～20份；乙烯-醋酸乙烯共聚物1.5～5份；聚丙烯接枝马来酸酐2.5～5份；降温母粒0.5～2份；稳定剂0.01～0.3份；紫外线吸收剂0.1～0.6份；耐刮擦剂0.5～3份。采用本发明的连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，解决了基体树脂流动性小、浸润效果差的问题，该材料能够良好的应用于汽车、飞机、建筑等高强度材料领域。且其制备方法简单，生产能耗低，实用价值高。

Description

连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及塑料改性加工领域，具体是指一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料及其制备方法。
背景技术
热塑性树脂及其复合材料一直是人们研究的重点，并在这一方面取得了很大进展。与热固性树脂复合材料相比，热塑性树脂复合材料具有较好的环境友好性、韧性及抗冲击性、较短的加工周期，且可循环再生利用，大大缓解了资源、能源短缺的问题。
在热塑性树脂中，因聚丙烯具有优良的综合性能、良好的化学稳定性、较好的加工性和相对低廉的价格，占据全球通用塑料供求之首，人们对其改性研究的热度也从未降温。其中以纤维增强聚丙烯制备复合材料一直是研究的热点，到20世纪70年代初最早开发出了连续纤维增强热塑性树脂(CFRTP)。
目前生产连续纤维增强热塑性复合材料的工艺主要有冲压成型、模压成型、挤拉成型。国内外有较多专利涉及工艺设备的设计，如US5158806、US5037284、CN101474868A等。也有不少专利涉及连续纤维增强热塑性树脂在片材、管材、板材等方面的成型工艺，如CN102936370A、CN102990923A、CN103481550A等，所涉及的工艺较为复杂，实用性不强。而一种应用于汽车、飞机、建筑等高强度材料领域的连续纤维增强PP带材专用料还未见报道。
所以一种能够弥补上述领域不足的PP带材专用料是十分具有实用价值的。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种高流动性、浸润纤维效果佳，主要应用于汽车、飞机、建筑等高强度材料流域的连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，
包括以下质量百分比的成分：
上述聚丙烯都为高熔融指数的聚丙烯，旨在制备高流动性聚丙烯预浸料(熔融指数在70～200g/min)，在熔融状态下可完全浸渍连续纤维。且选用高熔指嵌段共聚聚丙烯(PPB)为主要基体材料的同时，还添加了少量高熔指无规共聚聚丙烯，目的在于改善材料韧性。
其中，高熔指嵌段共聚聚丙烯(PPB)为兰州石化公司生产的牌号为H9018、EPH31RA的其中一种；所述高熔指无规共聚聚丙烯(PPR)为兰州石化公司生产的牌号为12222的PPR。
较佳地，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯的含量为15％-30％。熔融指数20g/min以上，选用法国阿科玛9309、诺雪姆化学4632、日本东洋633、日本东洋750中的一种，有利于增加材料韧性、改善有机-无机材料间的界面粘结能力。
较佳地，所述的降温母粒为采用2，5-二叔丁基过氧化-2，5-甲基己烷交联的聚丙烯材料。目的在于调节聚丙烯预浸料的流动性，同时还能降低生产能耗。
较佳地，所述的稳定剂为受阻胺。为巴斯夫公司受阻胺944，作用在于受阻胺944的添加能有效终止过氧化物催化裂解PP后在分子链上残留的自由基，减弱热氧条件下分子链进一步裂解，与抗氧剂1010作用相似，但机理不同。
较佳地，所述的紫外线吸收剂为苯丙三唑类紫外线吸收剂。优选JAST-500，与受阻胺944并用具有协同作用，表现出优异的光、热稳定性能。
较佳地，所述的耐刮擦剂为有机改性硅酮母粒。为AS100，具有耐高温、长效刮擦性，同时可改善聚丙烯与连续纤维的浸润效果，增强有机材料与无机材料的界面粘结能力。
由于聚丙烯预浸料用于生产连续纤维增强聚丙烯带材时的加工温度在250℃以上，因此所述配方中的助剂均为耐高温型添加助剂。
本发明另一方面提供了一种上述的连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照所述的质量百分比的成分称取所述的成分，置于高速混合机中搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二：在160～200℃以及30～60r/min的转速下，将所述的第一混合物加入挤出机进料斗中，经过经熔融挤出、拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得到所述的连续纤维增强热塑性带材聚丙烯预浸料。
较佳地，所述的挤出机的工艺温度控制如下：加料段170～180℃、反应段190～200℃、排气段180～190℃、均化段180～190℃、机头160～170℃。
采用本发明的连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料及其制备方法，经过加工改性后，PP的熔体流动性明显增大，有益结果是：PP可均匀分布在连续纤维之间，形成连续相，以固定纤维的空间位置，并在材料内部传递载荷，纤维则主要承受外施载荷，表现出与连续纤维有较好的浸润效果，体现出优异的力学性能。解决了基体树脂流动性小、浸润效果差的问题，该材料能够良好的应用于汽车、飞机、建筑等高强度材料领域。且其制备方法简单，生产能耗低，实用价值高。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，下面对本发明的具体实施方法作进一步说明。
实施例1
一种连续纤维增强热塑性带材专用聚丙烯预浸料及其制备方法，所述各组分的重量份如下：高熔指嵌段共聚聚丙烯70份；高熔指无规共聚聚丙烯15份；乙烯-醋酸乙烯共聚物5份；聚丙烯接枝马来酸酐5份；降温母粒2份；稳定剂0.3份；紫外线吸收剂0.6份；耐刮擦剂3份。
包括以下步骤：
(1)按照上述配方称取物料，置于高速混合机中搅拌均匀，待用；
(2)在160～200℃的温度以及30～60r/min的转速下，将步骤一中的物料加入挤出机进料斗中，经熔融挤出、拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得到所述用于连续纤维增强带材专用的聚丙烯预浸料。
挤出机的工艺温度控制如下：加料段170～180℃、反应段190～200℃、排气段180～190℃、均化段180～190℃、机头160～170℃
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于，所述各组分的重量份不同，本实施例中各组分重量份为：高熔指嵌段共聚聚丙烯70份；高熔指无规共聚聚丙烯20份；乙烯-醋酸乙烯共聚物2.3份；聚丙烯接枝马来酸酐4份；降温母粒1份；稳定剂0.2份；紫外线吸收剂0.5份；耐刮擦剂2份。
制备过程如实施例1所示。
实施例3
本实施例与实施例1的不同点在于，所述各组分的重量份不同，本实施例中各组分重量份为：高熔指嵌段共聚聚丙烯80份；高熔指无规共聚聚丙烯8.5份；乙烯-醋酸乙烯共聚物3.5份；聚丙烯接枝马来酸酐3份；降温母粒1.6份；稳定剂0.09份；紫外线吸收剂0.31份；耐刮擦剂3份。
制备过程如实施例1所示。
实施例4
本实施例与实施例1的不同点在于，所述各组分的重量份不同，本实施例中各组分重量份为：高熔指嵌段共聚聚丙烯90份；高熔指无规共聚聚丙烯5份；乙烯-醋酸乙烯共聚物1.5份；聚丙烯接枝马来酸酐2.3份；降温母粒0.5份；稳定剂0.1份；紫外线吸收剂0.1份；耐刮擦剂0.5份。
制备过程如实施例1所示。
对上述制备的实施例进行性能检测，熔体流动速率按照GB/T3682-2000、拉伸按照GB/T1040的标准测试、冲击按照GB/T1043.1-2008的标准测试检测结果如下表：
由表中可知，本发明制得的连续纤维增强热塑性树脂带材专用PP预浸料，在PP保持力学性能的基础上具有高流动性，可满足生产连续纤维增强热塑性树脂带材时与纤维较好浸润性，赋予PP树脂更好的力学强度，且改性后的材料具有较好的耐刮擦性能及抗撕裂性能，适用于汽车、飞机、建筑等高强度材料领域中的诸如客车地板、防弹墙面、建筑模板等方面，可简化连续纤维的生产操作过程，应用上适合推广。
由于生产CFRTP的前提就在于如何解决热塑性树脂对连续纤维的浸渍问题，基于这点本发明对PP这一热塑性树脂作出改性，解决了基体树脂的流动性小、浸润效果差的问题。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，其特征在于，包括以下重量份的成分：
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，其特征在于，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯含量为15％-30％。
3.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，其特征在于，，所述的降温母粒为采用2，5-二叔丁基过氧化-2，5-甲基己烷交联的聚丙烯材料。
4.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，其特征在于，所述的稳定剂为受阻胺。
5.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，其特征在于，所述的紫外线吸收剂为苯丙三唑类紫外线吸收剂。
6.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料，其特征在于，所述的耐刮擦剂为有机改性硅酮母粒。
7.一种根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照所述的质量百分比的成分称取所述的成分，置于高速混合机中搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二：在160～200℃以及30～60r/min的转速下，将所述的第一混合物加入挤出机进料斗中，经过经熔融挤出、拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得到所述的连续纤维增强热塑性带材聚丙烯预浸料。
8.根据权利要求8所述的连续纤维增强热塑性带材用聚丙烯预浸料的制备方法，其特征在于，所述的挤出机的工艺温度控制如下：加料段170～180℃、反应段190～200℃、排气段180～190℃、均化段180～190℃、机头160～170℃。
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