CN105175900A - 一种混杂纤维改性聚丙烯 - Google Patents

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葛铁军
王毅
周志阳
肖尚雄
王佳
朱娜
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Abstract

一种混杂纤维改性聚丙烯，涉及一种聚丙烯塑料，所述聚丙烯由下列重量份配比组成：

Description

一种混杂纤维改性聚丙烯
技术领域
本发明涉及一种塑料，特别是涉及一种混杂纤维改性聚丙烯。
背景技术
聚丙烯的改性早在上世纪70年代开始，改性的方法包括化学法改性和物理法改性两种，物理法改性主要包括填充改性、共混改性、增强改性等方法，改性聚丙烯的目的是为了得到高强度、高硬度、高韧性的树脂材料，增强改性主要是指添加玻璃纤维或者碳纤维，填充改性主要添加一些硅灰石、滑石粉等填充剂，改性聚丙烯主要用在汽车保险杠、家用电器的外围塑料、运输管道等。目前所用的聚丙烯大部分都属于改性料。
通常情况下，填料的化学成分或者物理性质也决定着填充塑料的物理性能，因此填料对填充塑料的性能起着决定性作用,本课题所添加的玻璃纤维、碳纤维、硅灰石和滑石粉各自具有自身的特点，用于改善聚丙烯的缺陷，并提高聚丙烯的使用性能。玻璃纤维（GF）具有模量高、强度高、质量轻、耐腐蚀性强等优点，在与聚丙烯树脂混杂时，玻纤为增强相，树脂为基体相以及两者的中间相（界面相）组成的复合材料；碳纤维（CF）具有优异的力学性能和综合性能，碳纤维的显著优点包括质轻、抗拉、耐摩擦、耐高温、导热、导电、膨胀系数小等特点；弹性体POE改性PP，可以提高体系的冲击强度，但会损失拉伸强度；添加硅灰石可以提高体系的拉伸强度以及断裂伸长率，降低体系的熔体粘度，但冲击强度将会有一定的损失；添加滑石粉不仅可以提高体系的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率，还可以降低熔体粘度，更易于加工成型。
塑料的物理改性通过在已有的塑料树脂中加入其它的成分来弥补塑料树脂本身所具有的不足来提高这一方面的性能或者综合性能，这种物理改性方法相比化学方法的繁琐，更作为一种灵活、简便、实用的手段，能达到多用途的目的，使塑料的应用更具灵活性，因此更加广泛的被加以应用。因此，塑料的此种改性方法已发展成为一个相当大的产业链，根据改性的方法，又可细分为填充改性、共混改性以及增强改性等许多分枝，改善聚丙烯的性能以适应市场的广大需求。由于在现代工程中有许多更加高的要求，单一性能已经达不到要求，因此会需要更加全面的综合性能，所以在实际应用中，需要将多种成分加入树脂中或多种改性手段来提高树脂材料的综合性能和广泛的适用性。我们采用多种纤维来增强改性聚丙烯，如碳纤维、玻璃纤维、纳米纤维等高强度纤维，此外还添加增韧的添加剂，以期达到增强增韧的目的，达到技术要求，提高PP的适用范围。
公开号为CN104669636A的发明专利申请，将玻璃纤维与凯夫拉纤维混杂并通过改性塑料组分熔体浸渍得到改性塑料包覆的连续混杂纤维，然后将处理后所得的混杂纤维通过缠绕装置定向排布、热压、冷却、切割，得到改性塑料包覆连续混杂纤维薄片，最后再将纤维薄片与聚丙烯树脂薄片间隔叠层并热压得到混杂纤维增强聚丙烯复合材料，该制品具有优异的力学性能和强度可设计性。
公开号为CN102329517A的发明申请专利，其使用塑料基体、多根长
纤维丝和短纤维丝，多根长纤维丝按照与塑料基体的轴线平行的方向分布在塑料基体的内部，多根短纤维丝杂乱的无方向性的分布在塑料基体的内部。经过该的方法生产出料粒由于长纤维丝和短纤维丝的双重加强，使得它既具备通常的较高的力学性能，又具备较好的加工工艺性能。
公开号为CN1508186A的发明申请专利，其使用平均颗粒2.6-6.5微米的碳酸钙颗粒和平均直径为10-14微米的短玻璃纤维加入ABS工程塑料中，制成混杂增强型ABS工程塑料。该发明克服了ABS塑料模量的不足，进一步有效地提高了短玻璃纤维增强型ABS工程塑料的模量，大大降低了成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混杂纤维改性聚丙烯，本发明通过加入大长径比玻璃纤维和碳纤维、中长径比的SiC晶须、和小长径比的无机粒子可在聚丙烯中形成级差结构，类似于钢筋混净土增强结构，可极大增强聚丙烯强度和刚性。
混杂纤维改性的聚丙烯，它是由以下原料按重量份配比制成：
PP-R/份 GF/份 CF/份 SiC晶须/份 硅灰石/份
100 5-25 2-15 2-10 0-5
POE/份 TAF润滑剂/份 抗氧剂/份 硬脂酸钙/份 滑石粉/份
0-20 0-1 0.2 0.5 0-5
所述碳纤维用1NK2Cr2O7和6NHNO3的混合溶液在108℃的条件下进行氧化处理4个小时，放入80℃烘箱烘干3小时。
所述硅灰石和滑石粉用其质量分数1%的硅烷偶联剂加入高速混合机中搅拌10分钟，放入80摄氏度烘箱烘干3小时。
将PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙按一定配比加入高速混合机混合10分钟，放入80℃烘箱烘干1小时，加入挤出机挤出，挤出同时，将一定配比的碳纤维、玻璃纤维和SiC晶须从排气孔加入，挤出，切粒。
本发明的有益效果在于，通过加入大长径比玻璃纤维和碳纤维、中长径比的SiC晶须、和小长径比的无机粒子可在聚丙烯中形成级差结构，类似于钢筋混净土增强结构，可极大增强聚丙烯强度和刚性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1
将5份碳纤维泡入用1NK2Cr2O7和6NHNO3组成的混合溶液，放入108℃烘箱中，处理4小时，然后放入80℃烘箱烘干3小时备用；将2份硅灰石和3份滑石粉加入告诉混合机中，再加入1ml硅烷偶联剂，高速混合10分钟，放入80℃烘箱烘干3小时备用；将PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙按100:20:1:2:3:1:0.5的配比加入高速混合机混合10分钟，放入80℃烘箱烘干1小时备用；将烘干后的PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙加入挤出机，然后在挤出机出气口加入配比为5：5：5玻璃纤维、碳纤维、SiC晶须，挤出、造粒，既得混杂纤维改性聚丙烯。
实施例2
将5份碳纤维泡入用1NK2Cr2O7和6NHNO3组成的混合溶液，放入108℃烘箱中，处理4小时，然后放入80℃烘箱烘干3小时备用；将2份硅灰石和3份滑石粉加入告诉混合机中，再加入1ml硅烷偶联剂，高速混合10分钟，放入80℃烘箱烘干3小时备用；将PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙按100：20:1:2:3:1:0.5的配比加入高速混合机混合10分钟，放入80℃烘箱烘干1小时备用；将烘干后的PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙加入挤出机，然后在挤出机出气口加入配比为10:5:5的玻璃纤维、碳纤维、SiC晶须，挤出、造粒，既得混杂纤维改性聚丙烯。
实施例3
将15份碳纤维泡入用1NK2Cr2O7和6NHNO3组成的混合溶液，放入108℃烘箱中，处理4小时，然后放入80℃烘箱烘干3小时备用；将2份硅灰石和3份滑石粉加入告诉混合机中，再加入1ml硅烷偶联剂，高速混合10分钟，放入80℃烘箱烘干3小时备用；将PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙按100：15：1：2：3：1：0.5的配比加入高速混合机混合10分钟，放入80℃烘箱烘干1小时备用；将烘干后的PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙加入挤出机，然后在挤出机出气口加入配比为15:5:5玻璃纤维、碳纤维、SiC晶须，挤出、造粒，既得混杂纤维改性聚丙烯。
实施例4
将5份碳纤维泡入用1NK2Cr2O7和6NHNO3组成的混合溶液，放入108℃烘箱中，处理4小时，然后放入80℃烘箱烘干3小时备用；将2份硅灰石和3份滑石粉加入告诉混合机中，再加入1ml硅烷偶联剂，高速混合10分钟，放入80℃烘箱烘干3小时备用；将PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙按100：20：10：1：2：3：1：0.5的配比加入高速混合机混合10分钟，放入80℃烘箱烘干1小时备用；将烘干后的PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙加入挤出机，然后在挤出机出气口加入配比20:5:5为玻璃纤维、碳纤维、SiC晶须，挤出、造粒，既得混杂纤维改性聚丙烯。
实施例5
将5份碳纤维泡入用1NK2Cr2O7和6NHNO3组成的混合溶液，放入108℃烘箱中，处理4小时，然后放入80℃烘箱烘干3小时备用；将2份硅灰石和3份滑石粉加入告诉混合机中，再加入1ml硅烷偶联剂，高速混合10分钟，放入80℃烘箱烘干3小时备用；将PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙按100：20:1:2:3:1:0.5的配比加入高速混合机混合10分钟，放入80℃烘箱烘干1小时备用；将烘干后的PP-R、POE、TAF润滑剂、硅灰石、滑石粉、抗氧剂1010、硬脂酸钙加入挤出机，然后在挤出机出气口加入配比为25:5:5玻璃纤维、碳纤维、SiC晶须，挤出、造粒，既得混杂纤维改性聚丙烯。
本发明实施例1至5所制备改性聚丙烯与未改性聚丙烯的性能对比如下表：
由上表可见，随着玻璃纤维含量的增加，改性聚丙烯的拉伸强度不断增加，改性聚丙烯的拉伸强度比未改性的聚丙烯拉伸强度提高了20%-100%。这是因为大长径比的玻璃纤维含量增加，使聚丙烯中纤维骨架得到增强，与其他长径比的填充材料形成级差体系，使聚丙烯的强度得到提高。
随着玻璃纤维含量增加，改性聚丙烯的冲击强度不断增加，增加量最高达到25%，因为体系中加入了20份POE可大大增加改性聚丙烯的韧性，同时混杂纤维的级差结构也使得改性聚丙烯的韧性得到提高。

Claims (6)

1.一种混杂纤维改性聚丙烯，其特征在于：所述聚丙烯由下列重量份配比组成：
PP-R/份 GF/份 CF/份 SiC晶须/份 硅灰石/份 100 5-25 2-15 2-10 0-5 POE/份 TAF润滑剂/份 抗氧剂/份 硬脂酸钙/份 滑石粉/份 0-20 0-1 0.2 0.5 0-5
。
2.如权利要求1所述的一种混杂纤维改性的聚丙烯，其特征在于，树脂基体为无规共聚聚丙烯（PP-R）。
3.如权利要求1所述的一种混杂纤维改性的聚丙烯，其特征在于，填充体系为玻璃纤维、碳纤维、晶须SiC、硅灰石、滑石粉组成。
4.如权利要求1所述的一种混杂纤维改性的聚丙烯，其特征在于，润滑体系为TAF润滑剂、硬脂酸钙组成。
5.如权利要求1所述的一种混杂纤维改性的聚丙烯，其特征在于，抗氧体系为抗氧剂1010。
6.如权利要求1所述的一种混杂纤维改性的聚丙烯，其特征在于，还含有乙烯--辛烯共聚物POE。
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