CN107312240B - 一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，包括如下组分：聚丙烯20份‑87份，聚乙烯5份‑20份，玻纤5份‑40份，晶须1份‑5份，成核剂0.1份‑2份。其制备方法为，按照配比称量各组分，然后将聚丙烯、聚乙烯、成核剂、相容剂、热稳定剂、其它加工助剂通过主喂口处加入双螺杆挤出机中，晶须和玻纤从侧喂口处加入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得。制备的玻纤增强聚丙烯材料的横纵向收缩率的差异得到很大改善，从根本上能够改善了材料的翘曲性，并且焊接密封性得到很大提高，密封后的制件具有很高的耐压强度，大幅度拓宽了玻纤增强聚丙烯材料的应用领域。

Description

一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料及其制 备方法
技术领域
本发明属于新型复合材料领域，具体涉及一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙稀是五大通用塑料之一，具有优异的性能，已广泛应用于生活用品、汽车、家电等领域，经过玻璃纤维改性的聚丙烯材料凭借其良好的刚性，在部分应用上取代了工程塑料。但由于横纵向收缩率的差异，导致玻纤增强聚丙烯材料翘曲严重。有一些专利针对翘曲做一定的改善，但效果不佳，而且在热焊接密封性和耐压强度方面的效果也不如人意。
到目前为止，还未见通过分析玻纤增强聚丙烯的缺陷原因，从根本上改善材料的翘曲性，同时能够明显提高焊接密封性和密封后的制件的耐压强度的相关文献报道，从而限制了玻纤增强聚丙烯材料的应用领域和应用层次。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的首要目的是提供一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料。
本发明的另一目的在于提供上述低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法。
本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，按重量份数计，包括如下组分：
聚丙烯 20份-87份；
聚乙烯 5份-20份；
玻纤 5份-40份；
晶须 1份-5份；
成核剂 0.1份-2份。
其中，所述聚丙烯选自共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
其中，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的一种或者几种的混合物。
其中，所述玻纤为无碱玻璃纤维。
其中，所述晶须选自钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须中的一种或其两种以上的混合物。
其中，所述晶须的长径比为3:1-15:1；优选为5:1-10:1。当晶须的长径比大于15:1，晶须不好添加，加工时容易被剪碎；当晶须的长径比小于3:1，翘曲性的改善效果不佳。
其中，所述成核剂选自山梨醇及其衍生物、芳香有机磷酸酯盐类、芳香族羧酸金属盐、高级脂肪酸金属皂中的一种或者两种以上的混合物。
此外，本发明所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，还可以包括1份-10份相容剂、0.05份-2份热稳定剂和0.05份-1份其它加工助剂。
其中，所述相容剂为极性单体接枝聚合物，其中，所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种混合物；所述极性单体选自马来酸酐及其衍生物，丙烯酸及其酯类衍生物一种或几种混合物。
其中，所述热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、杯芳烃类热稳定剂中的一种或其两种以上的混合物；所述其它加工助剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、芥酸酰胺中一种或几种混合物。
一种上述低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：按照配比称量各组分，然后将聚丙烯、聚乙烯、成核剂、相容剂、热稳定剂、其它加工助剂通过主喂口处加入双螺杆挤出机中，晶须和玻纤从侧喂口处加入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料。
其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1-40: 1，挤出温度为200℃-230℃。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过将特定含量的特定长径比的晶须添加到聚丙烯基体树脂中，辅以特定含量的聚乙烯以及特定含量的成核剂，通过各组分的复配，使得制备的玻纤增强聚丙烯材料的横纵向收缩率的差异得到很大改善，从根本上能够改善了材料的翘曲性，并且焊接密封性得到很大提高，密封后的制件具有很高的耐压强度，大幅度拓宽了玻纤增强聚丙烯材料的应用领域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明的实施例及对比例采用如下原料，但不仅限于这些原料：
聚丙烯（PP）：均聚PP，K1011，厂家为台化；
聚乙烯：高密度聚乙烯，HDPE5000S，厂家为中石化；
玻纤：无碱玻璃纤维，508A，厂家为巨石；
成核剂：芳香有机磷酸酯盐类，TMP-5，山西省化工研究所；
晶须：晶须-1，硫酸钙晶须，长径比为3:1，厂家为峰竺新材料；
晶须-2，硫酸钙晶须，长径比为6:1，厂家为峰竺新材料；
晶须-3，硫酸钙晶须，长径比为9:1，厂家为峰竺新材料；
晶须-4，硫酸钙晶须，长径比为15:1，厂家为峰竺新材料；
晶须-5，硫酸钙晶须，长径比为20:1，厂家为峰竺新材料；
晶须-6，硫酸钙晶须，长径比为2:1，厂家为峰竺新材料；
相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯，BONDYRAM 1001CN，厂家为普利朗；
热稳定剂：酚类热稳定剂，Irganox1010，厂家为巴斯夫；
亚磷酸酯类热稳定剂，Irganox168，厂家为巴斯夫；
其它加工助剂：硬脂酸钙，厂家为汽巴。
各性能指标的测试方法：
焊接强度测试：将样料注塑成100*40*4mm的方板，将两块方板通过热熔焊接仪器焊接上，焊接面为40*4mm的窄面积，放置在标准环境下24小时后通过拉伸仪器测试其强度，测试标准为ISO 527。
焊接密封性测试：采用铅酸蓄电池外壳的模型，焊接冷却后往内部注入有颜色的水，观察是否有渗漏，评判结果为：通过、不通过。
翘曲性测试：将样料注塑成100*100*1mm的方板，冷却后观察样板平整度，评判结果为：差、一般、中、好。
耐压强度：注塑60*100*100mm的盒子，60*100*10mm上盖，焊接后往内部施加水压，直至制件裂开，测试的水压强度为耐压强度。
低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料
实施例1-8及对比例1-2：
按表1配比称量各组分，然后将聚丙烯、聚乙烯、成核剂、相容剂、热稳定剂、其它加工助剂通过主喂口处加入双螺杆挤出机中，晶须和玻纤从侧喂口处加入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料；所述双螺杆挤出机的长径比为36:1-40: 1，挤出温度为200℃-230℃。所得低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料的翘曲变形、焊接强度、焊接密封性、耐压强度等性能指标的测试结果如表1所示。
表1 实施例1-8及对比例1-2的各组分配比（重量份）及各性能测试结果

Claims (10)

1.一种低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，按重量份数计，包括如下组分：
聚丙烯 20份-87份；
聚乙烯 5份-20份；
玻纤 5份-40份；
晶须 1份-5份；
成核剂 0.1份-2份；
所述晶须的长径比为3:1-15:1。
2.根据权利要求1所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯选自共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的一种或者几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述玻纤为无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述晶须选自钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须中的一种或其两种以上的混合物。
6.根据权利要求5所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述晶须的长径比为5:1-10:1。
7.根据权利要求1所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述成核剂选自山梨醇及其衍生物、芳香有机磷酸酯盐类、芳香族羧酸金属盐、高级脂肪酸金属皂中的一种或者两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，还包括1份-10份相容剂、0.05份-2份热稳定剂和0.05份-1份其它加工助剂。
9.根据权利要求8所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为极性单体接枝聚合物，其中，所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种混合物；所述极性单体选自马来酸酐及其衍生物，丙烯酸及其酯类衍生物一种或几种混合物；所述热稳定剂选自酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、杯芳烃类热稳定剂中的一种或其两种以上的混合物；所述其它加工助剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、芥酸酰胺中一种或几种混合物。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：按照配比称量各组分，然后将聚丙烯、聚乙烯、成核剂、相容剂、热稳定剂、其它加工助剂通过主喂口处加入双螺杆挤出机中，晶须和玻纤从侧喂口处加入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得低翘曲性、易焊接、高耐压的玻纤增强聚丙烯材料；所述双螺杆挤出机的长径比为36:1-40: 1，挤出温度为200℃-230℃。
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