CN109161098A - 一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带及其制备方法 - Google Patents

一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带及其制备方法，属于连续玻纤增强热塑性复合材料领域。一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量份计，其特征在于：其组分包括：PP树脂20～40份,相容剂3～6份,连续玻纤55～75份,主抗氧剂0.2～0.4份、辅助抗氧剂0.1～0.2份、耐热剂0.1～0.4份。本发明，通过将熔体在挤出机模头处涂覆到均匀展开的玻纤上面，经过加热的多组交错的平行浸润辊使熔体均匀包裹在连续玻纤上，再经过浸润、冷却、牵引、裁边、收卷制得。该产品在水中浸泡168h后，性能保持率达70%以上，且该工艺相对简单可操作，适合批量化生产。

Description

一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带及其制备方法
技术领域
本发明涉及连续玻纤增强热塑性复合材料领域，具体涉及一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带及其制备方法。
技术背景
连续玻纤增强聚丙烯（PP）预浸带是将连续玻纤浸渍在PP熔体中，冷却定型而成。连续玻纤增强热塑性聚丙烯预浸带由于PP树脂热塑的特性，既可以将预浸带与预浸带、预浸带与蜂窝或预浸带与塑料板材通过热压方式成型，也可以将预浸带通过缠绕方式缠绕在管材上做夹层加强层，增强管材承压能力。
但在连续玻纤增强聚丙烯预浸带生产过程中，PP熔体需包裹连续玻纤，熔体与玻纤接触界面很容易出现空隙，造成预浸带跟水接触时，因水分子的热运动破坏树脂内部以及树脂与玻纤之间的结合力，导致产品力学性能保持率短期内大幅度下降，严重影响产品的使用寿命，因此需要改善其耐水解性能。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带及其制备方法，以提高其与水接触时，能保持长期的力学性能。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量份计，其组分包括：PP树脂20～40份、相容剂3～6份、连续玻纤55～75份。
上述组分中还包含有主抗氧剂0.2～0.4份、辅助抗氧剂0.1～0.2份、耐热剂0.1～0.4份。
所述的PP树脂为均聚物、共聚物或均聚物和共聚物的混合物中的一种，熔指为40-120 g/10min。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种；使用马来酸酐接枝聚烯烃时，其接枝率为0.5～3%,游离酸含量低于50ppm。
所述的耐热剂为硫代酯类，属于长效耐热剂，为PS800、PS802、DSTDP中的一种或几种。
所述的连续玻纤须经过浸润剂在线包裹处理，浸润剂为偶联剂、润滑剂、成膜剂中的一种或几种，且润滑剂含量占整个玻纤表面处理剂中的3～8%。
另外还根据需要可以加入按不同颜色要求配制的色粉或色母粒。
本发明的制备方法，包括以下步骤：
1）、将PP树脂20～40份,相容剂3～6份,主抗氧剂0.2～0.4份,辅助抗氧剂0.1～0.2份,耐热剂0.1～0.4份,连续玻纤55～75份在高速混合机中充分混合均匀后经双螺杆挤出机造粒；
所述的主抗氧剂为受阻酚类,辅助抗氧剂为亚磷酸酯类，主要防止树脂高温加热过程中形成的降解。
所述的耐热剂为硫代酯类，属于长效耐热剂。
2）、将造好粒的物料经过真空上料机吸入单螺杆挤出机中，经过加热、熔融、精确计量输送至模头；
所述的单螺杆挤出机的加热温度保持在180～250℃之间，玻纤烘干温度保持在300～500℃之间，浸润辊温度保持在230～280℃之间。
3）、将一定数量的玻纤从放卷架放出，经过恒定预张力、梳理装置、在线浸润剂包裹处理、烘干、张紧工序后，均匀展开的玻纤到达挤出机模头处，熔体在模头处涂覆到均匀展开的连续玻纤上面；
4）、涂有熔体的连续玻纤经过加热的多组交错的平行浸润辊，熔体在浸润辊的作用下沿平铺的玻纤进行上下运动，进而均匀包裹在连续玻纤上；
所述的多组交错的平行浸润辊设置在密闭的加热控制装置内，该装置由平行涂抹辊、多级热量补偿装置、温度测量和控制装置组成，涂有熔体的连续玻纤经过多组交错的平行涂抹辊，由多级热量补偿装置提供热量，温度测量和控制装置控制装置内的温度，使多组交错的平行浸润辊的转速依次递增，速度梯度差比例为5%～40%，保证玻纤始终处于张紧状态，通过加大平行涂抹辊与玻纤之间的包角，增加平行涂抹辊与玻纤表面熔体的接触面，达到熔体完全将玻纤包裹浸渍。
5）、再经冷却辊充分冷却、裁边、牵引、收卷，最终制成连续玻纤增强聚丙烯预浸带。
本发明，通过对连续玻纤增强聚丙烯预浸带的配方和生产工艺进行优化调整，获得了耐水解性能优异的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，预浸带在水中浸泡168h后，性能保持率达70%以上，且该工艺简单可操作，适合批量化生产。
附图说明
图1是涂有熔体的玻纤经过加热的多组交错的平行浸润辊的结构示意图。
图中：1为平行涂抹辊、2为多级热量补偿装置、3为温度测量和控制装置、4为涂有熔体的连续玻纤。
具体实施方式
一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量份计，包括PP树脂20～40份,相容剂3～6份,主抗氧剂0.2～0.4份,辅助抗氧剂0.1～0.2份,耐热剂0.1～0.4份,连续玻纤55～75份。
实施例1：
一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量百分比计，其组份为： PP树脂33%、马来酸酐接枝聚烯烃相容剂3%,受阻酚类主抗氧剂0.4%、亚磷酸酯类辅助抗氧剂0.2%、PS800硫代酯类耐热剂0.4%,连续玻纤63%。
如1所示，本发明的制备方法的步骤为：
1、将上述PP树脂、相容剂、耐热剂和抗氧剂按照一定的比例在高速混合机中充分混合。
2、将上述混好的物料由真空上料机吸入单螺杆挤出机料斗，经过挤出机加热、熔融、精确计量输送至模头。
3、将一定数量的玻纤从放卷架放出，经过预张力、梳理、在线浸润剂包裹处理、烘干、张紧工序后玻纤均匀展开至挤出机模头处。
4、从模头挤出的树脂熔体均匀涂覆在均匀展开的连续玻纤上，经过加热的多组交错的平行浸润辊使熔体均匀包裹在连续玻纤上，再经过浸润、冷却、牵引、裁边和收卷制得连续玻纤增强聚丙烯预浸带。
其中单螺杆挤出机加热温度保持在180～250℃之间，玻纤烘干温度保持在300～500℃之间，浸润温度保持在230～280℃之间。
实施例2：
一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量百分比计，其组份为： PP树脂31%、硅烷偶联剂3.3%,受阻酚类主抗氧剂0.3%、亚磷酸酯类辅助抗氧剂0.1%、PS802硫代酯类耐热剂0.3%,连续玻纤65%。
其制备方法同实施例1。
实施例3：
一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量百分比计，其组份为： PP树脂30%、钛酸酯偶联剂4%,受阻酚类主抗氧剂0.4%、亚磷酸酯类辅助抗氧剂0.2%、DSTDP硫代酯类耐热剂0.4%,连续玻纤65%。
其制备方法同实施例1。
实施例4：
一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量百分比计，其组份为： PP树脂32.8%、硅烷偶联剂2%,DSTDP硫代酯类耐热剂0.2%,连续玻纤65%。
其制备方法同实施例1。
为了更好的说明本发明优点，提供以下四组实验数据，具体如下。
实施例中配方及质量百分数见表1。将按实施例配方制备的预浸带按标准尺寸裁成样条, 根据国标GB/T1040测试原始强度和在水中浸泡168h后的拉伸强度，测试数据如表2所示。
表1 实施例配方及质量百分数
表2 实施例的测试数据
上述实施例中1-4的PP树脂为均聚物、共聚物或均聚物和共聚物的混合物中的一种，熔指为40-120 g/10min。相容剂起着连接玻纤和树脂之间的桥梁的作用，提供树脂与玻纤之间良好的接触界面，增强两者之间的结合力。为马来酸酐接枝聚烯烃、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。使用马来酸酐接枝聚烯烃时，其接枝率为0.5～3%,游离酸含量低于50ppm。
本发明中的的抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚类,辅助抗氧剂为亚磷酸酯类，主要防止树脂高温加热过程中形成的降解。两者协同效应，保证制品在加工过程和后期使用过程中树脂的热降解。
所述的多组交错的平行浸润辊的转速依次递增，速度梯度差比例为5%～40%，保证玻纤始终处于张紧状态，高温的浸润辊让熔体始终保持高流动状态，通过加大浸润辊与玻纤之间的包角，增加浸润辊与玻纤表面熔体的接触面，达到熔体完全将玻纤包裹浸渍。
本发明中的耐热剂为硫代酯类，属于长效耐热剂，为PS800，PS802，DSTDP中的一种或几种。能够除去制品在热水环境下氧化产生的自由基，抑制引发反应的物质，配合主抗氧剂，起到协同作用，满足产品长期在热水环境下使用要求。
本发明中的玻纤须经过浸润剂在线包裹处理，浸润剂为偶联剂、润滑剂、成膜剂中的一种或几种，且润滑剂含量占整个玻纤表面处理剂中的3～8%。
本发明中还根据需要加入按不同颜色要求配制的色粉或色母粒。
以上所述只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐水解的连续玻纤增强热塑性预浸带,以质量份计，其特征在于：其组分包括：PP树脂20～40份、相容剂3～6份、连续玻纤55～75份。
2.根据权利要求1所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，其特征在于：所述的组分中还包含有主抗氧剂0.2～0.4份、辅助抗氧剂0.1～0.2份、耐热剂0.1～0.4份。
3.根据权利要求1所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，其特征在于：所述的PP树脂为均聚物、共聚物或均聚物和共聚物的混合物中的一种，熔指为40-120 g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种；使用马来酸酐接枝聚烯烃时，其接枝率为0.5～3%,游离酸含量低于50ppm。
5.根据权利要求1所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，其特征在于：所述的耐热剂为硫代酯类，属于长效耐热剂，为PS800、PS802、DSTDP中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，其特征在于：所述的连续玻纤须经过浸润剂在线包裹处理，浸润剂为偶联剂、润滑剂、成膜剂中的一种或几种，且润滑剂含量占整个玻纤表面处理剂中的3～8%。
7.根据权利要求1所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带，其特征在于：所述的主抗氧剂为受阻酚类,辅助抗氧剂为亚磷酸酯类。
8.一种根据权利要求1所述的制备耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、将PP树脂20～40份,相容剂3～6份,主抗氧剂0.2～0.4份,辅助抗氧剂0.1～0.2份,耐热剂0.1～0.4份,连续玻纤55～75份在高速混合机中充分混合均匀后经双螺杆挤出机造粒；
2）、将造好粒的物料经过真空上料机吸入单螺杆挤出机中，经过加热、熔融、精确计量输送至模头；所述的单螺杆挤出机的加热温度保持在180～250℃之间，玻纤烘干温度保持在300～500℃之间，浸润辊温度保持在230～280℃之间；
3）、将一定数量的玻纤从放卷架放出，经过恒定预张力、梳理装置、在线浸润剂包裹处理、烘干、张紧工序后，均匀展开的玻纤到达挤出机模头处，熔体在模头处涂覆到均匀展开的连续玻纤上面；
4）、涂有熔体的连续玻纤经过加热的多组交错的平行浸润辊，熔体在浸润辊的作用下沿平铺的玻纤进行上下运动，进而均匀包裹在连续玻纤上；
5）、再经冷却辊充分冷却、裁边、牵引、收卷，最终制成连续玻纤增强聚丙烯预浸带。
9.根据权利要求8所述的一种耐水解的连续玻纤增强聚丙烯预浸带的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中的多组交错的平行浸润辊（1）设置在密闭的加热控制装置内，该装置由行浸润辊（1）、多级热量补偿装置（2）、温度测量和控制装置（3）组成，涂有熔体的连续玻纤（4）经过多组交错的平行浸润辊（1），由多级热量补偿装置（2）提供热量，温度测量和控制装置（3）控制装置内的温度，使多组交错的平行浸润辊1的转速依次递增，速度梯度差比例为5%～40%，保证玻纤始终处于张紧状态，通过加大平行浸润辊（1）与玻纤之间的包角，增加平行浸润辊（1）与玻纤表面熔体的接触面，达到熔体完全将玻纤包裹浸渍。
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