CN109233084A - 一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其由聚丙烯30‑75份、防玻纤外露剂5‑15份、玻纤10‑50份、抗氧剂0.1‑0.5份、相容剂1‑5份经混合、挤出制备而成，所述防玻纤外露剂是聚丁烯与润滑剂TAF按质量比为9：1~14：1的复配物。本发明利用聚丁烯和润滑剂TAF改善玻纤增强聚丙烯复合材料，保证材料的优良的综合性能，并改善产品表面质量，使改性后防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料更多地应用到汽车、电子电器领域。

Description

一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其 制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术背景
随着轻量化、降本等需求，纤维增强聚丙烯材料已逐渐渗透到汽车、电子电气等领域。
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，分子量约8万-15万，密度只有0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。另外，聚丙烯对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％。聚丙烯成型性好，但因其收缩率大，约为1％～2.5％，所以制成厚壁制品易出现凹陷，故对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求。目前主要通过添加玻璃纤维增强聚丙烯，可提高聚丙烯材料的强度、热变形温度和尺寸稳定性，扩大了聚丙烯材料的应用领域。
但加入玻纤后则容易出现浮纤的现象，并随着玻纤含量的增加，浮纤问题、冲击性能下降严重等问题越来越严重。由于玻纤与聚丙烯亲和性差，在流动性方面有差异，导致相容性差，玻纤易脱离树脂的束缚，滞留在模具表面，玻纤外露在制件表面形成浮纤现象。且玻纤增强聚丙烯复合材料，在刚性增加的同时，韧性损失严重。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种适用于工业化批量生产的防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯30-75份、防玻纤外露剂5-15份、玻纤10-50份、抗氧剂0.1-0.5份、相容剂1-5份；所述防玻纤外露剂是聚丁烯与润滑剂TAF按质量比为9：1～14：1的复配物。
进一步方案，所述聚丁烯为等规立构聚丁烯-1，其是用MgCl2负载Ti-AlEt3/DDS催化体系合成的；等规立构聚丁烯-1的等规度为94％、熔点为127.5℃。
所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
所述玻纤为直径为10-16um的无碱连续玻纤。
所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐(PP-G)或乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-G)。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。
本发明的另一个发明目的是提供上述复合材料的制备方法，按重量份，将聚丙烯、防玻纤外露剂、相容剂与抗氧剂一起加入高混机中混合均匀；将混合物加入挤出机，同时将玻纤经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；所述挤出机从下料口到模口的温度分别为170℃，190℃，200℃，220℃，220℃，225℃，挤出机的转速为180-400rpm、真空度为-0.07～-0.03MPa。
本发明中的防玻纤外露剂是聚丁烯与润滑剂TAF的复配物，其中聚丁烯为等规立构聚丁烯-1，是用MgCl2负载Ti-AlEt3/DDS催化体系合成出的，其具有高等规度(等规度可达94％)、低熔点(熔点127.5℃)特点，且与聚烯烃树脂相容性好，使用时有极佳的熔融分散性、润滑性和热稳定性。润滑剂TAF是以乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)为基料，在催化剂的作用下，含有极性基团的反应性单体与EBS反应形成BAB型共聚物。
本发明利用聚丁烯和润滑剂TAF改善玻纤增强聚丙烯复合材料，保证材料的优良的综合性能，并改善产品表面质量，使改性后防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料更多地应用到汽车、电子电器领域。
本发明通过加入复配的防玻纤外露剂，一方面以聚丁烯的低熔点，高剪切变稀性、流动性，可以使先一步到达模具表面，对玻纤起到包覆的效果，改善浮纤现象；而聚丁烯材料的柔韧性好、耐环境应力开裂性佳，与聚丙烯能够完全相容，可以提高材料的韧性。另一方面润滑剂TAF能与玻纤、无机填料表面部分极性基团相结合，在玻纤增强聚丙烯复合体系中，TAF在玻璃纤维与基体树脂之间形成了类似锚固结点，改善了玻璃纤维与基体树脂的粘结状态，进而改善了玻璃纤维在基体树脂中的分散性。同时，润滑剂TAF又具有润滑特性，改进复合材料的加工流动性，提高复合材料的表面光洁度。从而得到综合性能高、耐热、高冲击的复合材料，提高了玻纤增强聚丙烯的冲击韧性，改善产品表面质量，提高材料总体性能，也拓展了聚丁烯材料的应用。
具体实施方式：
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员根据该实施例对本发明所做出的一些非本质的改进或调整仍属于本发明的保护范围。
下面各实施例中所用的聚丙烯为PP-T30S、PP-Z30S、PP-K7926、PP-K7760H；
所用防玻纤外露剂为聚丁烯为PB-1-GD090和润滑剂TAF按质量比为9：1～14：1复配而成；
所用玻纤为ER14-1000-988A；
所用相容剂为PP-G/CA100、POE-G/NG7002；
所用抗氧剂为1076、抗氧剂1010和抗氧剂168；
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按重量配比分别称取30份干燥的均聚聚丙烯T30S、15份防玻纤外露剂(14份聚丁烯为PB-1-GD090和1份润滑剂TAF)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、5份相容剂PP-G，混合后加入挤出机中，然后将50份玻纤从玻纤口加入，经挤出机挤出、水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为170℃，190℃，200℃，220℃，220℃，225℃、主机转速为180rpm，真空度为-0.03MPa。
实施例2
按重量配比分别称取70份干燥的共聚聚丙烯K7926、5份防玻纤外露剂(4.5份聚丁烯为PB-1-GD090和0.5份润滑剂TAF)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、5份相容剂POE-G，混合后加入挤出机中，然后将20份玻纤从玻纤口加入，经挤出机挤出、水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为170℃，190℃，200℃，220℃，220℃，225℃、主机转速为200rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例3
按重量配比分别称取62份干燥的均聚聚丙烯Z30S、10份防玻纤外露剂(9份聚丁烯为PB-1-GD090和1份润滑剂TAF)、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、3份相容剂PP-G，混合后加入挤出机中，然后将25份玻纤从玻纤口加入，经挤出机挤出、水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为170℃，190℃，200℃，220℃，220℃，225℃、主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例4
按重量配比分别称取74份干燥的共聚聚丙烯K7760H、15防玻纤外露剂(13.5份聚丁烯为PB-1-GD090和1.5份润滑剂TAF)、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂168、1份相容剂POE-G，混合后加入挤出机中，然后将10份玻纤从玻纤口加入，经挤出机挤出、水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为170℃，190℃，200℃，220℃，220℃，225℃、主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
实施例5
按重量配比分别称取50份干燥的共聚聚丙烯K7760H、10份防玻纤外露剂(10份聚丁烯为PB-1-GD090和1份润滑剂TAF)、0.1份抗氧剂1010、5份相容剂PP-G，混合后加入挤出机中，然后将35份玻纤从玻纤口加入，经挤出机挤出、水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为170℃，190℃，200℃，220℃，220℃，225℃、主机转速为400rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例1-5制备的复合材料的测试数据如下表所示：
备注：以上数据采用GB样条测试方法进行测试。
从上表1可以看出，使用不同的基料，产品的熔指和缺口冲击强度有不同程度的变化，因此，本发明可根据客户需求，满足其不同性能的需要。另外，本发明经过加入防玻纤外露剂后，产品的表面浮纤效果得到有效改善在一些外观制件上，可进一步推广应用。拓展了玻纤增强聚丙烯材料的应用领域。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯30-75份、防玻纤外露剂5-15份、玻纤10-50份、抗氧剂0.1-0.5份、相容剂1-5份；所述防玻纤外露剂是聚丁烯与润滑剂TAF按质量比为9：1~14：1的复配物。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述聚丁烯为等规立构聚丁烯-1，其是用MgCl2负载Ti-AlEt3/DDS催化体系合成的；所述等规立构聚丁烯-1的等规度为94%、熔点为127.5℃。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述玻纤为直径为10-16um的无碱连续玻纤。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐（PP-G）或乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-G）。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。
7.一种制备如权利要求1-6中任一项所述的复合材料的方法，其特征在于：按重量份，将聚丙烯、防玻纤外露剂、相容剂与抗氧剂一起加入高混机中混合均匀；将混合物加入挤出机，同时将玻纤经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；所述挤出机从下料口到模口的温度分别为170℃，190℃， 200℃， 220℃， 220℃，225℃，挤出机的转速为180-400rpm、真空度为-0.07～-0.03MPa。
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