CN109705466A - 一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其组成按质量百分数配比为：聚丙烯40％～85％，玻璃纤维10～50％，相容剂2～10％，吸附剂0.5‑2％，抗氧剂0.2％～1％。本发明的优势在于：通过选用中低融指的均聚聚丙烯，高效低散发的受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂，添加天然硅铝酸盐吸附剂，有效吸附原材料加工过程中产生的小分子物质，达到车灯壳体对于材料低雾度的高要求；同时通过选用热稳定性更优的相容剂，结合高效的复合抗氧剂，使所获得的样品具有更优异的耐老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体地说涉及一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着汽车轻量化的要求，塑料在汽车中的用量逐年增长。玻璃纤维增强聚丙烯(PP)材料，由于其具有密度小、性价比高、耐热性及耐化学腐蚀和耐应力开裂优良、易于成型等特点，而被广泛应用于汽车的各个部位。但随着消费者对汽车产品质量要求的不断提高，对汽车用玻璃纤维增强聚丙烯的雾度散发性提出了更高的要求。玻璃纤维增强聚丙烯材料挥发性物质的主要来源于聚丙烯树脂中残留的有低分子物质、小分子抗氧剂、相容剂、玻璃纤维处理剂、加工过程中聚合物老化降解所产生低分子碳链及醛酮类等易挥发性物质等。VW-50180标准要求汽车内饰材料的雾度值小于200μg/g，大部分玻璃纤维增强聚丙烯的材料基本可以做到。而车灯材料对于透光率有着特殊要求，VW-50181标准要求车灯壳体材料的雾度值小于50μg/g，常规的玻璃纤维增强聚丙烯材料不能满足这种高要求，因此研制低雾度玻璃纤维增强聚丙烯具有重要意义。
玻璃纤维增强聚丙烯材料一般用在受力的结构件中,在汽车长周期使用寿命年限内,玻璃纤维增强聚丙烯材料由于湿热、氧气的影响会发生某些化学反应生成过氧化物，断裂后形成游离基，进一步引起大分子链裂解、支化、交联，使改性PP失去高分子材料的特征，因此玻璃纤维增强聚丙烯的生产过程中会添加一定数量的抗氧剂。然而，这类小分子抗氧剂会在零件的使用过程中缓慢迁移出来造成零件表面析出发白，进而影响美观，因此改进小分子抗氧剂配方体系，减缓或消除抗氧剂的迁移，并且维持材料良好的耐老化性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其组成按质量百分数配比为：
所述的聚丙烯树脂为中低融指的均聚聚丙烯，230℃/2.16KG测试条件下熔融指数MFR在0.5～30g/10min。
所述的玻璃纤维为聚丙烯专用无碱短切玻璃纤维，直径为13um，所述的玻璃纤维表面经过硅烷偶联剂处理。
所述的相容剂为外观呈淡黄色、半透明的马来酸醉接枝聚丙烯颗粒，接枝率在0.5％-1.5％。
所述的吸附剂为天然硅铝酸盐，孔径为0.1-1nm，具有适宜的孔结构及表面结构，对吸附质有强烈的吸附能力，可以吸收不同分子量的小分子物质。
所述的抗氧剂为受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂。
上述的一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯、相容剂、吸附剂和抗氧剂按比例称取后放入高速混合机中，常温下搅拌10～30分钟。
(2)将步骤(1)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料口，在190℃～230℃充分塑化混合后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
(1)基于常规玻璃纤维增强PP不能满足车灯壳体的雾度要求，有选择性地采用了中低融指的均聚聚丙烯树脂，为增强PP低雾度提供了良好的材料基础保障。
(2)本发明的改性聚丙烯选用高效低散发的受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂，加入天然硅铝酸盐吸附剂，有效吸附原材料加工过程中产生的小分子物质，达到低雾度的目标。
(3)本发明采用热稳定性更优的相容剂，结合受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂，所获得的样品具有与对比样更优异的耐老化性能。
具体实施方式
下面通过优选的实施例进一步说明本发明的技术方案，在不违反本发明的宗旨下，本发明应不限于以下实验例具体明示的内容。
本发明实施例所用原料：
PP：中低融指均聚聚丙烯，韩国三星石化公司，熔融指数MFR为12g/10min(230℃、2.16Kg)。
玻璃纤维：305K，重庆国际复合材料有限公司。
相容剂：1001，普利朗公司，接枝率在1.2％。
吸附剂：CF-X01，武汉凌辉高分子材料有限公司。
抗氧剂：受阻酚类1010/硫代醚类412S按1：2比例混合使用，自制。
产品性能测试方法：
拉伸性能：按ISO 527方法，拉伸速度50毫米/分钟。
弯曲性能：按ISO 178方法，试验速度2毫米/分钟。
缺口冲击强度：按ISO 179方法，4毫米厚试样。
雾度测试：按VW-50181标准用PV 3015进行测试，测试值≤50ug/g为合格。
老化试验:制备标准拉伸样条和缺口冲击样条，按DIN53497进行老化试验,150℃烘箱放置1000h，测试试验结束后样条的拉伸强度和缺口冲击强度。
实施例1-4
按表1中所述实施例1-4的重量百分比称取聚丙烯PP，玻璃纤维305K，相容剂1001，吸附剂CF-X01，自制的复合抗氧剂。
制备方法：(1)将聚丙烯PP，相容剂1001，吸附剂CF-X01，自制的复合抗氧剂按比例称取后放入高速混合机中，常温下搅拌10～30分钟。(2)将步骤(1)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的玻璃纤维305K，加入到双螺杆挤出机的侧喂料口，在190℃～230℃充分塑化混合后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，采用注塑机制备标准测试试样，测试结果见表1。
表1：性能测试结果
由表1中可以看出，对比例Hostacom G3N01的雾度测试值明显高于实施例2；而老化后的拉伸强度和缺口冲击强度保持率低于实施例2、3。实施例2的雾度值34μg/g低于实施例3的85μg/g，这表明吸附剂CF-X01有效吸附原材料加工过程中产生的小分子物质，达到低雾度的目标。
本发明通过选用中低融指的均聚聚丙烯，高效低散发的受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂，添加天然硅铝酸盐吸附剂，有效吸附原材料加工过程中产生的小分子物质，达到车灯壳体对于材料低雾度的高要求；同时选用热稳定性更优的相容剂，结合高效的复合抗氧剂，使所获得的样品具有更优异的耐老化性能。
Claims (7)
1.一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其由以下按质量百分比计的原料组成：聚丙烯40％～85％，玻璃纤维10～50％，相容剂2～10％，吸附剂0.5-2％，抗氧剂0.2％～1％。
2.根据权利要求1所述的低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯树脂为中低融指的均聚聚丙烯，230℃/2.16KG测试条件下熔融指数MFR在0.5～30g/10min。
3.根据权利要求1所述的低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为聚丙烯专用无碱短切玻璃纤维，直径为13um，所述的玻璃纤维表面经过硅烷偶联剂处理。
4.根据权利要求1所述的低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为外观呈淡黄色、半透明的马来酸醉接枝聚丙烯颗粒，接枝率在0.5％-1.5％。
5.根据权利要求1所述的低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的吸附剂为天然硅铝酸盐，孔径为0.1-1nm，具有适宜的孔结构及表面结构，对吸附质有强烈的吸附能力，可以吸收不同分子量的小分子物质。
6.根据权利要求1所述的低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类和硫代醚类复合抗氧剂。
7.根据权利要求1-6任意之一所述低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯、相容剂、吸附剂和抗氧剂按比例称取后放入高速混合机中，常温下搅拌10～30分钟。
(2)将步骤(1)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料口，在190℃～230℃充分塑化混合后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种低雾度、耐热老化优良的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。
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