CN110951154A - 一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法及复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)改性增塑剂的制备；(2)复合微球的制备；(3)按重量份计，将10‑20份聚乙烯、15‑30份聚丙烯、5‑10份TPE、0.2‑0.5份玻璃纤维、0.2‑1份木质素、0.4‑0.5份聚乙烯醇、2‑3份聚乙二醇、0.2‑0.5份明胶、0.1‑0.5份壳聚糖、2‑3份碳酸钙、0.5‑1份二氧化硅、5‑10份步骤(1)中得到的改性增塑剂以及0.3‑1份步骤(2)中得到的复合微球，在密炼机中，加热混合，得含玻璃纤维的热塑性复合材料。本发明的制备的复合材料具有优良的韧性、优异的防水性和稳定性，有效的减少了该热塑性材料的起毛和崩塌。

Description

一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法及复合材料
技术领域
本发明涉及一种热塑性复合材料的制备方法及复合材料，特别涉及一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法及复合材料。
背景技术
热塑性复合材料加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料，即可运用加热及冷却，应用广泛。热塑性塑料最初是以热塑性树脂主要成分，并添加各种助剂而配制成塑料。热塑性材料可分别由聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚砜、聚苯醚等合成。目前应用于可降解热塑性材料的有淀粉，聚乳酸、聚己内酯、纤维等，或者利用淀粉与改性聚乳酸共混制备复合膜材料，体系中可增加聚乙二醇和柠檬酸三丁酯作为增塑剂，提高热塑性淀粉的分散性，提高了该符合材料的耐水性、断裂伸长率和拉伸强度，但是完全可降解的热塑性材料无法满足对材料性能的要求。
为了进一步提高材料的性能，热塑性复合材料中通常会加入纤维材料，增加热塑性材料的力学性能，但是热塑性复合材料加入玻璃纤维后，与基体的韧性和强度还需要进一步提高。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，具有优异地力学能。本发明的另一目的是提供了利用该方法制备的复合材料。
技术方案：本发明所述的一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将质量比为3-5:1的淀粉与菊糖混合后，超声分散于有机溶剂中，加入月桂酸甲酯，搅拌反应，反应物提纯，得改性增塑剂；
(2)将步骤(1)制备的改性增塑剂，利用超声在水溶液中分散，得复合微球；所述改性增塑剂与水的质量比为1-2:20；
(3)按重量份计，将10-20份聚乙烯、15-30份聚丙烯、5-10份TPE、0.2-0.5份玻璃纤维、0.2-1份木质素、0.4-0.5份聚乙烯醇、2-3份聚乙二醇、0.2-0.5份明胶、0.1-0.5份壳聚糖、2-3份碳酸钙、0.5-1份二氧化硅、5-10份步骤(1)中得到的改性增塑剂以及0.3-1份步骤(2)中得到的复合微球，在密炼机中，加热混合，得含玻璃纤维的热塑性复合材料。
本发明的一种优选方式为步骤(1)中，所述有机溶剂为体积比为2-3:1的甲酰胺与乙醇的混合溶剂。
本发明的一种优选方式为步骤(1)中，所述月桂酸甲酯与菊糖的质量比为3-5:1。
本发明的一种优选方式为步骤(2)中，所述超声周期为超声5秒，停10S，超声时间为20-30min，超声强度为25KW。
本发明的一种优选方式为步骤(2)中，所述复合微球的粒径为50-100nm
本发明的一种优选方式为步骤(3)中，所述玻璃纤维牌号为无碱E玻纤100目。
本发明的一种优选方式为步骤(3)中，所述密炼时加热的温度为220-240℃。
上述防霉变热塑性复合材料的制备方法制备的含玻璃纤维的热塑性复合材料。
有益效果：本发明的制备的复合材料具有优良的韧性、优异的防水性和稳定性，有效的减少了该热塑性材料的起毛和崩塌。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
一、原材料制备
1.1改性增塑剂的制备
将质量比为3:1的淀粉与菊糖混合后，超声分散于体积比为3:1的甲酰胺与乙醇的混合溶剂体系中，加入与聚糖的质量比为4的月桂酸甲酯，搅拌反应，反应物利用乙醇沉淀，提纯，得改性增塑剂。
1.2复合微球的制备
试样1：将1.1部分制备的2份改性增塑剂，分散于20份水中，在超声强度为25KW，超声周期为超声5秒，停10S，超声时间为20min，得复合微球。
试样2：将1.1部分制备的1份改性增塑剂，分散于20份水中，在超声强度为25KW，超声周期为超声5秒，停10S，超声时间为30min，得复合微球。
试样3：将1.1部分制备的1.5份改性增塑剂，分散于20份水中，在超声强度为25KW，超声周期为超声5秒，停10S，超声时间为25min，得复合微球。
测定试样1-3制备的复合微球的粒径，结果见表1.
表1不同试样粒径的测定结果
样品 粒径(nm)
试样1 84.3
试样2 63.7
试样3 72.1
从表1的结果可看出，本发明的复合微球的粒径较小，在50-100nm之间。将试样1中的复合微球制备下列样品。
1.3样品制备
实施例1：按重量份计，将10份聚乙烯、15份聚丙烯、5份TPE、0.2份玻璃纤维、0.2-份木质素、0.4份聚乙烯醇、2份聚乙二醇、0.2份明胶、0.1份壳聚糖、2份碳酸钙、0.5-份二氧化硅、1份复合微球以及5份改性增塑剂，在密炼机中，240℃左右加热混合，得含玻璃纤维的热塑性复合材料。
实施例2：按重量份计，将20份聚乙烯、30份聚丙烯、10份TPE、0.5份玻璃纤维、1份木质素、0.5份聚乙烯醇、3份聚乙二醇、0.5份明胶、0.5份壳聚糖、3份碳酸钙、1份二氧化硅、2份复合微球以及10份改性增塑剂，在密炼机中，240℃左右加热混合，得含玻璃纤维的热塑性复合材料。
实施例3：按重量份计，将15份聚乙烯、20份聚丙烯、8份TPE、0.3份玻璃纤维、0.5份木质素、0.4份聚乙烯醇、2.5份聚乙二醇、0.3份明胶、0.3份壳聚糖、2.5份碳酸钙、0.5份二氧化硅、1.5份复合微球以及8份改性增塑剂，在密炼机中，240℃左右加热混合，得含玻璃纤维的热塑性复合材料。
对比例1：无复合微球，其余同实施例3。
对比例2：无改性增塑剂、其余同实施例3。
二、样品性能测定
1、拉伸强度测定
试验方法参照GB/T 1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》
表2不同样品拉伸强度测定结果
样品 测试值(MPa)
实施例1 30.13
实施例2 29.48
实施例3 32.41
对比例1 25.27
对比例2 20.11
从表2可以看出，本发明的复合微球可以增加材料的力学性能。
2、伸长率
表3不同样品伸长率测定结果
样品 测试值(％)
实施例1 98
实施例2 95
实施例3 99
对比例1 89
对比例2 87
从表3的结果可以看出，本发明中改性增塑剂可以很好地提高材料的韧性和拉伸伸长率。
3、耐高温及防水性能测定
试验方法：经48℃，相对湿度95％，10天后，观察样品是否有侵蚀。
表4不同样品耐高温及防水性能测定结果
样品 结果
实施例1 无侵蚀
实施例2 无侵蚀
实施例3 无侵蚀
对比例1 无侵蚀
对比例2 无侵蚀
4、低温条件下对样品的冲击性能。
试验方法：材料放置于-40℃中2h，用1kg铁球自1m高度处落下冲击试样。标准：以冲击点为圆心半径6mm区域无开裂、分层、剥离或其他破坏现象。
表5不同样品耐低温冲击性能测定结果
样品 结果
实施例1 无变化
实施例2 无变化
实施例3 无变化
对比例1 细小裂纹
对比例2 细小裂纹

Claims (8)

1.一种含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将质量比为3-5:1的淀粉与菊糖混合后，超声分散于有机溶剂中，加入月桂酸甲酯，搅拌反应，反应物提纯，得改性增塑剂；
(2)将步骤(1)制备的改性增塑剂，利用超声在水溶液中分散，得复合微球；所述改性增塑剂与水的质量比为1-2:20；
(3)按重量份计，将10-20份聚乙烯、15-30份聚丙烯、5-10份TPE、0.2-0.5份玻璃纤维、0.2-1份木质素、0.4-0.5份聚乙烯醇、2-3份聚乙二醇、0.2-0.5份明胶、0.1-0.5份壳聚糖、2-3份碳酸钙、0.5-1份二氧化硅、5-10份步骤(1)中得到的改性增塑剂以及0.3-1份步骤(2)中得到的复合微球，在密炼机中，加热混合，得含玻璃纤维的热塑性复合材料。
2.根据权利要求1所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述有机溶剂为体积为2-3:1的甲酰胺与乙醇的混合溶剂。
3.根据权利要求1所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述月桂酸甲酯与菊糖的质量比为3-5:1。
4.根据权利要求1所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中，所述超声周期为超声5秒，停10S，超声时间为20-30min，超声强度为25KW。
5.根据权利要求1所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中，所述复合微球的粒径为50-100nm。
6.根据权利要求1所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述玻璃纤维牌号为无碱E玻纤100目。
7.根据权利要求1所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述密炼时加热的温度为220-240℃。
8.一种由权利要求1-7任一所述的含玻璃纤维的热塑性复合材料的制备方法制备的热塑性复合材料。
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