CN110964263A - 短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110964263A
CN110964263A CN201911335914.2A CN201911335914A CN110964263A CN 110964263 A CN110964263 A CN 110964263A CN 201911335914 A CN201911335914 A CN 201911335914A CN 110964263 A CN110964263 A CN 110964263A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass fiber
fiber reinforced
polypropylene
composite material
chopped glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911335914.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110964263B (zh
Inventor
陆佳伟
李保印
王绍杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Wanhua Chemical Guangdong Co Ltd
Original Assignee
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Wanhua Chemical Guangdong Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wanhua Chemical Group Co Ltd, Wanhua Chemical Guangdong Co Ltd filed Critical Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority to CN201911335914.2A priority Critical patent/CN110964263B/zh
Publication of CN110964263A publication Critical patent/CN110964263A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110964263B publication Critical patent/CN110964263B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C08J5/08—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/14—Copolymers of propene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2451/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2451/06—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13—Phenols; Phenolates
    • C08K5/134—Phenols containing ester groups
    • C08K5/1345—Carboxylic esters of phenolcarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/524—Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3
    • C08K5/526—Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3 with hydroxyaryl compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent

Abstract

本发明提供一种短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。其采用包括以下重量份数的原料制备得到：第一聚丙烯10‑80；第一相容剂1‑10；聚烯烃弹性体5‑30；研磨扁平玻纤母粒5‑20；短切玻纤20‑50；第一抗氧剂0.1‑1；第一润滑剂0.2‑1；其中，研磨扁平玻纤母粒是采用包括第二聚丙烯、第二相容剂、研磨扁平玻纤、第二抗氧剂和第二润滑剂的原料一起混合密炼后挤出造粒得到的。制备方法如下：(1)将制备研磨扁平玻纤母粒的原料混合密炼后挤出造粒，得到研磨扁平玻纤母粒；(2)将短切玻纤经侧喂料口送入双螺杆挤出机，将其他原料经主喂料口送入双螺杆挤出机挤出造粒，即可。该复合材料，具有低浮纤和优异外观，以及较高的强度和韧性。制备方法简单。

Description

短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及加工领域，具体涉及短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
玻纤增强聚丙烯是一种性能优异的复合材料，其具有机械强度高、耐热性好、尺寸稳定等优点，在汽车和家电行业具有广阔的应用前景。玻纤增强聚丙烯的性能受玻纤含量的影响很大，一般来说玻纤含量越高，玻纤增强聚丙烯的力学性能也越高，但是随着玻纤含量的提高，产品表面光洁度降低、浮纤现象严重，大大限制了玻纤增强聚丙烯的应用范围，特别是对于表面要求较高的应用领域。
CN 106987051 A采用滑石粉、硫酸钡、硅酮粉等抗浮纤助剂改善表面的浮纤，仅适用于玻纤填充量为30wt％以内的增强体系，不适用于更高玻纤填充体系。
CN 105837941 A采用高熔体强度PP和乙烯丙烯嵌段共聚物复配方式来改善表面的浮纤，仅适用于玻纤填充量为30wt％以内的增强体系，而且制备的材料冲击强度较低。
CN 103788490 A采用硫酸钙晶须替代一部分玻纤，使得材料具有较好的力学性能和较低的浮纤，但是晶须的加入使得材料的冲击强度较低。
CN 103772813 A采用高流动树脂制备防浮纤母粒，使得材料具有较好的抗浮纤效果，但是主体树脂使用的是低熔指PP，导致其流动性较差，同时材料的冲击强度较低。
目前对前述问题并没有好的解决方法，大大限制了玻纤增强聚丙烯的应用范围。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种短玻纤增强聚丙烯复合材料，该短玻纤增强聚丙烯复合材料具有低浮纤和优异的外观，以及较高的刚性和抗冲击性能。
本发明的第二个目的在于提供前述的短玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单易操作。
为实现发明的第一个目的，采用以下的技术方案：
一种短玻纤增强聚丙烯复合材料，采用包括以下重量份数的原料制备得到：
Figure BDA0002330920660000021
其中，所述研磨扁平玻纤母粒是采用包括第二聚丙烯、第二相容剂、研磨扁平玻纤、第二抗氧剂和第二润滑剂的原料一起混合密炼后挤出造粒得到的。
本领域技术人员了解，研磨纤维是由E玻璃原丝磨碎而成，具有良好的分散性及流动性；扁平纤维是指扁平短切玻璃纤维，纤维截面为扁平形而非传统的圆形。本发明中，研磨扁平玻纤是指由扁平纤维磨碎得到的玻纤。本领域技术人员理解，制备研磨扁平玻纤母粒时，密炼是在密炼机中进行，挤出造粒是在单螺杆挤出机中进行。
本发明通过由研磨扁平玻纤密炼制得研磨扁平玻纤母粒，使研磨扁平玻纤的表面接枝上第二相容剂，从而一方面提高其与所述第一聚丙烯、所述第二聚丙烯的相容性；另一方面使其与所述短切玻纤具有相似的结构，从而使其在后期制备短玻纤增强聚丙烯复合材料时起到分散剂的作用，提高短切玻纤的分散性；另外，由研磨扁平玻纤密炼制得研磨扁平玻纤母粒时，密炼过程能够提高研磨扁平玻纤与第二相容剂的混合时间和混合均匀性，进而提高所述第二相容剂在所述研磨扁平玻纤上的接枝率，从而在后期制备短玻纤增强聚丙烯复合材料时，使接枝了第二相容剂的研磨扁平玻纤能够对短切玻纤起到梳理分散作用，较好地提高短切玻纤的分散性，避免短切玻纤在复合材料表面富集；且能够起到应力传递作用，在短玻纤增强聚丙烯复合材料受到外力冲击时，使应力(即对其造成冲击的外力)自短切玻纤传递至研磨扁平玻纤、自基体树脂传递到研磨扁平玻纤，从而分散降低基体树脂与短切玻纤所受的应力(即对其造成冲击的外力)，进而提高所制得的短玻纤增强聚丙烯复合材料的韧性和抗冲击性能。
优选地，所述第二聚丙烯、所述第二相容剂、所述研磨扁平玻纤、所述第二抗氧剂和所述第二润滑剂的用量质量比为(33-70):(1-10):(20-55):(0.2-0.5):(0.2-1.5)，比如40:3:50:0.3:0.5、50:8:30:0.4:0.7、60:5:35:0.35:1、52:6:40:0.45:1.2和45:4.5:45:0.45:1.3，从而提高所述研磨扁平玻纤的接枝率。
优选地，密炼时间为0.5-1h，比如0.6h、0.7h、0.8h和0.9h；密炼温度为180-210℃，比如185℃、190℃、195℃、200℃和205℃；密炼转速为20-40r/min，比如25r/min、30r/min和35r/min，从而进一步提高所述研磨扁平玻纤的接枝率。
优选地，所述研磨扁平玻纤的保留长度为100-200μm，比如110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm和190μm；扁平比为1:(3-4)，比如1:3.2、1:3.5和1:3.8；横截面宽度为7-9μm，比如为7.5μm、8μm和8.5μm；优选所述研磨扁平玻纤的横截面长度为21-28μm，比如为22.4μm、23μm、24μm、25μm、26μm和27μm。
本领域技术人员理解，所述扁平比是指所述研磨扁平玻纤的横截面宽度与横截面长度的比值。
在一种实施方式中，所述第一聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，且其熔融指数＞10g/10min(230℃，2.16kg)，比如15g/10min(230℃，2.16kg)、20g/10min(230℃，2.16kg)、30g/10min(230℃，2.16kg)、40g/10min(230℃，2.16kg)和50g/10min(230℃，2.16kg)。
在一种实施方式中，所述第二聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，且其熔融指数＞20g/10min(230℃，2.16kg)，比如25g/10min(230℃，2.16kg)、30g/10min(230℃，2.16kg)、40g/10min(230℃，2.16kg)、50g/10min(230℃，2.16kg)和60g/10min(230℃，2.16kg)。
在满足各自熔融指数的基础上，所述第一聚丙烯和所述第二聚丙烯也可以为同一种物质。
在一种实施方式中，所述第一相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；优选所述第一相容剂的重均分子量为(11-20)×104g/mol(比如12×104g/mol、15×104g/mol和18×104g/mol)、马来酸酐接枝率为0.5-1.5wt％(比如0.7wt％、1wt％、1.3wt％)。
在一种实施方式中，所述第二相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；优选所述第二相容剂的重均分子量为(1-10)×104g/mol(比如3×104g/mol、5×104g/mol和8×104g/mol)、马来酸酐接枝率为0.5-10wt％(比如1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％和9wt％)。在研磨扁平玻纤上接枝的第二相容剂的重均分子量较低时，不会影响研磨扁平玻纤在所述第一聚丙烯树脂中的流动性，从而防止研磨扁平玻纤在所述第一聚丙烯树脂中分散不均匀。
本领域技术人员理解，所述聚烯烃弹性体为本领域常用的聚烯烃弹性体。在一种实施方式中，所述聚烯烃弹性体为乙烯-丁烯共聚物和/或乙烯-辛烯共聚物，优选乙烯-辛烯共聚物。
本领域技术人员理解，所述短切玻纤为本领域常用的短切玻纤，其全名为玻璃纤维短切原丝。在一种实施方式中，所述短切玻纤的直径为9-13μm，比如10μm、11μm和12μm；长度为1-5mm，比如3mm和4.5mm。
本领域技术人员理解，所述第一抗氧剂和所述第二抗氧剂为本领域常用的抗氧剂。在一种实施方式中，所述第一抗氧剂和所述第二抗氧剂分别为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的任一种或多种的组合，比如受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的组合。即，
所述第一抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的任一种或多种的组合；
所述第二抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的任一种或多种的组合。
本领域技术人员理解，受阻酚类抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1330和抗氧剂3114；亚磷酸酯类抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂126和P-EPQ；硫代酯类抗氧剂包括DLTDP和DSTDP。
本领域技术人员理解，所述第一润滑剂和所述第二润滑剂为本领域常用的润滑剂。在一种实施方式中，所述第一润滑剂和所述第二润滑剂分别为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸类润滑剂，比如硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺等；优选为乙撑双硬脂酸酰胺和/或硬脂酸锌。
即，
所述第一润滑剂为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸类润滑剂，优选为乙撑双硬脂酸酰胺和/或硬脂酸锌；
所述第二润滑剂为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸类润滑剂，优选为乙撑双硬脂酸酰胺和/或硬脂酸锌。
为实现本发明的第二个目的，本发明提供给一种前述短玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)制备研磨扁平玻纤母粒
将所述第二聚丙烯、所述第二相容剂、所述研磨扁平玻纤、所述第二抗氧剂和所述第二润滑剂一起进行混合密炼后挤出造粒，得到研磨扁平玻纤母粒；
(2)制备复合材料
将步骤(1)制得的研磨扁平玻纤母粒与第一聚丙烯、第一相容剂、聚烯烃弹性体、第一抗氧剂和第一润滑剂一起混合后经主喂料口送入双螺杆挤出机，将短切玻纤经侧喂料口送入双螺杆挤出机，然后挤出造粒，得到短玻纤增强聚丙烯复合材料。
本领域技术人员理解，步骤(1)中，密炼是在密炼机中进行，挤出造粒是在单螺杆挤出机中进行。
优选地，所述步骤(1)中，密炼时间为0.5-1h，比如0.6h、0.7h、0.8h和0.9h；密炼温度为180-210℃，比如185℃、190℃、195℃、200℃和205℃；密炼转速为20-40r/min，比如25r/min、30r/min和35r/min，从而进一步提高所述研磨扁平玻纤的接枝率。
优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的长径比为(45-52):1，比如46:1、48:1和50:1；挤出转速为(200-500)r/min，比如250r/min、300r/min、350r/min、400r/min或450r/min；挤出温度为195-215℃，比如200℃、205℃和210℃。
在一种实施方式中，挤出温度为180-240℃，优选为190-220℃，比如为195℃、200℃、205℃、210℃或215℃；挤出转速为200-600r/min，优选为300-500r/min，比如350r/min、400r/min或450r/min。
本领域技术人员理解，挤出温度是指挤出设备中各挤出区间的挤出温度，挤出转速是指挤出设备中的主机转速。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的短玻纤增强聚丙烯复合材料，通过将研磨扁平玻纤表面接枝上马来酸酐接枝率较高的相容剂(第二相容剂)，制得一种高接枝率的研磨扁平玻纤，由其制得的研磨扁平玻纤母粒能够作为常规短切玻纤增强聚丙烯复合材料的特殊分散剂；研磨扁平玻纤具有比常规短切玻纤更优异的流动性能，通过密炼机进行第二相容剂的接枝反应能够提高研磨扁平玻纤表面的第二相容剂接枝率，使得其本身与PP树脂的相容性进一步增加；由于第二相容剂的重均分子量较低，不会影响研磨扁平玻纤在所述第一聚丙烯树脂中的流动性，从而防止研磨扁平玻纤在所述第一聚丙烯树脂中分散不均匀；且表面接枝了第二相容剂的研磨扁平玻纤具有两亲性，与PP树脂(指的是制备复合材料时用的第一聚丙烯)和常规短切玻纤均有较好的相容性，在流动过程中能起到梳子作用，对PP树脂(指的是制备复合材料时用的第一聚丙烯)中易团聚的常规短切玻纤起到梳理分散作用，从而在短切玻纤填充量高时，防止短切玻纤在短玻纤增强聚丙烯复合材料表面的富集，改善其表面浮纤情况，提高其外观的美观性；
(2)短玻纤增强聚丙烯复合材料中的常规短切玻纤能够通过纤维断裂和纤维拔出吸收能量，从而使得短玻纤增强聚丙烯复合材料具有一定的冲击性能，而复配的研磨扁平玻纤具有较大的比表面积，且穿插分散在常规短切玻纤中，可以作为常规短切玻纤吸能断裂或拔出后的第二道屏障，同时表面高接枝率的聚丙烯分子链段能够吸收冲击能量诱导银纹，从而使得复合材料的抗冲击性能进一步提升；
(3)本发明短玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，工艺简单，制备成本低。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明技术方案及其效果做进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明的内容，并不用于限制本发明的保护范围。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
以下实施例和对比例中用到的装置及原料来源如下：
密炼机：型号为Farrel Banbury F50，厂家为Farrel(即法雷奥)；配套有单螺杆挤出机；
双螺杆挤出机：型号为CTE-35，厂家为科倍隆(南京)机械有限公司。
第二聚丙烯：1、型号为EP548RQ，属于共聚聚丙烯，熔融指数为28g/10min(230℃，2.16kg)，厂家为中国石油化工集团公司；2、型号为HA5029，属于均聚聚丙烯，熔融指数为65g/10min(230℃，2.16kg)，厂家为韩国Poly Mirae集团；
第一聚丙烯：1、型号为1215C，属于共聚聚丙烯，熔融指数为15g/10min(230℃，2.16kg)，厂家为中国石油化工集团公司；2、型号为K9026，属于共聚聚丙烯，熔融指数为26g/10min(230℃，2.16kg)，厂家为中国石油化工集团公司；
聚烯烃弹性体(POE)：1、型号为Solumer 875L，属于乙烯-辛烯共聚物，厂家为韩国SK集团；2、型号为Engage 7467，属于乙烯-丁烯共聚物，厂家为DOW集团；
研磨扁平玻纤：1、研磨所用的扁平玻纤的型号为T4388，保留长度为3mm、扁平比为1:4、横截面宽度为7-9μm，厂家为泰山玻纤有限公司；所得到的研磨扁平玻纤的保留长度为100-200μm、扁平比为1:4、横截面宽度为7-9μm；2、研磨所用的扁平玻纤的型号为ECS3F-03-508A，保留长度为3mm、扁平比为1:4、横截面宽度为7-9μm，厂家为中国巨石股份有限公司；所得到的研磨扁平玻纤的保留长度为100-200μm、扁平比为1:4、横截面宽度为7-9μm；
研磨常规玻纤：研磨所用的常规玻纤的型号为EMG13-125C，保留长度为3mm，厂家为中国巨石股份有限公司；所得到的研磨常规玻纤的保留长度为100-200μm；
短切玻纤：型号为T438H，厂家为泰山玻纤有限公司；
第二相容剂：1、型号为UMEX 1001，马来酸酐接枝改性聚丙烯，重均分子量为4.5×104g/mol，马来酸酐接枝率是5wt％，厂家为日本三洋化成工业株式会社；2、型号为UMEX1010，重均分子量为3.0×104g/mol，接枝率是10wt％，厂家为日本三洋化成工业株式会社；
第一相容剂：1、型号为200A，马来酸酐接枝改性聚丙烯，重均分子量为13×104g/mol，马来酸酐接枝率是0.6-1wt％，厂家为能之光新材料科技股份有限公司；2、型号为CMG5701，重均分子量为12×104g/mol，接枝率是0.8-1.2wt％，厂家为佳易容相容剂江苏有限公司；
抗氧剂：抗氧剂1010，属于受阻酚类催化剂，厂家为BASF(巴斯夫中国有限公司)；
抗氧剂：抗氧剂168，属于亚磷酸酯类催化剂，厂家为BASF(巴斯夫中国有限公司)；
其他原料均为市售原料，分析纯，厂家均为湖北溧阳化工。
性能测试方法如下：
弯曲模量：ISO 178；
拉伸强度：ISO 527；
悬臂梁冲击强度：ISO 180；
表面浮纤：打色板后目视法。
实施例1-7(即S1-7)及对比例1-3(即D1-3)
根据表1中各原料及其用量进行研磨扁平玻纤母粒及研磨常规玻纤母粒的制备；
制备方法如下：按照表1称取各原料并加入到密炼机中密炼接枝；然后将其进行单螺杆挤出造粒，得到研磨玻纤母粒A1-7及A1’-3’(包括研磨扁平玻纤母粒和研磨常规玻纤母粒)；
制备条件见表2，制备得到的研磨扁平母粒见表3。
表1 S1-7及D1-3中各原料及其用量
Figure BDA0002330920660000091
表2 S1-7及D1-3中的制备条件
制备条件 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 D1 D2 D3
密炼时间(min) 0.5 0.5 0.5 1 1 0.5 1.0 0.5 0.25 0.5
密炼温度(℃) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
密炼转速(r/min) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
表3 S1-7及D1-3的制备产物
Figure BDA0002330920660000101
实施例8-14(即S8-14)及对比例4-6(即D4-6)
根据表4中各原料及其用量进行短玻纤增强聚丙烯复合材料的制备；
制备方法如下：按照表4称取各原料，将实施例1-7及对比例1-3中制得的研磨玻纤母粒A1-7及A1’-3’(研磨扁平玻纤母粒或研磨常规玻纤母粒)与第一聚丙烯、第一相容剂、聚烯烃弹性体、第一抗氧剂和第一润滑剂一起混合后经主喂料口送入双螺杆挤出机，将短切玻纤经侧喂料口送入双螺杆挤出机，然后挤出造粒，得到短玻纤增强聚丙烯复合材料B1-7及B1’-3’；
其中，制备条件如下：双螺杆挤出机的长径比为48:1、挤出转速为200r/min、挤出温度为210℃。
表4 S8-14及D4-6中各原料及其用量
Figure BDA0002330920660000102
Figure BDA0002330920660000111
性能测试：
对实施例8-14及对比例4-6所制得的短玻纤增强聚丙烯复合材料B1-7及B1’-3’进行性能测试，测试结果见表5。
表5 S8-14及D4-6中所制得的短玻纤增强聚丙烯复合材料B1-7及B1’-3’的性能测试结果
Figure BDA0002330920660000112
其中，表面浮纤测试中，数字代表表面浮纤的轻重情况，随数字变大，表面浮纤现象也随之越严重，比如，1-无浮纤，2-轻微浮纤，3-明显浮纤，4-严重浮纤。
根据表1-5中实施例1-7与对比例1-3及实施例8-14与对比例4-6的比较可知，本发明的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其悬臂梁缺口冲击强度较大，且表面浮纤现象得到明显改善；虽然其实施例8-10和13制得的短玻纤增强聚丙烯复合材料的弯曲模量和拉伸强度相较于对比例4-6有所下降，但这主要是由于实施例8-10和13中添加的短切玻纤的含量较小，而对比例4-6中添加的短切玻纤的含量较大，并没有可比性。
根据表1-5中实施例11、12和14与对比例4-6的比较可知，在各物质(包括短切玻纤和研磨玻纤母粒)含量相同情况下，实施例11、12和14的短玻纤增强聚丙烯复合材料性能明显优于对比例4-6的短玻纤增强聚丙烯复合材料性能，弯曲模量和拉伸强度虽然提高不明显，但也有一定程度的提高，而悬臂梁缺口冲击强度有较大的提高，且其表面浮纤现象得到明显改善；且通过相同比例添加各种原材料，经过双螺杆挤出机制备的短玻纤增强聚丙烯复合材料的综合性能与所添加研磨玻纤母粒的种类有较大影响；
其中使用研磨常规玻纤搭配低分子量相容剂(比如对比例3)制备得到研磨常规玻纤母粒，用其制备的玻纤增强聚丙烯复合材料表面有严重浮纤，且综合力学性能低于研磨扁平玻纤母粒制备的复合材料综合力学性能；
即使使用研磨扁平玻纤搭配高分子量相容剂(比如对比例1)制备得到的研磨玻纤母粒，对所制得的玻纤增强聚丙烯复合材料的表面浮纤情况并没有明显改善，同时材料的综合力学性能也低于本发明以研磨扁平玻纤搭配低分子量相容剂制得的研磨扁平玻纤母粒为原料制备的复合材料综合力学性能。比如：
根据表1-3中实施例5与对比例3的比较可知，在其他条件均相同的情况下，分别用研磨扁平玻纤和研磨常规玻纤与第二相容剂制备得到的研磨玻纤母粒，分别为研磨扁平玻纤母粒A5、研磨常规玻纤母粒A3’；
根据表4中实施例12与对比例6的比较可知，在其他条件均相同的情况下，分别用实施例5制得的研磨扁平玻纤母粒A5和对比例3制得的研磨常规玻纤母粒A3’与第一相容剂制备得到的玻纤增强聚丙烯复合材料，分别为玻纤增强聚丙烯复合材料B5、玻纤增强聚丙烯复合材料B3’；
根据表5中实施例12与对比例6的性能比较可知，相对于玻纤增强聚丙烯复合材料B3’，玻纤增强聚丙烯复合材料B5的弯曲模量、拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度均有所提升，且其表面浮纤现象得到明显改善。
由于常规的双螺杆挤出机中的物料停留时间较短(5min之内)，使得低分子量相容剂在研磨扁平玻纤表面的反应接枝率较低，即使使用密炼机延长反应接枝时间，倘若在密炼机中的反应时间不足0.5h(比如对比例2)，研磨扁平玻纤的接枝率仍然较低，其对玻纤增强聚丙烯复合材料的分散作用受限，使得表面有轻微浮纤，且综合力学性能有所降低(根据实施例5与对比例2及实施例12与对比例5的比较)；虽然其相对于用常规研磨玻纤制得的玻纤增强聚丙烯复合材料性能有所提高，浮纤也有所改善，但是与用研磨扁平玻纤制备且密炼时间达到0.5h时制得的玻纤增强聚丙烯复合材料相比，性能略差(根据对比例2与对比例3及对比例5与对比例6的比较)。比如：
根据表1-3中实施例5与对比例2的比较可知，在其他条件均相同的情况下，分别密炼0.5h和0.25h制备得到的研磨玻纤母粒，分别为研磨扁平玻纤母粒A5、研磨扁平玻纤母粒A2’；
根据表4中实施例12与对比例5的比较可知，在其他条件均相同的情况下，分别用实施例5制得的研磨扁平玻纤母粒A5和对比例2制得的研磨扁平玻纤母粒A2’与第一相容剂制备得到的玻纤增强聚丙烯复合材料，分别为玻纤增强聚丙烯复合材料B5、玻纤增强聚丙烯复合材料B2’；
根据表5中实施例12与对比例5的性能比较可知，相对于玻纤增强聚丙烯复合材料B2’，玻纤增强聚丙烯复合材料B5的弯曲模量、拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度均有所提升，且其表面浮纤现象得到改善。

Claims (10)

1.一种短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，采用包括以下重量份数的原料制备得到：
Figure FDA0002330920650000011
其中，所述研磨扁平玻纤母粒是采用包括第二聚丙烯、第二相容剂、研磨扁平玻纤、第二抗氧剂和第二润滑剂的原料一起混合密炼后挤出造粒得到的。
2.根据权利要求1所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述第二聚丙烯、所述第二相容剂、所述研磨扁平玻纤、所述第二抗氧剂和所述第二润滑剂的用量质量比为(33-70):(1-10):(20-55):(0.2-0.5):(0.2-1.5)；
优选地，密炼时间为0.5-1h、密炼温度为180-210℃、密炼转速为20-40r/min。
3.根据权利要求1或2所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述研磨扁平玻纤的保留长度为100-200μm、扁平比为1:(3-4)、横截面宽度为7-9μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述第一聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，且其熔融指数＞10g/10min(230℃，2.16kg)；
优选地，所述第二聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，且其熔融指数＞20g/10min(230℃，2.16kg)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述第一相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；优选所述第一相容剂的重均分子量为(11-20)×104g/mol、马来酸酐接枝率为0.5-1.5wt％；
优选地，所述第二相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；优选所述第二相容剂的重均分子量为(1-10)×104g/mol、马来酸酐接枝率为0.5-10wt％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为乙烯-丁烯共聚物和/或乙烯-辛烯共聚物，优选乙烯-辛烯共聚物。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述短切玻纤的直径为9-13μm、长度为1-5mm。
8.据权利要求1-7中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述第一抗氧剂和所述第二抗氧剂分别为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的任一种或多种的组合。
9.据权利要求1-8中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述第一润滑剂和所述第二润滑剂分别为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸类润滑剂，优选为乙撑双硬脂酸酰胺和/或硬脂酸锌。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的短玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备研磨扁平玻纤母粒
将所述第二聚丙烯、所述第二相容剂、所述研磨扁平玻纤、所述第二抗氧剂和所述第二润滑剂一起进行混合密炼后挤出造粒，得到研磨扁平玻纤母粒；
(2)制备复合材料
将步骤(1)制得的研磨扁平玻纤母粒与第一聚丙烯、第一相容剂、聚烯烃弹性体、第一抗氧剂和第一润滑剂一起混合后经主喂料口送入双螺杆挤出机，将短切玻纤经侧喂料口送入双螺杆挤出机，然后挤出造粒，得到短玻纤增强聚丙烯复合材料；
优选地，所述步骤(1)中，密炼时间为0.5-1h、密炼温度为180-210℃、密炼转速为20-40r/min；
优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的长径比为(45-52):1、挤出转速为(200-500)r/min、挤出温度为195-215℃。
CN201911335914.2A 2019-12-23 2019-12-23 短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 Active CN110964263B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911335914.2A CN110964263B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911335914.2A CN110964263B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110964263A true CN110964263A (zh) 2020-04-07
CN110964263B CN110964263B (zh) 2022-09-20

Family

ID=70035749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911335914.2A Active CN110964263B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110964263B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111548560A (zh) * 2020-05-25 2020-08-18 苏州旭光聚合物有限公司 低翘曲性玻纤增强改性聚丙烯复合材料
CN112048124A (zh) * 2020-08-05 2020-12-08 上海金发科技发展有限公司 一种表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法
CN112341711A (zh) * 2020-11-26 2021-02-09 江苏金发科技新材料有限公司 一种汽车进气歧管专用玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法
CN112457582A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 浙江佳华精化股份有限公司 一种有机硅改性pp增强材料及其制备方法
CN113549272A (zh) * 2021-08-13 2021-10-26 贵州省材料产业技术研究院 一种持久亲水性聚丙烯隔网材料及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102070843A (zh) * 2011-01-17 2011-05-25 金发科技股份有限公司 一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料
CN103342858A (zh) * 2013-06-29 2013-10-09 金发科技股份有限公司 一种短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
CN103772813A (zh) * 2014-01-06 2014-05-07 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN109401068A (zh) * 2018-09-30 2019-03-01 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102070843A (zh) * 2011-01-17 2011-05-25 金发科技股份有限公司 一种高抗冲、低浮纤长玻纤增强聚丙烯材料
CN103342858A (zh) * 2013-06-29 2013-10-09 金发科技股份有限公司 一种短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
CN103772813A (zh) * 2014-01-06 2014-05-07 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种低浮纤玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN109401068A (zh) * 2018-09-30 2019-03-01 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种低翘曲高冲击强度的改性聚丙烯复合物及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宗成中等: "《塑料配方设计及应用900例（第二版）》", 30 April 2002, 中国石化出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111548560A (zh) * 2020-05-25 2020-08-18 苏州旭光聚合物有限公司 低翘曲性玻纤增强改性聚丙烯复合材料
CN112048124A (zh) * 2020-08-05 2020-12-08 上海金发科技发展有限公司 一种表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法
CN112048124B (zh) * 2020-08-05 2023-02-03 上海金发科技发展有限公司 一种表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法
CN112457582A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 浙江佳华精化股份有限公司 一种有机硅改性pp增强材料及其制备方法
CN112341711A (zh) * 2020-11-26 2021-02-09 江苏金发科技新材料有限公司 一种汽车进气歧管专用玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法
CN113549272A (zh) * 2021-08-13 2021-10-26 贵州省材料产业技术研究院 一种持久亲水性聚丙烯隔网材料及制备方法
CN113549272B (zh) * 2021-08-13 2023-08-29 贵州省材料产业技术研究院 一种持久亲水性聚丙烯隔网材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110964263B (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110964263B (zh) 短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN105542310A (zh) Pp树脂组合物和玻璃纤维增强pp树脂及其制备方法
CN102993556B (zh) 聚丙烯复合物、其制备方法及其应用
CN103013089A (zh) 一种阻燃玻纤增强pc/abs复合材料及其制备方法
CN101314672A (zh) 一种高光泽、低气味、增强尼龙复合材料及其制备方法
CN103012968A (zh) 一种耐候玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN101759911A (zh) 具有优异刚韧平衡性的聚丙烯复合材料及其制备方法
CN103467844B (zh) 聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
CN103030885B (zh) 一种低散发、高性能长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制造方法
CN1580126A (zh) 一种pc/abs合金的制备
CN102532874A (zh) 一种抗热氧老化尼龙/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂共混材料
CN112250932A (zh) 一种阻燃抗静电聚乙烯复合材料及其制备方法与应用
CN107541049B (zh) 一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候ppo/hips合金材料及其制备方法
CN109503969B (zh) 一种尼龙直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光多功能母粒及其制备方法
CN104629324A (zh) 一种高强增韧功能化的pc/abs合金材料
CN102558665A (zh) 一种汽车内饰件用的聚丙烯组合物及其制备方法
CN104558818B (zh) 尺寸稳定的聚丙烯组合物及其制备方法
CN112552599A (zh) 低气味低voc低雾度玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法
CN102002233A (zh) 一种制备尼龙纳米复合材料的混合物及该复合材料的制备方法
CN102942736B (zh) 一种高玻纤含量增强聚丙烯材料及其制备方法
CN102320117A (zh) 一种玻纤增强as树脂的制备方法
CN109370210B (zh) 一种尼龙6直接注射成型用高效增强型无卤阻燃功能母粒及其制备方法
CN110746763A (zh) 一种聚苯醚树脂基复合材料及其制备方法和应用
CN102432947B (zh) 一种复合纤维增强聚丙烯材料及其制备方法
CN108276684A (zh) 一种用于轻量化注塑零件的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant