CN111087740A - 一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111087740A CN111087740A CN201911316025.1A CN201911316025A CN111087740A CN 111087740 A CN111087740 A CN 111087740A CN 201911316025 A CN201911316025 A CN 201911316025A CN 111087740 A CN111087740 A CN 111087740A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mineral
- fiber
- polypropylene composite
- mineral fiber
- low density
- 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.)
- Withdrawn
Links
- -1 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 45
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012745 toughening agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 claims description 13
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 11
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 6
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 4
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001911 maleic anhydride grafted polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 claims description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims description 2
- WXCZUWHSJWOTRV-UHFFFAOYSA-N but-1-ene;ethene Chemical compound C=C.CCC=C WXCZUWHSJWOTRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 2
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical group OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 abstract description 5
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 19
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 7
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N Phenol, 2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-, phosphite (3:1) Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1OP(OC=1C(=CC(=CC=1)C(C)(C)C)C(C)(C)C)OC1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1C(C)(C)C JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DUWWHGPELOTTOE-UHFFFAOYSA-N n-(5-chloro-2,4-dimethoxyphenyl)-3-oxobutanamide Chemical compound COC1=CC(OC)=C(NC(=O)CC(C)=O)C=C1Cl DUWWHGPELOTTOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
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
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/9258—Velocity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92704—Temperature
-
- 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
- C08J2353/00—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
-
- 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
- C08K13/04—Ingredients characterised by their shape and organic or inorganic ingredients
-
- 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
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
-
- 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
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/004—Additives being defined by their length
-
- 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
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing 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
- C08K7/10—Silicon-containing compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法，其中聚丙烯复合材料由以下原料按重量百分比组成：聚丙烯45‑84％，超细无机矿粉5‑15％，矿物纤维5‑15％，弹性体增韧剂5‑15％，相容剂1‑2％，稳定剂0.1‑2％，其它添加剂0‑5％。本发明的有益效果为：1、利用超细滑石粉和矿物纤维的协同作用，保持足够韧性的基础上可以进一步提高材料刚性。2、利用矿物纤维与滑石粉的相容性优于传统玻璃纤维填料的特点，最大限度的减少纤维填充造成的韧性下降。3、采用分段加料方式，将矿物纤维从螺杆中部侧喂料口加入，可以进一步提升综合力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。
背景技术
汽车自诞生之日起就在不断的设法减轻自身的重量，从最早的全金属材质，逐渐变为以轻质塑料材质为主。近年来，随着新能源车型和自动驾驶技术的发展，对整车轻量化的要求越来越高，现有传统聚丙烯复合改性材料已经越来越难以满足低密度、薄壁化和高刚性的综合要求。因为密度降低通常会造成刚性的下降，增加零件变形的风险，薄壁零件风险更高，而提高材料刚性一般通过减少弹性体或增加矿物填充等手段，会大量损失冲击性能，或明显增加材料重量，适用性同样不高。
传统的无机矿物填充物包括粉体类的滑石粉、碳酸钙、云母等，以及纤维类的玻璃纤维、碳纤维等，前者的刚韧平衡性较好，尤其是超细的矿粉更具优势，但刚性提升有限；以玻璃纤维为代表的纤维类填料刚性提高明显，但冲击性能损失较大，并容易造成浮纤和翘曲等问题。粉体和纤维协同增强的方法也经常被用于聚丙烯增强改性，但二者形貌和相容性的差异，往往造成综合性能损失较大，很难进一步突破瓶颈。
本发明在行业内常用的增强改性体系的基础上，选用矿物类纤维和超细滑石粉协同改性，利用二者的相容性优于传统玻璃纤维的特点，可以获得更优的综合性能，并保持低密度的特点，同时获得较高的刚性和刚韧平衡点，可以用于汽车及其它行业中有轻量化减重需求的注塑零部件。
发明内容
本发明的目的在于开发一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，用于汽车或其它行业中有轻量化减重需求的注塑部件。
本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：
其中，
所述的聚丙烯为熔体流动速率为5-70g/10min的均聚或共聚丙烯，其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol％。
所述的超细无机矿粉为平均直径为0.5-10um的滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的一种或以上的组合物，优选平均直径1um的滑石粉。
所述的矿物纤维为硅酸铝纤维、硫酸钙纤维、玄武岩纤维、坡缕石纤维、硅灰石纤维、蛭石纤维中的一种或以上的组合物，纤维长度1.0-5.0mm，直径2-20um，优选直径10um的玄武岩纤维。
所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯无规或嵌段共聚物、乙烯-丁烯无规或嵌段共聚物等中的一种以上的组合物,优选乙烯-辛烯嵌段共聚物，熔体流动速率(230℃×2.16kg)为0.5-20g/10min。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主辅抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、抗UV助剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的一种或以上的组合物。
上述矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：
1)按重量配比称取原料；
2)将聚丙烯、超细无机矿粉、矿物纤维、弹性体增韧剂、相容剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区210-220℃，二区210-230℃，三区210-230℃，四区210-230℃，机头210-240℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。
3)另一种优选的方法为：将聚丙烯、超细无机矿粉、相容剂、弹性体增韧剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟制得混合物A，将混合物A从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机，矿物纤维从螺杆中部侧向喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区190-200℃，二区190-210℃，三区190-210℃，四区190-210℃，机头190-220℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。
本发明的优点是：
1、利用超细滑石粉和矿物纤维的协同作用，保持足够韧性的基础上可以进一步提高材料刚性。
2、利用矿物纤维与滑石粉的相容性优于传统玻璃纤维填料的特点，最大限度的减少纤维填充造成的韧性下降。
3、采用分段加料方式，将矿物纤维从螺杆中部侧喂料口加入，可以进一步提升综合力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本发明的范围不受这些实施例的限制，本发明的范围在权利要求书中提出。
在实施例及对比例的复合材料配方中，所用聚丙烯为熔体流动速率(230℃×2.16kg)40-60/10min的嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在4-10mol％范围内。
所用超细无机矿粉为平均直径1um的滑石粉。
所用玄武岩纤维直径10um，平均长度2.0-4.0mm。
所用弹性体为乙烯-辛烯嵌段共聚物。
所用相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所用抗氧剂剂为Ciba公司的Irganox 1010(化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、以及Igrafos168(化学名称为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯)。
实施例1
按重量百分比称取聚丙烯83.5％、滑石粉5％、矿物纤维5％、弹性体5％、相容剂1％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例2
按重量百分比称取聚丙烯78.5％、滑石粉5％、矿物纤维5％、弹性体10％、相容剂1％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例3
按重量百分比称取聚丙烯73.5％、滑石粉5％、矿物纤维5％、弹性体15％、相容剂1％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例4
按重量百分比称取聚丙烯73.5％、滑石粉10％、矿物纤维5％、弹性体10％、相容剂1％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例5
按重量百分比称取聚丙烯68.5％、滑石粉15％、矿物纤维5％、弹性体10％、相容剂1％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例6
按重量百分比称取聚丙烯73.5％、滑石粉5％、矿物纤维10％、弹性体10％、相容剂1％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例7
按重量百分比称取聚丙烯68.5％、滑石粉5％、矿物纤维15％、弹性体10％、相容剂2％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
实施例8
按重量百分比称取聚丙烯78.5％、滑石粉5％、弹性体10％、相容剂1％、Irganox1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，制得混合物A，将混合物A由螺杆主喂料口、矿物纤维5％由螺杆中部侧向喂料口分别加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒；其中螺筒内温度为：一区200℃，二区210℃，三区210℃，四区210℃，机头220℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
对比例
按重量百分比称取聚丙烯79.5％、滑石粉10％、弹性体10％、Irganox 1010为0.3％、Igrafos 168为0.2％，在高速混合器中干混5分钟，再加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,其中螺筒内温度为：一区220℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，机头240℃，双螺杆挤出机转速为400转/分。粒子经干燥后在注射成型机上注射成型制样。
性能评价方式：
样品密度测试按ISO1183-1标准进行；弯曲模量测试按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，速度2mm/min；缺口冲击强度测试按ISO179标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一，测试温度为23℃。
各实施例及对比例配方及性能测试结果见下列各表：
表1实施例1-8及对比例材料配方(重量％)
表2实施例1-8及对比例性能测试结果
对比例为传统滑石粉填充增韧的低密度聚丙烯材料，刚性较低，适用范围较窄。实施例1-3为滑石粉和矿物纤维协同增强的低密度聚丙烯复合材料，其中实施例2综合性能最好。实施例4-7继续增加了滑石粉或矿物纤维的添加量，可以进一步提高材料刚性，但不再拥有低密度的优势，而且材料韧性也会不同程度下降。实施例8在实施例2的基础上，采用分段加料方式，将矿物纤维从中部侧喂料口加入，获得的材料刚性和韧性都有进一步的提高，同时密度不增加，综合性能最优。
Claims (10)
1.一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：由下列重量百分比的原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为熔体流动速率为5-70g/10min的均聚或共聚丙烯，其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-10mol％。
3.根据权利要求1所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的超细无机矿粉为平均直径为0.5-10um的滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的一种或以上的组合物。
4.根据权利要求3所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的超细无机矿粉为平均直径1um的滑石粉。
5.根据权利要求1所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的矿物纤维为硅酸铝纤维、硫酸钙纤维、玄武岩纤维、坡缕石纤维、硅灰石纤维、蛭石纤维中的一种或以上的组合物，纤维长度1.0-5.0mm，直径2-20um。
6.根据权利要求5所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的矿物纤维为直径10um的玄武岩纤维。
7.根据权利要求1所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的弹性体增韧剂为聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯无规或嵌段共聚物、乙烯-丁烯无规或嵌段共聚物等中的一种以上的组合物,优选乙烯-辛烯嵌段共聚物，熔体流动速率(230℃×2.16kg)为0.5-20g/10min。
8.根据权利要求1所述的一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主辅抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂；
所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、抗UV助剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的一种或以上的组合物。
9.权利要求1-8任意之一所述矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
1)按重量配比称取原料；
2)将聚丙烯、超细无机矿粉、矿物纤维、弹性体增韧剂、相容剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区210-220℃，二区210-230℃，三区210-230℃，四区210-230℃，机头210-240℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。
10.权利要求1-8任意之一所述矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
将聚丙烯、超细无机矿粉、相容剂、弹性体增韧剂、稳定剂和其它助剂在高速混合器中干混3-15分钟制得混合物A，将混合物A从螺杆主喂料口加入双螺杆挤出机，矿物纤维从螺杆中部侧向喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区190-200℃，二区190-210℃，三区190-210℃，四区190-210℃，机头190-220℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911316025.1A CN111087740A (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911316025.1A CN111087740A (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111087740A true CN111087740A (zh) | 2020-05-01 |
Family
ID=70395764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911316025.1A Withdrawn CN111087740A (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111087740A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112552605A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-26 | 成都金发科技新材料有限公司 | 一种具有良好皮纹复制能力的聚丙烯复合材料及制备方法 |
| CN113526670A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-10-22 | 浙江沃乐环境科技有限公司 | 一种水处理填料组合物、填料装置及其应用 |
| CN113862814A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-31 | 东华大学 | 一种超细短切玻璃纤维增强聚丙烯共混融纺复合纤维材料及其制备方法 |
| CN114230923A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-25 | 北京玄泽新材料科技有限公司 | 一种混凝土构件用聚丙烯塑料模具及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4603153A (en) * | 1983-06-08 | 1986-07-29 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Glass fiber reinforced resin composition |
| CN101838423A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-09-22 | 南京聚隆科技股份有限公司 | 一种薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN105602179A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-25 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 一种高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN105778297A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-20 | 上海俊尓新材料有限公司 | 用于汽车薄壁保险杠的聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN109467814A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-03-15 | 中山德盛塑料有限公司 | 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN109735006A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-10 | 浙江普利特新材料有限公司 | 一种低光泽、高性能、薄壁化聚丙烯复合材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-12-19 CN CN201911316025.1A patent/CN111087740A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4603153A (en) * | 1983-06-08 | 1986-07-29 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Glass fiber reinforced resin composition |
| CN101838423A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-09-22 | 南京聚隆科技股份有限公司 | 一种薄壁保险杠用改性聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN105602179A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-25 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 一种高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN105778297A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-20 | 上海俊尓新材料有限公司 | 用于汽车薄壁保险杠的聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN109467814A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-03-15 | 中山德盛塑料有限公司 | 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN109735006A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-10 | 浙江普利特新材料有限公司 | 一种低光泽、高性能、薄壁化聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112552605A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-26 | 成都金发科技新材料有限公司 | 一种具有良好皮纹复制能力的聚丙烯复合材料及制备方法 |
| CN112552605B (zh) * | 2020-12-11 | 2024-02-02 | 成都金发科技新材料有限公司 | 一种具有良好皮纹复制能力的聚丙烯复合材料及制备方法 |
| CN113526670A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-10-22 | 浙江沃乐环境科技有限公司 | 一种水处理填料组合物、填料装置及其应用 |
| CN113862814A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-31 | 东华大学 | 一种超细短切玻璃纤维增强聚丙烯共混融纺复合纤维材料及其制备方法 |
| CN114230923A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-25 | 北京玄泽新材料科技有限公司 | 一种混凝土构件用聚丙烯塑料模具及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111087740A (zh) | 一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN103923381B (zh) | 一种高模量、超高抗冲聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN105602179A (zh) | 一种高刚性、低收缩、外观良好的聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| KR100857185B1 (ko) | 섬유강화 폴리프로필렌 수지조성물 | |
| CN102391583B (zh) | 一种抗低温聚丙烯组合物及其制备方法 | |
| CN105542375A (zh) | 一种可用于薄壁化零件注塑的高性能聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| KR20180055018A (ko) | 저비중 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차 내장재용 성형품 | |
| CN103044769A (zh) | 一种高强度、高断裂伸长率聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN102516663A (zh) | 一种高强度、超高韧性聚丙烯纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN104592645A (zh) | 一种低密度、低收缩、高抗冲聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| KR20110076341A (ko) | 폴리올레핀계 복합수지 조성물 | |
| US10538655B2 (en) | Bamboo fibers reinforced polypropylene compositions | |
| 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 | |
| CN114736458B (zh) | 一种耐划伤聚丙烯复合材料及制备方法和应用 | |
| CN109777025A (zh) | 一种高刚性、高韧性、低收缩聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN108546385A (zh) | 一种汽车无缝气囊仪表板用高性能聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN112759845A (zh) | 聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106751353A (zh) | 一种可用于薄壁化注塑件的低密度、高性能聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN114773722A (zh) | 一种聚丙烯材料及其制备方法和应用 | |
| KR20130135519A (ko) | 압출-사출 일체 성형공법을 이용한 직접 유리 장섬유 강화폴리올레핀계 수지 조성물의 제조 방법 | |
| CN112063056B (zh) | 一种良外观玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN108276725A (zh) | 一种超高流动性、高刚性、高抗冲的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法 | |
| KR100918290B1 (ko) | 유동성 및 내 충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물및 이로부터 제조된 폴리프로필렌 성형품 | |
| 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 | |
| KR102187566B1 (ko) | 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 성형품 |
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 | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200501 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |