CN111363237A - 耐水解聚丙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水解聚丙烯复合材料,其包括以下重量百分比含量的各组分：聚丙烯：30％‑70％，聚乙烯：5％‑15％，玻璃纤维：15％‑50％，相容剂：1.0％‑10％，表面改性剂：0.5％‑3.0％，抗氧剂：0.1％‑1.0％。本发明采用均聚丙烯作为基体，经硅烷改性的单丝直径在一定范围内的玻璃纤维，控制相容剂的马来酸酐接枝率，使得玻纤与树脂有更好的结合力，提升材料的机械强度和抵抗水侵蚀能力。利用本发明制备的材料具有优异的力学性能和耐水解性，在95℃下的1000h水煮后拉伸强度保持率大于92％，性能稳定性好，可用于洗衣机机筒等长期处于湿热环境下的部件。

Description

耐水解聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯材料，特别是涉及一种玻纤增强聚丙烯复合材料，应用于集合物复合材料技术领域。
背景技术
聚丙烯是一种容易加工、比强度高且价格低廉的复合材料，被广泛的应用于家电、汽车、电子等领域。由于玻纤与聚丙烯极性差异较大，玻纤增强聚丙烯材料在长期热、水、氧、酸、碱等恶劣环境下的稳定性较差，在长期热水接触环境下，性能劣化严重，这使得玻纤增强聚丙烯复合材料的应用受到极大的限制。洗衣机的缸体材料直接影响洗衣机的性能和寿命，缸体材料主要有三种：镀瓷钢桶、塑料和不锈钢。塑料缸体具有易生产、成本低和可回收等优点。但是由于缸体材料需要在较高转速、温度和湿度下工作，对材料耐水解强度保持提出较高的要求。常规聚丙烯材料很难满足这一领域的应用。
中国发明专利CN201610607013.4公开了一种聚丙烯复合材料，其用长玻纤混含有氟聚物的聚丙烯材料，其可以实现一定的强度和耐水解性，但是其长玻纤含量控制不均匀，造成性能不稳定，而且氟聚物成本较高。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种耐水解聚丙烯复合材料，是一种玻纤增强聚丙烯复合材料，具有优异力学性能与耐水解性，成本低，在95℃热水条件下服役1000h后的拉伸强度保持率不低于92％，性能稳定性好，满足用于洗衣机机筒等长期处于湿热环境下的部件的性能要求。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐水解聚丙烯复合材料，包括以下重量百分比含量的各组分：
聚丙烯：30-70％；
聚乙烯：5-15％；
玻璃纤维：15-50％；
相容剂：1-10％；
表面改性剂：0.5-3.0％；
抗氧剂：0.1-1.0％。
作为本发明优选的技术方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯，其熔融指数为1g/10min～5g/10min，用DSC测试方法，熔点为167-171℃。选择熔指范围是1g/10min～5g/10min的均聚丙烯作为基体，减少耐水解聚丙烯复合材料的制备难度，易于制备，成本低。
作为本发明优选的技术方案，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯(LLDPE)，用DSC测试方法，熔点为105-115℃。本发明选择更低熔点的线性低密度聚乙烯，不仅可以提升材料自身的抗冲击强度，本发明者发现一定含量的聚乙烯的加入可以，使得熔体强度更加稳定，结晶更为充分，提升熔接线强度，消除缩痕等不良外观。
作为本发明优选的技术方案，所述玻璃纤维为经硅烷处理的无碱短切玻璃纤维，纤维单丝直径7-17μm。进一步优选玻璃纤维的纤维单丝直径7-10μm。采用经硅烷改性的单丝直径在一定范围内的玻璃纤维，使得玻纤与树脂有更好的结合力，提升材料的机械强度和抵抗水侵蚀能力。
作为本发明优选的技术方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐接枝率为0.5％-1.5％。控制相容剂的马来酸酐接枝率，进而使得玻纤与树脂有更好的结合力，提升材料的机械强度和抵抗水侵蚀能力。
作为本发明优选的技术方案，所述表面改性剂为硅油，其闪点不低于350℃。选择硅油作为表面改性剂，由于其具有较低的表面能，在材料成型过程中，其会迁移到表面形成一层致密的隔水层，阻隔了水的热侵蚀。
作为本发明优选的技术方案，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂复合体系。进一步优选抗氧剂采用S9228和1098按1:1复配的助剂。选择S9228和1098作为抗氧剂复配使用，不仅具有较好的耐水解性能，还可以有效防止聚丙烯材料长期热环境下的降解作用。
作为本发明优选的技术方案，耐水解聚丙烯复合材料包括以下重量百分比含量的各组分：
聚丙烯：50.6-68.1％；
聚乙烯：3-8％；
玻璃纤维：20-40％；
相容剂：1-7％；
表面改性剂：0.5-1.0％；
抗氧剂：0.4-1.0％。
对组分进行控制，使本发明耐水解聚丙烯复合材料的拉伸强度(23℃)、冲击强度(23℃)、拉伸强度经热水95℃1000小时保持率性质表现突出，可更好地满足用于长期处于湿热环境下的结构性材料的要求。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明耐水解聚丙烯复合材料是一种性能优异，耐水解性良好的耐水解聚丙烯复合材料，利用本发明制备的材料具有优异的力学性能和耐水解性，95℃1000小时水煮后拉伸强度保持率超过92％，可用于长期处于湿热环境下的结构性材料；
2.本发明采用聚丙烯和聚乙烯复合聚合物树脂材料基体，辅以短切玻璃纤维，形成玻璃纤维-聚丙烯和聚乙烯复合聚合物树脂的复合物材料；本发明选择熔指范围是1g/10min～5g/10min的均聚丙烯作为基体，经硅烷改性的单丝直径在一定范围内的玻璃纤维，控制相容剂的马来酸酐接枝率，使得玻纤与树脂有更好的结合力，提升材料的机械强度和抵抗水侵蚀能力。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例：
在本实施例中，一种耐水解聚丙烯复合材料，包括以下重量百分比含量的各组分参见表1。本实施例1～实施例5一种耐水解聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
按照表1中实施例1～实施例5的组分及含量进行备料，其中聚丙烯为均聚聚丙烯，熔融指数为1g/10min～5g/10min；聚乙烯为LLDPE，熔点105-115℃；玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，玻纤单丝直径为7μm。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；表面改性剂为硅油；抗氧剂为S9228与1098按比重1:1复配而成，挤出造粒。
对比例：
除非特别说明，对比例1-4使用的原料与实施例相同，对比例3聚丙烯为均聚聚丙烯，熔融指数为30g/10min；对比例2中，玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，玻纤单丝直径为17μm。对比例4抗氧剂为168与1010按比重1:1复配而成，挤出造粒。
表1.本发明实施例和度比例的组分配比对比表。
Figure BDA0002397794750000031
上述实施例和对比例制备的材料按ISO标准测试机械性能，并将对应的注塑样品在95℃1000小时水煮后测试力学性能。
表2..本发明实施例和度比例聚丙烯基材料的性能对比表。
Figure BDA0002397794750000041
由表2可知：与对比例相比，按实施例制备的耐水解聚丙烯复合材料具有较高的力学性能，且水煮后性能稳定性较强，特别适用于洗衣机机筒等对水热条件较为苛刻的家电领域。总之，利用本发明制备的材料具有优异的力学性能和耐水解性，在95℃和1000h水煮后拉伸强度保持率大于92％，性能稳定性好，可用于洗衣机机筒等长期处于湿热环境下的部件。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明利用有机高分子材料降低钙钛矿探测器暗电流的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量百分比含量的各组分：
聚丙烯：30-70％；
聚乙烯：5-15％；
玻璃纤维：15-50％；
相容剂：1-10％；
表面改性剂：0.5-3.0％；
抗氧剂：0.1-1.0％。
2.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯，其熔融指数为1g/10min～5g/10min，用DSC测试方法，熔点为167-171℃。
3.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯(LLDPE)，用DSC测试方法，熔点为105-115℃。
4.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为经硅烷处理的无碱短切玻璃纤维，纤维单丝直径7-17μm。
5.根据权利要求4所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维的纤维单丝直径7-10μm。
6.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐接枝率为0.5％-1.5％。
7.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述表面改性剂为硅油，其闪点不低于350℃。
8.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂复合体系。
9.根据权利要求8所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂采用S9228和1098按1:1复配的助剂。
10.根据权利要求1所述耐水解聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下重量百分比含量的各组分：
聚丙烯：50.6-68.1％；
聚乙烯：3-8％；
玻璃纤维：20-40％；
相容剂：1-7％；
表面改性剂：0.5-1.0％；
抗氧剂：0.4-1.0％。
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