CN112048124A - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及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,包括:聚丙烯树脂、低等规度聚丙烯树脂、玻璃纤维、相容剂、抗氧剂和极性蜡。本发明通过引入极性蜡,由于其较低的分子量,可较好的迁移到玻纤表面,与相容剂相互配合,既提高了玻纤与树脂间的结合力,又保证了玻纤在聚丙烯中的流动性,从而减少玻纤外露的情况,赋予了聚丙烯材料优异的综合性能;同时又引入低等规度聚丙烯,由于其等规度较低,其结晶效率较低,流动性较好,可以在注塑过程中优先迁移到熔体表面,防止玻纤外露,与极性蜡和相容剂协同改善浮纤效果。
Description
技术领域
本发明属于聚丙烯树脂领域,特别涉及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。
背景技术
聚丙烯树脂属于五大通用塑料,使用量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯,广泛用于汽车,电子电器和家电等行业。为了改善聚丙烯树脂的性能以便适用于各种产品,通常会在聚丙烯树脂添加无机填料如滑石粉、碳酸钙,阻燃剂或者玻纤等,经过共混挤出后,再加工成各类产品。其中,当玻璃纤维填充量过多时,由于玻纤尺寸较大,其表面与聚丙烯材料的结合仅依靠少量的相容剂连接,其作用力较弱。在较大的机械挤出作用下,其结合部位易于脱落,导致玻纤外露;此外,由于聚丙烯材料属于半结晶材料,在其结晶过程就是聚丙烯自身发生有序聚集的过程,玻纤属于外加物质,自然被排斥,因此注塑成型中玻纤外露明显,导致制件外观较差,无法应用到对外观要求较高的产品中,严重制约其应用。
中国专利文献CN105837941B公开了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。其特点主要是采用高熔体强度聚丙烯包裹玻纤,防止玻纤外露;中国专利文献CN109233084A公开了一种防浮纤、综合性能优异的玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法,其特点主要是利用聚丁烯的低熔点,高剪切变稀性、流动性,可以使先一步到达模具表面,对玻纤起到包覆的效果,改善浮纤现象。上述专利虽然防止玻纤外露但是同时产品的力学性能受到了影响,影响了材料实际应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供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,减少玻纤外露的同时赋予了聚丙烯材料优异的综合性能。
本发明提供了一种表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料,按重量份数,包括如下组分:
所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的至少一种。
所述低等规度聚丙烯树脂为等规度为30-60的茂金属聚丙烯。
所述玻璃纤维为直径10-16um的无碱连续玻纤。
所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐和乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐中的至少一种。
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂;其中,主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂,辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
所述受阻酚类抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯(抗氧剂1076)、2,6-二叔丁基-4甲基苯酚(抗氧剂264)中的至少一种。所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯酯)(抗氧剂168),亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三异癸酯,季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的至少一种。
所述极性蜡为马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯蜡中的至少一种。
本发明还提供了一种表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法,包括:
按配比,将除玻璃纤维外的原料混合后加入到双螺杆挤出机中,将玻璃纤维从侧料口加入,经双螺杆挤出机挤出、水冷后切粒,即得表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料。
所述双螺杆挤出机的参数为:温度160-230℃,转速400-500rpm,真空度-0.04--0.08MPa。
本发明还提供了一种表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料的应用。
有益效果
(1)本发明通过引入极性蜡,由于其较低的分子量,可较好的迁移到玻纤表面,与相容剂相互配合,既提高了玻纤与树脂间的结合力,又保证了玻纤在聚丙烯中的流动性,从而减少玻纤外露的情况,赋予了聚丙烯材料优异的综合性能;
(2)本发明中使用的低等规度聚丙烯由于其等规度较低,其结晶效率较低,流动性较好,可以在注塑过程中优先迁移到熔体表面,防止玻纤外露,由于其结构与聚丙烯极为相似,与聚丙烯具有很好的相容性;相比于聚丁烯,其对产品的力学性能影响更小,浮纤改善效果更佳;同时,与极性蜡和相容剂具有协同改善浮纤效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
原料来源:
实施例1
将55份均聚聚丙烯、10份低等规度聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.5份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
实施例2
将35份均聚聚丙烯、30份低等规度聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.5份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
实施例3
将55份均聚聚丙烯、10份低等规度聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和1份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
实施例4
将55份均聚聚丙烯、10份低等规度聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.1份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
实施例5
将52份均聚聚丙烯、10份低等规度聚丙烯、8份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.1份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例1
将55份均聚聚丙烯、10份低等规度聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例2
将55份均聚聚丙烯、15份低等规度聚丙烯、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.5份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例3
将65份均聚聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.5份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例4
将65份均聚聚丙烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例5
将55份均聚聚丙烯、15份低等规度聚丙烯、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例6
将70份均聚聚丙烯、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168和0.5份马来酸酐接枝聚乙烯蜡依次投入高混机中混合后加入挤出机中,然后将30份无碱连续玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
对比例7
将55份均聚聚丙烯、10份聚丁烯、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168依次投入高混机中混合后加入挤出机,然后将30份玻纤从侧喂料口加入,经挤出机挤出、水冷后切粒。其中,挤出机的加工温度由下料口到模口依次为160℃、190℃、230℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、220℃、230℃,主机转速为450rpm,真空度为-0.05MPa。
将实施例和对比例的料粒注塑成GB力学样条,按GB/T1040,GB/T1843,GB/T9341测试拉伸,冲击和弯曲性能;将料粒添加1%黑种后注塑成色板,利用玻纤不着色的特点,将色板制成黑白图形,计算出白色区域所占比例,用于表征浮纤的情况。测试结果见下表:
由实施例1-5和对比例1的实验结果可以看到,添加极性蜡后浮纤效果明显改善,缺口冲击强度进一步提升。由对比例2的实验结果可以看到,不加入相容剂时材料的拉伸强度会显著降低,虽然浮纤有一定程度的改善。由对比例3的实验结果可以看到,不加入低等规度聚丙烯树脂时浮纤还是比较严重。由对比例4的实验结果可以看到,当不添加低等规度聚丙烯树脂和极性蜡时,材料具有明显浮纤。由对比例5的实验结果可以看到,不加入相容剂和极性蜡时材料的力学性能显著降低,且浮纤问题改善不明显。由对比例6的实验结果可以看到,不加入低等规度聚丙烯树脂和相容剂时材料的力学性能偏低且浮纤问题很严重。由对比例7的实验结果可以看到,相对于加入聚丁烯,本发明不仅具备良好的浮纤改善效果,同时具有更优异的综合性能。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料,其特征在于:所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯材料,其特征在于:所述低等规度聚丙烯树脂为等规度为30-60的茂金属聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯材料,其特征在于:所述玻璃纤维为直径10-16um的无碱连续玻纤。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯材料,其特征在于:所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐和乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯材料,其特征在于:所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂;其中,主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂,辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯材料,其特征在于:所述极性蜡为马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯蜡中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述的表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法,包括:
按配比,将除玻璃纤维外的原料混合后加入到双螺杆挤出机中,将玻璃纤维从侧料口加入,经双螺杆挤出机挤出、水冷后切粒,即得表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于:所述双螺杆挤出机的参数为:温度160-230℃,转速400-500rpm,真空度-0.1--0.01MPa。
10.一种如权利要求1所述的表面低浮纤的玻璃纤维增强聚丙烯材料的应用。
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