CN112194846B - 一种聚烯烃材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚烯烃材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚烯烃材料及其制备方法和应用，包括组分：聚烯烃树脂15‑95份；增强纤维5‑60份；相容剂0.5‑10份；中空莫来石微球5‑60份。本发明通过在聚烯烃材料中添加增强纤维和中空莫来石微球，二者协同增效，不仅可以显著降低材料的密度，提高材料的透波性能，同时能提高材料的强度和耐热性，使制备得到的聚烯烃材料兼具高耐热、高强度、低密度和高透波的优点。

Description

一种聚烯烃材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚烯烃材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚烯烃材料由于原料丰富、价格低廉、容易加工成型、综合性能优良等特点，在现实生活中应用最为广泛。
目前，常规聚烯烃的增强方法主要是使用玻纤作为增强介质，利用玻纤的高强度高刚性提高产品强度和耐热性能。但是采用这种方法，加入玻纤后的玻纤增强聚烯烃存在密度高，透波性能（介电常数和介电损耗大）差，韧性不好等缺陷，无法在对重量或者透波性能要求高的场合使用。为改善聚烯烃材料的透波性能，有研究采用加入低介电玻纤或者石英纤维的方法，该方法虽然能做到较好的透波性能，但是同样存在密度大，成本高等缺陷。
因此，研究一种兼具高耐热、高强度、低密度和高透波的聚烯烃材料具有较好的市场前景。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种聚烯烃材料，该材料兼具高耐热、高强度、低密度和高透波的优点。
本发明的另一目的在于提供上述聚烯烃材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚烯烃材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：
聚烯烃树脂 15-95份；
增强纤维 5-60份；
相容剂 0.5-10份；
中空莫来石微球 5-60份。
优选的，所述聚烯烃树脂选自聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯中的一种或几种的混合。
优选的，所述相容剂为极性单体与聚烯烃的接枝聚合物，其中极性单体选自马来酸酐、
丙烯酸、丙烯酸酯类衍生物中的一种或几种的混合物，聚烯烃选自聚丙烯、聚乙烯中的一种或两种的混合。
优选的，所述增强纤维选自玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维中的一种或几种的混合，优选玻璃纤维，所述玻璃纤维的平均直径为5-20μm。
本发明所述中空莫来石微球内含空气，透波能力强，密度低，轻量化，硬度比玻璃大，耐压性更强。优选的，所述中空莫来石微球的粒径D50为10-50微米，优选15-30微米，密度为0.2-0.9g/cm3,优选0.3-0.5g/cm3,承压5000PSI-50000PSI，优选10000-30000PSI；如果承压太差，在挤出过程中容易碎掉，本发明所述的承压是指中空莫来石微球的抗压强度，采用水等静压检测法测试得到。优选的，所述增强纤维与中空莫来石微球的质量比为1:5-5:1，优选为1:2-2:1。
本发明还提供了上述聚烯烃材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比，将聚烯烃树脂和相容剂混合，加入挤出机的主喂料系统，同时将增强纤维和中空莫来石微球加入侧喂系统，所有组分通过挤出机混合挤出造粒即得聚烯烃材料。
本发明还提供了上述聚烯烃材料在家用电器、汽车或通讯领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在聚烯烃材料中添加增强纤维和中空莫来石微球，二者协同增效，不仅可以显著降低材料的密度，提高材料的透波性能，同时能提高材料的强度和耐热性，使制备得到的聚烯烃材料密度小于1.0g/cm3，甚至低于0.9 g/cm3，介电常数小于2.6；介电损耗小于0.005，热变形温度大于100度，兼具高耐热、高强度、低密度和高透波的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所用的原料均来源于市购，现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚丙烯树脂：PP SP179；
聚乙烯树脂：HDPE 5000S；
相容剂：PP-g-MAH、HDPE-g-MAH；
增强纤维：
玻璃纤维1，平均直径为10μm；
玻璃纤维2，平均直径为22μm；
玄武岩纤维、石英纤维，市购；
中空莫来石微球1：粒径30微米，密度0.3g/cm3，承压 15000PSI；
中空莫来石微球2：粒径15微米，密度0.6g/cm3，承压 25000PSI；
相关性能的测试标准或方法如下：
密度：按照ISO1183标准测试；
介电常数和介电损耗：按照GB12636测试频率：10GHz；
弯曲强度：按照ISO178测试；
热变形温度：ISO75-2测试，测试条件1.82MPa。
实施例1-7与对比例1-3：
按表1配比，将聚烯烃树脂和相容剂混合，加入挤出机的主喂料系统，同时将增强纤维和中空莫来石微球加入侧喂系统，所有组分通过挤出机混合挤出造粒即得聚烯烃材料。测试结果如表1所示。
表1实施例和对比例中各组分配比（重量份）
Figure 878720DEST_PATH_IMAGE002
续表1：
Figure 218696DEST_PATH_IMAGE004
由对比例1看出，只添加增强纤维，虽然材料的强度显著提高，但其密度较大，透波性能较差。对比例3中，只添加中空莫来石微球，虽然其密度下降和透波性能显著提高，但其强度较差。对比例2中，当增强纤维和中空莫来石微球的配比不在优选范围内时，材料也难以兼具高耐热、高强度、低密度和高透波的特点。由此看出，本发明通过聚烯烃材料中添加增强纤维和中空莫来石微球，二者具有协同增效作用，不仅可以显著降低材料的密度，提高材料的透波性能，同时能提高材料的强度和耐热性，使材料兼具高耐热、高强度、低密度和高透波的优点。

Claims (8)

1.一种聚烯烃材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：
聚烯烃树脂 15-95份；
增强纤维 5-60份；
相容剂 0.5-10份；
中空莫来石微球 5-60份；
所述中空莫来石微球的粒径D50为15-30微米，密度为0.3-0.5g/cm3，承压10000-30000PSI；
所述增强纤维与中空莫来石微球的质量比为1:5-5:1。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，其特征在于，所述聚烯烃树脂选自聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述相容剂为极性单体与聚烯烃的接枝聚合物，其中极性单体选自马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯类衍生物中的一种或几种的混合物，所述聚烯烃选自聚丙烯、聚乙烯中的一种或两种的混合。
4.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述增强纤维选自玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维中的一种或几种的混合。
5.根据权利要求4所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维，所述玻璃纤维的平均直径为5-20μm。
6.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述增强纤维与中空莫来石微球的质量比为1:2-2:1。
7.根据权利要求1-6任一项所述的聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按配比，将聚烯烃树脂和相容剂混合，加入挤出机的主喂料系统，同时将增强纤维和中空莫来石微球加入侧喂系统，所有组分通过挤出机混合挤出造粒即得聚烯烃材料。
8.根据权利要求1-6任一项所述的聚烯烃材料在家用电器、汽车或通讯领域中的应用。
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