CN112457584A - 一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法,其配方是由以下组分按重量份比制备：片层状材料5～15份，常规聚丙烯树脂35～65份、玻璃纤维20～30份、相容剂1～3份、炭黑母粒1～2份、抗氧剂0.5～1.5份，耐光照助剂0.5～1.5份。本发明制备的长玻纤增强聚丙烯复合材料与市面上常见的同牌号长玻纤增强材料相比，其基础原料包含一定的层状复合材料，由于层状材料特有的物理吸附特性及层状结构特点，既降低了长玻纤增强材料生产及后续使用过程中气味VOC等散发问题，同时具有较好的润滑性。最终产品不仅具有散发性能优异，易脱模，同时保持较高的物性，可以广泛应用于汽车材料，市政工程等领域。

Description

一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，特别是一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。材料适用于制造汽车外观部件，电器配件，市政工程用品等。
背景技术
随着以塑代钢，降低总重达到节能环保理念的逐渐深入，越来越多的金属制件开始被高性能的树脂产品取代。增强聚丙烯具有较高的拉伸、弯曲强度和模量，有助于实现塑料在汽车工业承载部件上的广泛应用，也利于企业降低能耗与成本，提升效益的目标。因此，近年来增强聚丙烯材料广泛应用于汽车领域、家电等领域等。
传统长玻纤材料用于増强聚丙烯材料有着一些缺陷需要继续完善。虽然具有优秀的性能，但是其生产成本一直处于高位，同时由于其材料本身的特性所决定，在生产过程及后续的使用过程中往往具有一定程度的刺激性气味。这些不足就使得近年来改善气味成为长玻纤增强聚丙烯材料的主要关注点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有内饰用长玻纤增强聚丙烯材料生产及后续使用时造成的气味不良及VOC性能超标，提供一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料：
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，包含片层状材料5～15份，常规聚丙烯树脂35～65份、玻璃纤维20～30份、相容剂1～3份、炭黑母粒1～2份、抗氧剂0.5～1.5份，耐光照助剂0.5～1.5份。
所述的片层状材料为镁铝水滑石，蒙脱石，高岭石中的至少一种。
所述的常规聚丙烯基料为高流动性PP，其MFR≥65。
所述的玻纤纤维为高模量无碱玻璃纤维：单丝直径10-17μm，900tex-2400tex。
所述的相容剂为低气味低散发马来酸酐接枝PP,硅烷偶联剂及丙烯酸接枝PP中的至少一种。
所述的抗氧剂为通用型168，619F，1010，1076中的至少一种。
所述的光稳定剂为选用的光稳定剂选自水杨酸对辛基苯基酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯中的至少一种。
上述新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将层状材料粉料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空系统。
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒及香精按比例高速混合搅拌。
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气系统。
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
在本发明长玻纤增强聚丙烯材料的生产过程中，从企业的生产要求出发，选择层状材料作为生产的主要原料之一，有效的提高了长玻纤增强材料的散发性能。片状材料一方面具有独特的片层结构有利于层间滑动，对塑料注塑后脱离模具有一定的润混作用，另一方面由于层间的空袭对气味及小分子有吸附及固话作用，可以有效降低气味小分子的散发能力，同时对VOC检测中涉及到的小分子也能有效的降低其浓度。以低碳环保概念为指导，在保证产品性能复合常见材料标准的前提下，添加了层状材料的长玻纤增强聚丙烯产品通过调节生产工艺提高了玻纤的浸渍效果，避免玻纤受损同时有效提高了生产的增强聚丙烯产品的力学性能。
具体实施方式
以下结合实施来进一步解释本发明内容，但实施例并不对本发明做任何形式的限制。
本发明比较例和实施例所含成分组成及其质量百分比含量见下表1表一，实施例及对比例配方组成及含量
原料配比 实例1 实例2 实例3 对比例1 对比例2
层状材料粉料 10 15 15 0 0
常规聚丙烯 67 62 52 77 67
长玻璃纤维 20 20 30 20 30
相容剂 2 2 2 2 2
光稳定剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
抗氧剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
根据上表实施例制备步骤：
(1)将片状材料，常规聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂等按比例高速混合搅拌。
(2)将步骤(1)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气系统。
(3)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(4)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
根据表1对比例制备方式：
(1)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂及炭黑母粒按比例高速混合搅拌。
(2)将步骤(1)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气系统。
(3)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(4)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
本发明的测试方法及检测标准参照吉利汽车材料标准QJLY J7111001A，TVOC测试方法为标准所规定的10L袋式法，气味评定方法为吉利10级评定法。本发明实例和对比例性能检测结果如下表2：
表2实施例和比较例性能检测结果
Figure BDA0002807757580000061
从表格可以看出，与常规生产方式生产的长玻纤增强聚丙烯材料相比，利用层状材料复合成产的产品在力学性能相差并不大，可以满足常见的主机厂材料标准。通过层状材料本身的结构特性，对产品接枝物残留小分子及生产过程中产生的原料小分子进行抑制可以有效的提高产品的气味等级。同过不同玻纤含量样品进行对比可以看出，加入层状材料后散发水平都得到了明显的下降，这为后续材料散发性能优化拓展应用领域都有很大帮助。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：以重量份计，包含片层状材料5～15份，常规聚丙烯树脂35～65份、玻璃纤维20～30份、相容剂1～3份、炭黑母粒1～2份、抗氧剂0.5～1.5份，耐光照助剂0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的片层状材料为镁铝水滑石，蒙脱石，高岭石中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的常规聚丙烯基料为高流动性PP，其MFR≥65。
4.根据权利要求1所述的一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的玻纤纤维为高模量无碱玻璃纤维：单丝直径10-17μm，900tex-2400tex。
5.根据权利要求1所述的一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为低气味低散发马来酸酐接枝PP,硅烷偶联剂及丙烯酸接枝PP中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为通用型168，619F，1010，1076中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂为选用的光稳定剂选自水杨酸对辛基苯基酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯中的至少一种。
8.根据权利要求1-7任意之一所述新型层状材料复合长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将层状材料粉料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空系统；
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒及香精按比例高速混合搅拌；
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气系统；
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散；
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
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