CN112552595A - 一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，包括：聚丙烯、界面改性剂A、界面改性剂B、玻璃纤维和增韧剂。本发明通过增韧剂和玻璃纤维的复配，使得聚丙烯材料在保持超高的拉伸强度同时，韧性也有很大幅度的提升，材料性能基本超过长玻纤增强PP的性能，可以实现与之替换，可以广泛运用于汽车、家电等重大行业中。

Description

一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯材料具有非常广泛的应用市场，除了本身具有很强的可塑性，价格便宜之外，也有因为聚丙烯通过改性之后，具有不同要求的性能。自从短玻纤增强聚丙烯的技术出现以来，针对其性能提升的技术也在不停地发展，但是最终都难以逾越其瓶颈。因此，在此基础上开发了长玻纤增强PP的技术方案，使之性能得到大幅度的提升，不过长玻纤在运用的过程中，面临加工不稳定、分散不均匀，性能不稳定的现象，在模具结构上需要特殊处理，另外长玻纤增强PP因其生产工艺的影响，产量得不到大幅度的提升。种种原因的影响，迫切需要开发一种高强度高韧性的玻纤增强聚丙烯材料，使得可以弥补长玻纤增强PP的缺陷，在应用上得到大幅度的推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，该材料在保持超高的拉伸强度同时，韧性也有很大幅度的提升，材料性能基本超过长玻纤增强PP的性能，可以实现与之替换，可以广泛运用于汽车、家电等重大行业中。
本发明提供了一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料，按重量百分比，包括如下组分：
Figure BDA0002830163780000011
所述聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16kg条件下熔融指数10-20g/10min。
所述界面改性剂A为三元乙丙橡胶。
所述界面改性剂B为聚乙烯接枝马来酸酐，质量接枝率为0.6％-1.2％。
本发明提供了一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括：
(1)按配比，将增韧剂与界面改性剂B混合加入密炼机熔融密炼，经过单螺杆压缩，通过喷丝板喷丝在玻璃纤维上，经过水冷却萃取后，通过烘箱加热牵引，最后经过切粒机切粒；
(2)按配比，将聚丙烯和界面改性剂A加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，上述经过处理的玻璃纤维侧喂，得到高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料；其中，挤出温度为210℃-250℃。
所述步骤(1)中的熔融密炼温度为160℃-180℃。
所述步骤(1)中的烘箱温度为130℃-140℃。
所述步骤(2)中的双螺杆挤出机长径比为36-40:1。
本发明提供了一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料在汽车或家电中的应用。
有益效果
本发明通过增韧剂和玻璃纤维的复配，使得聚丙烯材料在保持超高的拉伸强度同时，韧性也有很大幅度的提升，材料性能基本超过长玻纤增强PP的性能，可以实现与之替换；同时，引入两种不同的界面改性剂改善原料之间的相容性，使得材料性能进一步提高，可以广泛运用于汽车、家电等重大行业中。
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。
实施例和对比例选用原料：
聚丙烯：SV30G，中海壳牌；
三元乙丙橡胶：EPDM 1703P，美国Exxon；
聚乙烯接枝马来酸酐：质量接枝率为0.6％-1.2％，HAD-14，南海柏晨；
玻璃纤维：ECS13-4.5-T438H，泰山玻纤；
超高分子量聚乙烯：UHMWPE PM20，三井化学。
制备方法包括：
(1)按配比，将超高分子量聚乙烯与三元乙丙橡胶混合加入密炼机于160℃熔融密炼，经过单螺杆压缩，通过喷丝板喷丝在玻璃纤维上，经过水冷却萃取后，通过130℃烘箱加热牵引，最后经过切粒机切粒；
(2)按配比，将聚丙烯和界面改性剂A加入长径比为36～40:1的双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，上述经过处理的玻璃纤维侧喂，得到高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料；其中，挤出温度按本领域常规设置为210℃-250℃。
产品性能测试方法如下：
拉伸强度，按照ISO 527标准进行测试，测试速度10mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度，按照ISO 180标准进行测试；
弯曲强度，按照ISO 178标准进行测试，测试速度2mm/min。
表1实施例和对比例的原料配比和性能测试结果
Figure BDA0002830163780000031
由实施例1和对比例1对比可知，通过增韧剂和玻璃纤维的复配，使得聚丙烯材料在保持超高的拉伸强度同时，韧性也有很大幅度的提升，材料性能基本超过长玻纤增强PP的性能，可以实现与之替换。由实施例1和对比例2对比可知，引入两种不同的界面改性剂改善原料之间的相容性，使得材料性能进一步提高。实施例1-7的材料具备优异的综合性能，可以广泛运用于汽车、家电等重大行业中。

Claims (9)

1.一种高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：按重量百分比，包括如下组分：
Figure FDA0002830163770000011
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16kg条件下熔融指数10-20g/10min。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述界面改性剂A为三元乙丙橡胶。
4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述界面改性剂B为聚乙烯接枝马来酸酐，质量接枝率为0.6％-1.2％。
5.一种如权利要求1所述的高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括：
(1)按配比，将增韧剂与界面改性剂B混合加入密炼机熔融密炼，经过单螺杆压缩，通过喷丝板喷丝在玻璃纤维上，经过水冷却萃取后，通过烘箱加热牵引，最后经过切粒机切粒；
(2)按配比，将聚丙烯和界面改性剂A加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，上述经过处理的玻璃纤维侧喂，得到高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料；其中，挤出温度为210℃-250℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的熔融密炼温度为160℃-180℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的烘箱温度为130℃-140℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的双螺杆挤出机长径比为36-40:1。
9.一种如权利要求1所述的高强度高韧性玻纤增强聚丙烯材料在汽车或家电中的应用。
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