CN112592534B - 一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将聚丙烯、冲击改性剂、相容剂、脱模剂、抗氧剂通过混合机混匀，将混合均匀的物料喂入双螺杆挤出机的主喂料口喂入，经过螺杆的输送、熔融塑化与强剪切混练后成为熔融均化的流体状组合物，所述同向双螺杆挤出机的主机螺杆转速为大于等于800rmp；S2.将玻璃纤维通过非啮合型同向双螺杆侧喂料机从主机的中段喂入侧喂料口，玻纤与上游段的流体状组合物共同再次经过剪切、混炼与分散、定量挤出塑型后加工得到组合物，所述侧喂料机螺杆转速大于等于400rpm。该制备方法能够提高生产效率且保持优异的力学性能和高刚性，拉伸强度大于100MPa，冲击强度大于40KJ/m2，生产效率大于600Kg/H。

Description

一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯高分子材料，更具体地，涉及一种增韧增强聚丙烯材料制备方法。
背景技术
聚丙烯通过玻纤增强改性后具有优良的高刚性、耐久性和耐蠕变性等性能，甚至部分性能可达到工程塑料等级，而且成本低、易成型等特点使得其在电子电器、车用材料市场中竞争力日趋增强，尤其在汽车工业应用中越来越广泛。但在许多情况下，玻纤增强聚丙烯复合材料通过注塑成型制件时存在着一些问题：玻纤增强聚丙烯提高复合材料的刚性同时，脆性相应地也会增加导致抗冲击性能降低；由高刚性的制件过度贴附着模具等引起的脱模难，造成结构复杂的成型件的顶出困难与不良品率高，严重阻碍生产效率的提高。
但是目前通过提高挤出机螺杆的高转速来提升生产效率，又会将玻璃纤维剪切的很短导致产品力学性能严重降低。
中国专利(CN103571040A)公开了一种高强、高韧、高刚的聚丙烯复合材料及其制备方法，虽然该方法制备的聚丙烯组合物具有简支梁缺口冲击强度10KJ/m2，拉伸强度75MPa，弯曲强度89MPa，但是其制备的产品不能用于结构复杂的成型件，且该方案采用低转速运转，生产效率低。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的制备方法生产效率低，脱模困难以及高生产效率与力学性能不能同时保证的缺陷，提供一种高速下生产增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将聚丙烯、冲击改性剂、相容剂、脱模剂、抗氧剂通过混合机混匀，将混合均匀的物料喂入双螺杆挤出机的主喂料口，所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为大于等于800rmp；
S2.将玻璃纤维通过非啮合型同向双螺杆侧喂料机从主机的中段喂入侧喂料口，经过熔融、混炼、挤出、后加工得到组合物，所述侧喂料机螺杆转速大于等于400rpm；
所述主喂料口与排气口之间的螺杆元件包括输送型螺纹块、45度三头捏合块、二头捏合块；且至少采用2组45度三头捏合块，所述排气口与侧喂料口之间包括输送型螺纹块、齿形盘螺纹元件、二头捏合块；且至少采用1对齿形盘螺纹元件；所述侧喂料口与真空段包括输送型螺纹块、非啮合拉伸型螺纹元件、二头捏合块；且至少采用1对非啮合拉伸型螺纹元件。
所述主喂料口与排气口之间的螺杆元件依次为：输送型螺纹块、二头捏合块、转换螺纹块、45度三头捏合块、反向螺旋捏合块、二头的输送螺纹块，采用上述方式连接的效果更好。
一般地，对于增韧增强聚丙烯的挤出螺杆长度选择为螺杆直径的40～48倍，这样可以很好的满足产品性能与产能的平衡，同向螺杆挤出机的螺杆设计由不同类型与数量的螺纹块有序组成，不同的物料在挤出过程中对各个功能的要求不同，需要与之相应的局部螺杆构型来实现，根据不同的功能常分为：①输送与熔融塑化段，一般为主喂料口到第一个自然排气口，长度一般选择为挤出螺杆直径的12倍，该段一般采用大导程的输送螺纹块与双头的啮合剪切块；②自然排气段，长度为挤出螺杆直径的4～6倍，该部分对上游熔融塑化后的熔体中夹杂的气体及小分子通过气体浓度的扩散原理进行自然排气，该段一般采用大导程的输送型螺纹块；③二次喂料与输送段，该段长度一般为挤出螺杆直径的6～8倍，通过相应的螺杆构型实现对在主机螺杆中进行二次加料与输送，该段一般采用不同导程的输送型螺纹块；④二次剪切分散与混练段，该段长度一般为挤出螺杆直径的8倍，二次加入的物料通过主机螺杆的剪切混练，可以均匀的分散于上游来料中，通过主机螺杆的分散与混练功能，二次喂入的物料与上游端的组合物可以形成均匀的且很强的界面力，该段一般采用不同导程输送型螺纹块及剪切强度不同的双头啮合型剪切块；⑤强制脱挥段，长度一般为挤出螺杆直径的4～6倍，该段一般设置抽真空口，主机螺杆通过设置大导程的输送螺纹块，外部连接强制的抽真空机，将上游端的来料中的小分子及气体通过强制脱挥的过程抽出，一般由大导程的输送型螺纹块组成；⑥计量输送端，长度为挤出螺杆直径的6～8倍，该段主要对抽完真空后的组合物进行稳定计量的输送至口模处进行塑形生产，该段选择合适的导程输送螺纹元件将来料逐渐压实直至可稳定的计量挤出。
输送螺纹块通过不同螺纹导程、螺纹的旋向选择，主要实现物料的建压与输送、计量的功能；二头捏合块主要实现物料的剪切熔融混炼与分散的功能，通过捏合块的厚度与错位角不同可以组合成不同剪切混练能力的螺杆构型，二头捏合块每转一圈，理论上啮合盘间的物料相互混练作用2次。
45度三头捏合块，特征是捏合块每转一圈，捏合盘间物料的有三次剪切混练间相互左右，导致三头捏合块比二头捏合块对分散混合混练更有效，同时三头捏合块的最大和最小瞬时剪切速率之比明显低，可有效降低建切块的强剪切作用引起物料易分解影响。
本发明在主喂料口至排气口之间采用所述的三头捏合块与齿形块替代二头捏合块，将依次由下列元件组成(如图1所示)：一个二头到三头的正向捏合块的转换段，一个或两个三头正向捏合块，一个由三头向两头的转换段以及2～4个分布混合元件(例如齿形元件)，如果需要增加流动阻力，可以增加一个反向螺旋的螺纹元件，如反向捏合块。其具有高的剪切速率场、更均匀的剪切应力场分布和更高的产率，可更好的将各组分剪切成尺寸更小并提高组分之间的分散效果。
齿形盘螺纹元件(如图2所示的TME与ZME)，其特点是可提供强力分布混合可实现熔融的平衡(分布混合使物料再取向，产生新的界面而又不使能量过度输入。
本发明在排气口与侧喂料口之间采用齿形盘螺纹元件替换至少一组二头捏合块，可以提高各组分之间的分散均匀性。
非啮合拉伸型螺纹元件，其特点是螺杆元件截面为双头、导程120mm，由长度为60mm正向螺纹元件和反向螺纹元件组合而成的元件，螺杆元件的总长为120mm。所述啮合型拉伸型螺纹元件可使得熔体流动的速度梯度方向与流动方向相平行，产生了纵向速度梯度，此时流动速度沿流动方向改变。物料流速的变化必将使物料产生变形，因此物料的料层厚度随着流速地增加而减小，不至于使物料堆积，增加了物料的交换界面，更加有利于混合。
本发明在侧喂料口与真空段采用非啮合拉伸型螺纹元件替换至少一组二头捏合块，避免了螺杆的高转速将玻纤剪切的过短，同时还能保证玻纤的均匀分散，熔体在螺纹元件处受到的是剪切场较弱但拉伸场较强，这样就保证对玻纤剪切与分散，同时也有利于保证玻纤的长度，从而达到提高复合材料强度的目的。
所述侧喂料机采用非啮合型同向双螺杆喂料机，非啮合型的双螺杆侧喂料机可预先对上游来的玻璃纤维进行分散处理，这样可以大大提高玻纤进入主机后的分散效果，而非啮合型的侧喂料双螺杆又可最大程度的维持玻纤长度。
通过上述元件的组合，使得即使在较高的生产速度下制备的聚丙烯增韧增强复合材料仍具有高刚性、易脱模等优异性能，克服了现有技术因为生产速度提高而导致聚丙烯复合材料力学性能下降的缺陷。
优选地，所述45度三头捏合块的数量为2～4组，所述齿形盘螺纹元件的数量为1～3对；所述非啮合拉伸型螺纹元件的数量为1～3对。
优选地，所述45度三头捏合块的数量为4组，所述齿形盘螺纹元件的数量为2对；所述非啮合拉伸型螺纹元件的数量为2对。
优选地，所述主机螺杆转速小于等于1200rmp。
优选地，所述侧喂料机螺杆转速小于等于600rmp。
优选地，所述主机的的螺筒温度设置为1区120～140℃；2～5区200～240℃；6和7区180～220℃；8和9区200-230℃；10区200℃；11区180-210℃。
优选地，所述45度三头捏合块与二头捏合块任意顺序连接。
优选地，所述齿形盘螺纹元件与二头捏合块任意顺序连接。
所述非啮合拉伸型螺纹元件与二头捏合块任意顺序连接。
优选地，所述聚丙烯复合材料包括按重量份计算的组分：所述聚丙烯25-90份；所述冲击改性剂3-10份；所述相容剂5-10份；所述玻璃纤维20-60份；所述脱模剂0.2-0.5份；所述抗氧剂0.3份。
所述聚丙烯(PP)指自由丙烯均聚物、丙烯-乙烯共聚物(包括嵌段共聚物和无规共聚物)、丙烯-α-烯烃共聚物(包括嵌段共聚物和无规共聚物)组成的2种或多种结晶性聚丙烯。其中，均聚物PP的熔体流动速率(230℃，2.15Kg)为2～60g/10min；共聚PP的熔体流动速率为10～100g/10min。
所述聚丙烯优先选用均聚PP，如PP L5E89,其熔体流动速率为3～5g/10min；所述共聚PP优选为熔体流动速率为25～80g/10min,如PP AZ564。
所述冲击改性剂为乙烯-丙烯共聚物弹性体EPR、乙烯-丁烯共聚物弹性体EBR、乙烯-己烯共聚物弹性体EHR、乙烯-辛烯共聚物弹性体POE、乙烯-丙烯-二烯共聚物弹性体EPDM、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEPS中的一种。
所述相容剂为马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸或甲基丙烯酸接枝聚丙烯中的至少一种。
所述玻璃纤维的直径为3-25μm，当纤维长度在该范围内时，能够提高复合材料的刚性和冲击强度。
所述玻璃纤维可不特别限制类别使用，可以为无碱玻纤(E－玻纤)、中碱玻纤(C－玻纤)、高碱玻纤(A－玻璃)、高强度玻纤(S－玻璃)。
优选地，所述脱模剂为脂肪酸酰胺，能够提高复合材料的脱模性，并且有助于耐擦伤性和成形性。
所述抗氧剂为受阻酚类、萘胺、二苯胺、对苯二胺、亚磷酸脂类、喹啉衍生物或硫酯类的中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种增韧增强聚丙烯材料的制备方法，通过在主喂料口与排气口之间的螺杆元件至少采用一组45度三头捏合块，排气口与侧喂料口之间至少采用一组齿形盘螺纹元件；侧喂料口与真空段至少采用一组非啮合拉伸型螺纹元件；上述组合的替换可以满足聚丙烯在高的生产速度下还能够保持优异的力学性能和高刚性，因此能够大大提高增韧增强聚丙烯材料的生产效率，拉伸强度大于100MPa，冲击强度大于40KJ/m2，生产效率大于600Kg/H。
附图说明
图1为实施例1的螺杆组合结构示意图；
图2为齿形盘螺纹元件结构图；
图3为非啮合拉伸型螺纹元件结构图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的设备和原料如下：
聚丙烯A：均聚聚丙烯，PP L5E89，熔体流动速率为3g/10min；中国石油天然气股份有限公司
聚丙烯B：共聚聚丙烯，熔体流动速率为30g/10min,，PP AZ564，SUMITOMOCHEMICAL
玻璃纤维：E6CR10-4.5-534A，单丝直径10μm,巨石集团有限公司
冲击改性剂：EPDM XUS 51111.00，DOW
相容剂：Bonyarm 1001CN，上海状景化工有限公司
脱模剂：CRODAMIDE ER-CH-MB-(SI)，禾大西普化学有限公司
抗氧剂：抗氧剂1010，三丰化工有限公司。
实施例以STEER公司OMEGA-58机型为例，该机型螺杆直径为58mm，当采用螺杆转速800rpm时，其产量是螺杆直径65mm的中速挤出机产量1.5倍。
主机与侧喂料机各区螺筒温度及总喂料如下表：
Figure BDA0002807950420000061
实施例1
S1.将聚丙烯、冲击改性剂、相容剂、脱模剂、抗氧剂通过混合机混匀，混合2min，将混合均匀的物料喂入双螺杆挤出机的主喂料口，所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为900rmp；
S2.将玻璃纤维通过非啮合型同向双螺杆侧喂料机从主机的中段喂入侧喂料口，经过熔融、混炼、小分子脱挥，挤出、水冷却定型、剪切得到组合物；所述侧喂料机螺杆转速为600rmp；
所述主喂料口与排气口之间的螺杆元件依次为：输送型螺纹块、二头捏合块、转换螺纹块、45度三头捏合块、反向螺旋捏合块、二头的输送螺纹块；其中，所述输送型螺纹块的总长度为490mm，转换螺纹块的长度为40mm，所述二头捏合块的长度为80mm数量为1个，所述反向螺旋捏合块数量为1个，所述45度三头捏合块为4组。
所述排气口与侧喂料口之间依次包括长度为220mm的输送型螺纹块、1对长度为105mm的齿形盘螺纹元件、1个长度为30mm二头反向螺旋捏合块，1个长度60mm的输送螺纹块，1对长度为105mm齿形盘螺纹元件；所述每对齿形盘螺纹元件分别由长度为45mm的ZME齿形盘与长度为60mm的TME齿形盘串联在一起，每对总长度105mm。
所述侧喂料口与真空段依次包括长度为400mm的输送型螺纹块、2对非啮合拉伸型螺纹元件，2对非啮合拉伸型螺纹元件之间用长度为40mm的输送块连接，下游连接着输送块至末端。其中，所述每对非啮合拉伸型螺纹元件采用双头、导程120mm，正向螺旋长度60mm与反向螺旋长度60组合在一起，总长度为120mm。
实施例2～12
制备方法与配方同实施例1，参数设置见表1，配方见表2。
表1参数设置
Figure BDA0002807950420000071
在上述实施例1～12中,螺杆长度保持不变，上述45度三头捏合块、齿形盘螺纹元件或非啮合拉伸型螺纹元件的增加或减少，采用减少或增加同等长度的输送型螺纹块的方式保持螺杆长度保持不变。
实施例11和实施例12制备方法与参数设置同实施例1，配方含量见表2.
表2实施例1～12配方(份)
Figure BDA0002807950420000072
Figure BDA0002807950420000081
对比例1
对比例1的设备以南京瑞亚高聚物装备有限公司的TSE-65D型号(螺杆直径：65mm，主机螺杆最高转速600rpm的双螺杆挤出机，主喂料口与排气口之间的螺杆元件采用二头捏合块，所述排气口与侧喂料口之间采用齿形盘螺纹元件；所述侧喂料口与真空段采用非啮合拉伸型螺纹元件；配方和制备方法与配方同实施例1。
对比例2
对比例2的设备以南京瑞亚高聚物装备有限公司的TSE-65D型号(螺杆直径：65mm，主机螺杆最高转速600rpm)的双螺杆挤出机，主喂料口与排气口之间的螺杆元件采用45度三头捏合块，所述排气口至侧喂料口之间采用二头捏合块；所述侧喂料口与真空段采用非啮合拉伸型螺纹元件；配方和制备方法同实施例1。
对比例3
对比例3的设备以南京瑞亚高聚物装备有限公司的TSE-65D(螺杆直径：65mm，主机螺杆最高转速600rpm。)型号的双螺杆挤出机，主喂料口与排气口之间的螺杆元件采用45度三头捏合块，所述排气口与侧喂料口之间采用齿形盘螺纹元件；所述侧喂料口至真空段采用二头捏合块，总长度240mm；配方和制备方法同实施例1。
上述实施例和对比例的测试方法如下所示：
(1)力学性能(拉伸强度：ISO527-1-2012，悬臂梁缺口冲击强度：ISO-179-1-2010)
用由海天注塑机制造的150型注塑机，成型温度240℃，模具温度30℃，注塑压力80MPa条件下注塑成相应测试标准的样条，本样条尺寸与测定方法参照ISO标准。
(2)弯曲模量的测试标准：ISO-178-2010
(3)生产效率高的自定义标准：最大产能，Kg/H。
表3性能数据表
Figure BDA0002807950420000091
实施例1～4，随着主机螺杆转速的从800rpm增加到1000rpm，产量提升明显。在产品性能变化不大的基础上产能从850Kg/H提高到1100Kg/H，生产效率提高了29％；当转速提高到1200rpm时，产量可达到1200Kg/H,当产品的拉伸强度近110MPa，缺口冲击强度>45KJ/m2，弯曲模量高于12000MPa，仍然可满足许多结构件的使用要求。
实施例1和5～6，侧机转速在400rpm时，性能最好，但由于侧机螺杆转速降低，玻纤的喂入量也相应的降低，产量有所下降。
实施例1和7～8，随着三头捏合块的数量减少，产品的力学性能不仅下降，三头捏合块从4组减少到2组时，拉伸强度也从127MPa降低到106MPa，产量也从850Kg/H降低到了600Kg/H。随着捏合块的数量减少，树脂熔融塑化效率大大降低导致产能与性能下降，也会降低了增韧剂增韧的效果。
实施例1、9和10，随着齿形盘数量的降低，均布分散效果降低了冲击改性剂的分散均匀性，导致拉伸强度和缺口冲击强度会降低5～10％。
实施例1、11和12，随着拉伸元件的数量降低到1对，拉伸流动的作用降低，对熔体挤压的界面降低，降低了玻纤与熔体的接触面，相应的影响了玻纤的增强作用。
从对比例1～3看，其性能都不能达到要求，拉伸强度低于100MPa，生产效率过低，仅仅只有500Kg/H.。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增韧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：
S1.将聚丙烯、冲击改性剂、相容剂、脱模剂、抗氧剂通过混合机混匀，将混合均匀的物料喂入双螺杆挤出机的主喂料口，所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为大于等于800rmp；
S2.将玻璃纤维通过非啮合型同向双螺杆侧喂料机从主机的中段喂入侧喂料口，经过熔融、混炼、挤出、后加工得到组合物，所述侧喂料机螺杆转速大于等于400rpm；
所述主喂料口与排气口之间的螺杆元件包括输送型螺纹块、45度三头捏合块、二头捏合块；且至少采用2组45度三头捏合块，所述排气口与侧喂料口之间包括输送型螺纹块、齿形盘螺纹元件、二头捏合块；且至少采用1对齿形盘螺纹元件；所述侧喂料口与真空段包括输送型螺纹块、非啮合拉伸型螺纹元件、二头捏合块；且至少采用1对非啮合拉伸型螺纹元件。
2.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述45度三头捏合块的数量为2～4组，所述齿形盘螺纹元件的数量为1～3对；所述非啮合拉伸型螺纹元件的数量为1～3对。
3.如权利要求2所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述45度三头捏合块的数量为4组，所述齿形盘螺纹元件的数量为2对；所述非啮合拉伸型螺纹元件的数量为2对。
4.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述主机螺杆转速小于等于1200rmp。
5.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述侧喂料机螺杆转速小于等于600rmp。
6.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述主机的螺筒温度设置为1区温度为120～140℃；2～5区温度为200～240℃；6～7区温度为180～220℃；8～9区温度为20～230℃；10区温度为200℃；11区温度为180～210℃。
7.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述45度三头捏合块与二头捏合块任意顺序连接。
8.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述齿形盘螺纹元件与二头捏合块任意顺序连接。
9.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括按重量份计算的组分：
所述聚丙烯25-90份；所述冲击改性剂3～10份；所述相容剂5～10份；所述玻璃纤维20～60份；所述脱模剂0.2～0.5份；所述抗氧剂0.3份。
10.如权利要求1所述增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述脱模剂为脂肪酸酰胺。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112592534B (zh) * 2020-11-30 2022-12-06 金发科技股份有限公司 一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法
CN113373591B (zh) * 2021-06-04 2022-08-16 艾姆菲特(上海)健康科技有限公司 一种抑菌无纺布及其制备方法
CN113799364A (zh) * 2021-09-23 2021-12-17 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种螺杆组合、平行双螺杆挤出机、高导电pp/hips复合材料及其制备方法
CN115384027A (zh) * 2022-08-03 2022-11-25 威海海马环能地毯有限公司 一种高填充﹑低粘度聚烯烃地毯背胶的挤出加工方式

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19848124A1 (de) * 1998-10-19 2000-04-20 Krupp Werner & Pfleiderer Gmbh Verfahren zur Herstellung von gefüllten, modifizierten und mit Fasern verstärkten Thermoplasten und Doppel-Schnecken-Extruder zur Durchführung des Verfahrens
CN102942736B (zh) * 2011-08-15 2014-11-26 金发科技股份有限公司 一种高玻纤含量增强聚丙烯材料及其制备方法
JP5799877B2 (ja) * 2012-03-30 2015-10-28 東レ株式会社 熱可塑性樹脂組成物の製造方法および粉体原料用押出機
CN102807710B (zh) * 2012-08-15 2015-05-27 科沃斯机器人科技(苏州)有限公司 一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN103342858B (zh) * 2013-06-29 2016-05-18 金发科技股份有限公司 一种短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
JP5761871B2 (ja) * 2013-08-23 2015-08-12 株式会社日本製鋼所 繊維強化樹脂組成物の製造に使用される二軸押出機及び繊維強化樹脂組成物の製造方法
CN105437513A (zh) * 2014-09-30 2016-03-30 温兴琴 一种提高玻璃纤维性能的螺杆挤出工艺
CN204955364U (zh) * 2015-06-18 2016-01-13 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种用于加工玻纤增强材料的挤出机
CN105385030B (zh) * 2015-12-08 2017-11-24 中广核俊尔新材料有限公司 一种高性能短玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN206623374U (zh) * 2017-03-20 2017-11-10 房小珍 一种加工玻璃纤维增强尼龙用双螺杆挤出机
CN209036972U (zh) * 2018-08-23 2019-06-28 会通新材料股份有限公司 一种挤出机的螺杆组合
CN109291404B (zh) * 2018-09-07 2020-11-13 青岛国恩科技股份有限公司 用于尼龙和玻璃纤维挤塑加工的双螺杆组合及其加工方法
CN211492772U (zh) * 2019-12-26 2020-09-15 昆山顺威工程塑料有限公司 一种生产高强度高尺寸稳定性pp加纤材料的螺杆组合
CN112592534B (zh) * 2020-11-30 2022-12-06 金发科技股份有限公司 一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法

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