CN112708234B - 一种改性聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性聚丙烯材料及其制备方法和应用，包括：a、20‑80份的聚丙烯树脂；b、1‑20份的相容剂；c、10‑40份增强纤维；所述增强纤维包括组分I、组分II和组分Ⅲ：组分I：由长度为小于0.1mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为10‑20%；组分II：由长度为0.1mm‑0.3mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为50‑75%；组分Ⅲ：由长度为0.4mm‑0.8mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为5‑40%。本发明通过控制改性聚丙烯材料中增强纤维的长度及含量分布，与常规长度（0.4‑0.6mm）的玻纤材料相比，其表面光泽度高，浮纤少；断裂伸长率大，韧性好，利于落球等测试；且熔体延伸率高，主要适用于吹塑和吸塑等场合。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，特别涉及一种改性聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯材料是目前用量最大的高分子材料，具有优异的加工性能和力学性能等优点，被广泛应用于日常生活和工业生产领域，如：农用薄膜、电线电缆、通讯、房屋建筑和航空制造业等。
目前适用于吹塑和吸塑用的聚烯烃材料，基本都是HDPE或者PP纯树脂，这些树脂能较好地成型，但是在耐热和强度方面还需要改善。行业内通常是利用玻璃纤维的高强度和高刚性来提高产品强度和耐热，但常规的玻璃纤维增强聚丙烯材料具有熔体强度低，熔体延伸率低，还有表面浮纤和韧性差等问题。
因此，有必要研究一种适用于吹塑和吸塑用的玻纤增强聚丙烯材料。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种表面光泽度高，浮纤少，韧性好且熔体延伸率高的利于吹塑和吸塑等场合的改性聚丙烯材料。
本发明的另一目的是提供上述改性聚丙烯材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性聚丙烯材料，按重量份计，包括以下组分：
聚丙烯树脂 20-80份；
相容剂 1-20份；
增强纤维 10-40份；
所述增强纤维包括组分I、组分II和组分Ⅲ，其中：
组分I：由长度为小于0.1mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为10-20%，优选为14-18%；
组分II：由长度为0.1mm-0.3mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为50-75%，优选为60-70%；
组分Ⅲ：由长度为0.4mm-0.8mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为5-40%，优选为15-25%。
本发明通过研究发现，通过将增强纤维的长度控制在小于0.1mm、0.1mm-0.3mm和0.4mm-0.8mm范围内，并通过调节各长度分布含量，能改善改性聚丙烯材料的表面光泽度，提高材料的韧性，且能提高材料的熔体延伸率，利于吹塑和吸塑等场合。
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；所述增强纤维的平均直径为5-20微米。
优选的，所述聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙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丙烯的接枝聚合物，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。
本发明还提供上述改性聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
按照配方含量称量各组分，并将除增强纤维外的各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机的主喂料系统；同时将增强纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料系统，然后通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备得到改性聚丙烯材料。
优选的，双螺杆挤出机侧喂系统可以调节位置，增强纤维在第一至第十区进入螺杆，以及在挤出机模头后再加入，然后和聚丙烯熔体直接结合。本发明增强纤维通过不同区域进入螺杆，可以调节增强纤维在挤出机的停留时间，控制增强纤维受剪切的程度，从而控制增强纤维的保留长度。
优选的，双螺杆挤出机一至二区温度为120℃-160℃，三至五区温度为180℃-300℃，五至十区温度为180℃-300℃，螺杆转速为300 rpm-600rpm。
本发明还提供了上述改性聚丙烯材料在吹塑和吸塑场合中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过控制改性聚丙烯材料中增强纤维的长度及含量分布，与常规长度（0.4-0.6mm）的玻纤材料相比，其表面光泽度高，浮纤少；断裂伸长率大，韧性好，利于落球等测试；且熔体延伸率高，主要适用于吹塑和吸塑等场合。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明实施例和对比例所采用的原料均来源于市购；
聚丙烯树脂：
嵌段共聚聚丙烯：PP SP179，兰州石化；
相容剂：
马来酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH：厂家Polyram；型号：1001CN；
增强纤维：
玻璃纤维1：为玻璃纤维原料，直径为8微米；
玻璃纤维2：为改性聚丙烯材料产品中的玻璃纤维，直径为8微米，长度为0.4-0.6mm；
玻璃纤维3：为改性聚丙烯材料产品中的玻璃纤维，直径为8微米，长度为1.0-2.0mm；
石英纤维：直径为6微米；
玄武岩纤维：直径为10微米；
实施例1-7及对比例1-7：改性聚丙烯材料的制备
按照配方含量称量各组分，并将除增强纤维外的各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机的主喂料系统；同时将增强纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料系统，然后通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备得到改性聚丙烯材料。
其中挤出机侧喂系统可以调节位置，增强纤维可以在第一至第十区进入挤出机螺杆，以及在挤出机模头后再加入，然后和聚丙烯熔体直接结合。通过调节增强纤维进入挤出机螺杆的位置，得到不同长度和含量分布的增强纤维。
其中挤出机一至二区温度为120℃-160℃，三至五区温度为180℃-300℃，五至十区温度为180℃-300℃，螺杆转速为300 rpm-600rpm。
各性能的测试标准或方法：
增强纤维的长度以及分布的测试方法：注塑后的样条首先采用高温灼烧的方案将增强纤维从基体中分离出，再使用自动成像分析技术对增强纤维长度进行测量；
光泽度：ISO 2813-2014；60度角；
断裂伸长率：ISO 527 -1-2019：测试条件：23℃；
熔体强度、熔体断裂速度：熔体拉伸流变仪测试， 测试条件：180℃；
表1 各实施例与对比例中各组分的具体组分（重量份）及各性能测试结果
续表1：
由上表实施例1-4和对比例1-2、6-7可以看出，增强纤维的长度及含量分布对聚丙烯的表面光泽度、韧性及熔体延伸性有影响，本发明通过控制改性聚丙烯中的增强纤维的长度及含量分布，制备得到的改性聚丙烯表面光泽度高，浮纤少；断裂伸长率大，韧性好，利于落球等测试；且熔体延伸性好，主要适用于吹塑和吸塑等场合。由实施例4和对比例3-5可以看出，本发明通过控制三种不同长度的玻璃纤维组合，可以明显改善材料的光泽度、韧性和熔体延伸性。
Claims (11)
1.一种改性聚丙烯材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
聚丙烯树脂 20-80份；
相容剂 1-20份；
增强纤维 10-40份；
所述增强纤维包括组分I、组分II和组分Ⅲ，其中：
组分I：由长度为小于0.1mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为10-20%；
组分II：由长度为0.1mm-0.3mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为50-75%；
组分Ⅲ：由长度为0.4mm-0.8mm的增强纤维组成，其占增强纤维的根数百分比为5-40%。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于，组分I占增强纤维的根数百分比为14-18%。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于，组分II占增强纤维的根数百分比为60-70%。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于，组分Ⅲ占增强纤维的根数百分比为15-25%。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，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；所述增强纤维的平均直径为5-20微米。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为极性单体与聚丙烯的接枝聚合物，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。
8.根据权利要求1-7任一项所述的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照配方含量称量各组分，并将除增强纤维外的各组分混合均匀，随后将混合物加入双螺杆挤出机的主喂料系统；同时将增强纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料系统，然后通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备得到改性聚丙烯材料。
9.根据权利要求8所述的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的侧喂料系统可以调节位置，增强纤维在第一至第十区进入螺杆，以及在挤出机模头后再加入，然后和聚丙烯熔体直接结合。
10.根据权利要求8或9所述的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机一至二区温度为120℃-160℃，三至五区温度为180℃-300℃，五至十区温度为180℃-300℃，螺杆转速为300 rpm-600rpm。
11.根据权利要求1-7任一项所述的改性聚丙烯材料在吹塑或吸塑场合中的应用。
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