CN112852055A - 一种填充改性pp材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种填充改性PP材料，其按重量份计，包括以下组份：PP树脂30～70份、滑石粉10～20份、复合玻璃纤维40～50份、加工助剂0.1～1份。本发明还公开了所述填充改性PP材料的制备方法。与现有技术相比，本发明采用经过改性处理的复合玻璃纤维填充于PP中,改性后的复合玻璃纤维能够提高玻纤在PP树脂中分布均匀性,消除纤维在树脂中的取向,最终实现基材与玻纤均匀分散,减少制件收缩率的同时解决了制件翘曲的难题。

Description

一种填充改性PP材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种填充改性PP材料及其制备方法。

背景技术

PP(聚丙烯)是通用塑料中用量较广的材料之一，具有密度小、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和高耐磨加工性能等优势。但同时又有低温冲击性能差、易老化、成型收缩率大等缺点。PP广泛应用于家电、电子电器、建筑等行业。随着轻量化、降成本的需求，PP替代工程塑料是大势所趋，目前各项力学性能均能满足产品，但在注塑制件较大或结构复杂时，其成型收缩率大和翘曲一直阻碍着PP替代工程塑料的推广。

减少PP收缩就要减小其结晶度，通常可以加入玻璃纤维、矿物质、弹性体和聚乙烯进行改善，改善效果是玻璃纤维＞矿物质＞弹性体＞聚乙烯。玻璃纤维填充PP可以极大改善PP收缩率，但制件翘曲严重、线性度很差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中采用玻璃纤维填充改善PP收缩率时却存在制件翘曲严重、线性度差的缺陷，提供一种填充改性PP材料及其制备方法，能够获得低收缩率低翘曲的填充PP材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种填充改性PP材料，其按重量份计，包括以下组份：

PP树脂30～70份、滑石粉10～20份、复合玻璃纤维40～50份、加工助剂0.1～1份。

本发明人经过研究发现，现有中玻璃纤维填充PP虽然改善了收缩率却导致制件翘曲严重、线性度很差的原因是在于玻璃纤维的纤维取向和分布均匀性差引起的。在本申请中,采用改性后的复合玻璃纤维能够提高玻纤在PP树脂中分布均匀性,消除纤维在树脂中的取向,最终实现基材与玻纤均匀分散。玻璃纤维经过复合改性以及PP填充的二次改性造粒后提高了玻纤分布均匀性，降低因玻纤不均造成结晶不均匀而导致制件翘曲。

进一步的，所述复合玻璃纤维的含纤量为30～50％。发明人经过研究发现,随着含纤量的增加，制件收缩率降低，翘曲略有升高。这是因为材料含纤量越高，刚性越强，结晶收缩受阻，制件收缩越小；同时制件内应力增加，应力释放时会制件整体略有翘曲。

进一步的，所述复合玻璃纤维按重量份计包括以下组份：

PP树脂50～60份、相容剂3～5份、玻璃纤维35～40份、加工助剂0.1～1份。

进一步的，所述玻璃纤维的直径为1～20μm，长度为1～10mm。

进一步的，所述玻璃纤维的直径为5～15μm，长度为5～10mm。

进一步的，所述加工助剂包括抗氧剂、润滑剂中的一种或两种混合。

进一步的，本发明的填充改性PP材料还包括相容剂0.01～3份。

进一步的，所述滑石粉的粒度为2500目以上。

本发明还提供了所述的填充改性PP材料的制备方法，其包括以下步骤：

混料步骤：将PP树脂、滑石粉和加工助剂加入高混机中混合，获得混合料；

投料步骤：先将混合料投入挤出机的固体主料口中，然后再将复合玻璃纤维投入挤出机的侧喂料口中，完成投料；

挤出造粒步骤：完成投料后，在190～240℃的温度下进行造粒。

进一步的，所述复合玻璃纤维按照以下步骤制成：

S11：将PP树脂、相容剂、加工助剂中的所有固体原料投入高混机中混合均匀；

S12：将步骤S11混匀得到的物料投入挤出机的固体主料口中，液体相容剂投入挤出机的液体主料口中，玻璃纤维投入挤出机的侧喂料口中；

S13：在190～240℃的温度下进行造粒，使颗粒直径≤2mm、颗粒长度≤3mm；S14：将S13制得的颗粒置于80～85％湿度环境下20～24小时，然后置于温度为-20～-10℃中5～6小时；最后将经低温处理的颗粒碾碎至长度≤0.1mm；

S15：将S14碾碎得到的粉料放置烘箱中烘干。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用经过改性处理的复合玻璃纤维填充于PP中,改性后的复合玻璃纤维能够提高玻纤在PP树脂中分布均匀性,消除纤维在树脂中的取向,最终实现基材与玻纤均匀分散,减少制件收缩率的同时解决了制件翘曲的难题。

附图说明

图1为本发明具体实施例中的制件结构示意图；

图中,1-A面；2-B面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

一种填充改性PP材料，其按重量份计，包括以下组份：

PP树脂30～70份、滑石粉10～20份、复合玻璃纤维40～50份、加工助剂0.1～1份。

在本实施方式中，所述滑石粉优选粒度为2500目以上的滑石粉。

在本实施方式中，所述PP树脂选用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯或两种复配。

在本实施方式中，上述的加工助剂可以选用抗氧剂、润滑剂中的一种或两种混合。

在本实施方式中，所述复合玻璃纤维的含纤量优选为30～50％的范围。

采用以下配方及方法制得的复合玻璃纤维的含纤量可在30～50％的范围。

具体地：所述复合玻璃纤维的含纤量在30～50％的范围内，所述复合玻璃纤维按重量份计包括以下组份：PP树脂50～60份、相容剂3～5份、玻璃纤维35～40份、加工助剂0.1～1份。

所述复合玻璃纤维按中的加工助剂选用抗氧剂、润滑剂中的一种或两种混合。

所述复合玻璃纤维中的相容剂可以选用固体相容剂，也可以选用液体相容剂，或者是固体相容剂和液体相容剂同时使用。所述相容剂可以是硅烷偶联剂、PP接枝物、POE接枝物中的一种或者两种复配。所述PP接枝物可以选用马来酸酐接枝PP、GMA接枝PP等.所述POE接枝物可以选用马来酸酐接枝POE、GMA接枝POE等。所述复合玻璃纤维的制造方法如下：

S11：将PP树脂、相容剂、加工助剂中的所有固体原料投入高混机中混合均匀；

S12：将步骤S11混匀得到的物料投入挤出机的固体主料口中，液体相容剂(如有选择液体相容剂)投入挤出机的液体主料口中，玻璃纤维投入挤出机的侧喂料口中；

S13：在190～240℃的温度下进行造粒，使颗粒直径≤2mm、颗粒长度≤3mm；

S14：将S13制得的颗粒置于80～85％湿度环境下20～24小时，然后置于温度为-20～-10℃中5～6小时；最后将经低温处理的颗粒碾碎至长度≤0.1mm；

S15：将S14碾碎得到的粉料放置烘箱中烘干。

本发明的一种实施方式，所述复合玻璃纤维中玻璃纤维的直径为1～20μm，长度为1～10mm。优选用玻璃纤维的直径为5～15μm，长度为5～10mm。

本发明的填充改性PP材料中，所述加工助剂包括抗氧剂、润滑剂中的一种或两种混合。

本发明的一种实施方式，本发明的填充改性PP材料还包括相容剂0.01～3份。

本实施方式所述的填充改性PP材料的制备方法包括以下步骤：

混料步骤：将PP树脂、滑石粉和加工助剂加入高混机中混合，获得混合料；

投料步骤：先将混合料投入挤出机的固体主料口中，然后再将复合玻璃纤维投入挤出机的侧喂料口中，完成投料；

挤出造粒步骤：完成投料后，在190～240℃的温度下进行造粒。

(一)不同实施例的配方组成

表1不同实施例子的配方组成

(二)不同实施例子的性能测试结果

将上述6组实施例子得到填充改性PP材料粒子在210-230℃的注塑机中注塑成拉伸样条、弯曲样条、冲击样，按国标标准对样条进行性能测试。测试样条在测试前先在(23±2)℃，湿度(50±10)％的环境中放置88h。同步对粒子进行析出实验。

(1)拉伸样条尺寸：

长度(mm)	宽度(mm)	厚度(mm)
			150±2	10±0.2	4±0.2

(2)弯曲样条尺寸：

长度(mm)	宽度(mm)	厚度(mm)
			80±2	10±0.2	4±0.2

(3)冲击样条尺寸：

(4)制件：

采用将上述6组实施例子得到填充改性PP材料粒子制成如图1结构的制件，检测制件的收缩率及翘曲。其中，收缩率是检测制件的A面1长方的收缩率，翘曲是检测制件的B面2顶部长边与水平面最大间隙，S型变形是检测制件B面2顶部长边是否有S型变形。

收缩率(A面长边)＝(设计尺寸-实际尺寸)/设计尺寸*100％。

翘曲：B放置在水平面上，B面顶部长边其与水平面最大间隙(mm)。

S型变形：B面顶部长边是否有S型变形。

表2不同实施例子的性能测试结果

从对比例可知，加入玻璃纤维和矿物填充可以极大降低材料收缩率(PP收缩率1.2-1.6％)，注塑大制件时翘曲严重，且制件整体出现严重的S型变形；主要原因是玻纤长度方向取向导致的。

比较对比例、实施例1，采用复合玻纤纤维消除制件翘曲和S型变形，这是因为玻璃纤维被研磨成微小颗粒，玻纤保留长度极短，已无长度方向取向；同时复合玻璃纤维实现基材与玻纤均匀分散，二次改性造粒进一步提高玻纤分布的均匀性，进一步降低因玻纤不均造成的结晶不均造成的翘曲。

对比实施例1、2、3可知，随着含纤量的增加，制件收缩率降低，翘曲约有升高；这是因为材料含纤量越高，刚性越强，结晶收缩受阻，制件收缩越小；同时制件内应力增加，应力释放时会制件整体略有翘曲。

对比实施例3、4、5可知，随着填充物的增加，制件收缩率逐渐降低，翘曲增加；这是因为随着填充的增加，PP树脂的结晶区域增加、结晶颗粒减小，收缩逐渐降低；但填充的增加会导致填充物的不均匀度增加，填充物堆积、内摩擦热增加，制件各区域收缩时间不一致，内应力增大，翘曲逐渐增加。

由以上性能测试结果可知，实施例1各项性能优异，可得到低收缩低翘曲的填充改性PP材料，可以替代工程塑料应用到各种领域。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种填充改性PP材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：

PP树脂30～70份、滑石粉10～20份、复合玻璃纤维40～50份、加工助剂0.1～1份。

2.如权利要求1所述的填充改性PP材料，其特征在于，所述复合玻璃纤维的含纤量为30～50％。

3.如权利要求1或2所述的填充改性PP材料，其特征在于，所述复合玻璃纤维按重量份计包括以下组份：

PP树脂50～60份、相容剂3～5份、玻璃纤维35～40份、加工助剂0.1～1份。

4.如权利要求3所述的填充改性PP材料，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为1～20μm，长度为1～10mm。

5.如权利要求4所述的填充改性PP材料，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为5～15μm，长度为5～10mm。

6.如权利要求1或3所述的填充改性PP材料，其特征在于，所述加工助剂包括抗氧剂、润滑剂中的一种或两种混合。

7.如权利要求1所述的填充改性PP材料，其特征在于，还包括相容剂0.01～3份。

8.如权利要求1所述的填充改性PP材料，其特征在于，所述滑石粉的粒度为2500目以上。

9.一种权利要求1至8任意一项所述的填充改性PP材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

混料步骤：将PP树脂、滑石粉和加工助剂加入高混机中混合，获得混合料；

投料步骤：先将混合料投入挤出机的固体主料口中，然后再将复合玻璃纤维投入挤出机的侧喂料口中，完成投料；

挤出造粒步骤：完成投料后，在190～240℃的温度下进行造粒。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述复合玻璃纤维按照以下步骤制成：

S11：将PP树脂、相容剂、加工助剂中的所有固体原料投入高混机中混合均匀；

S12：将步骤S11混匀得到的物料投入挤出机的固体主料口中，液体相容剂投入挤出机的液体主料口中，玻璃纤维投入挤出机的侧喂料口中；

S13：在190～240℃的温度下进行造粒，使颗粒直径≤2mm、颗粒长度≤3mm；

S14：将S13制得的颗粒置于80～85％湿度环境下20～24小时，然后置于温度为-20～-10℃中5～6小时；最后将经低温处理的颗粒碾碎至长度≤0.1mm；

S15：将S14碾碎得到的粉料放置烘箱中烘干。

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