CN113150330A - 一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法 - Google Patents

一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，属于玻璃纤维技术领域。一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，通过采用双氧水对玻璃纤维进行表面羟基化，聚乳酸进行包覆改性后作为增韧材料来制备玻璃纤维增强聚氯乙烯材料，该方法能够很好的解决玻璃纤维与聚氯乙烯之间的混合问题，具有高的拉伸强度与冲击强度的优点。

Description

一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法
技术领域
本发明属于玻璃纤维技术领域，具体涉及一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法。
背景技术
玻璃纤维增强聚氯乙烯是在聚氯乙烯中添加玻璃纤维进行增强制备的一种的复合材料，在聚氯乙烯中加入玻璃纤维能够显著改善聚氯乙烯存在的热膨胀率大、耐冲击性(包括低温脆性)、耐热性和弯曲强度差等缺点，玻璃纤维增强聚氯乙烯可替代金属材料作为工程塑料使用。玻璃纤维增强聚氯乙烯制备过程中，玻璃纤维和聚氯乙烯之间的混合性差，因此，通常选用的玻璃纤维的长度都是较短的，且通常需要使用硅烷偶联剂来促进玻璃纤维和聚氯乙烯之间的混合度，但是大多数硅烷偶联剂在水中易于分解失效，需要严格控制原料水分，对玻璃纤维增强聚氯乙烯的制备方法的研究探索非常必要。
发明内容
基于此，针对现有技术的不足之处，本发明的目的之一在于提供一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，通过采用双氧水对玻璃纤维进行表面羟基化，聚乳酸进行包覆改性后作为增韧材料来制备玻璃纤维增强聚氯乙烯材料，该方法能够很好的解决玻璃纤维与聚氯乙烯之间的混合问题，所制备的材料具有拉伸强度与冲击强度好的优点。
为了解决本发明中提出的技术问题，本发明一方面提供一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在玻璃纤维中缓慢加入双氧水，搅拌均匀后，升温回流2-4h，过滤干燥得到表面带有羟基的玻璃纤维；
(2)将聚乳酸加入到二氯甲烷中溶解得到聚乳酸溶液，将表面带有羟基的玻璃纤维加入到聚乳酸溶液中进行超声分散得到混合物，将浸渍有聚乳酸的玻璃纤维取出，在密闭空间中挥干溶剂得到聚乳酸包覆改性的玻璃纤维；
(3)在高速混合机中加入聚氯乙烯70-85份、增塑剂3-5份、抗氧剂0.3-0.5份和10-15份聚乳酸包覆改性的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；
(4)在螺杆挤出机加入上述预混料挤出注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
进一步，步骤(1)中，所述玻璃纤维长度为6-10mm。本发明的方法能够适合于长度在6-10mm的玻璃纤维作为增强材料，与普通的方法采用的3mm的玻璃纤维增强的聚氯乙烯材料相比，所制备的复合材料具有更高的拉伸强度，且以8mm的玻璃纤维的改善效果最佳。
进一步地，步骤(1)中，所述双氧水的使用量为玻璃纤维的重量的10-30倍。
进一步地，步骤(2)中，所述聚乳酸分子量为500-5000。低分子量聚乳酸在二氯甲烷中的溶解性更好，适合用于玻璃纤维的浸渍液使用。
进一步地，步骤(2)中，聚乳酸溶液中聚乳酸的浓度为2-4％。
进一步地，步骤(2)中，所述超声分散为在温度为40-50℃下处理20-30min。
进一步地，步骤(3)中，所述增塑剂为所述增塑剂选自邻苯二甲酸酯或者柠檬酸酯。
进一步地，步骤(3)中，所述抗氧剂为硫代二丙酸双十八醇酯。
进一步地，步骤(4)中，所述螺杆挤出机的转速为50-100rpm。
进一步地，步骤(4)中，熔融混炼温度为220-240℃。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有的优点是：本发明的技术方案中，通过将玻璃纤维采用双氧水进行羟基改性后能使得玻璃纤维表面上带上羟基官能团，改善了玻璃纤维的表面性能，使得玻璃纤维在后续的聚乳酸浸渍中与聚乳酸结合的更加紧密，所获得的聚乳酸包覆改性的玻璃纤维能够很好地与聚氯乙烯相混合，该方法能够应用到长度更长的6-10mm的玻璃纤维作为增强材料，得到拉伸强度和冲击强度俱佳的玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，本发明中涉及的浓度未注明条条件时，均为质量浓度。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择长度为8mm的玻璃纤维作为原料，在玻璃纤维中缓慢加入玻璃纤维20倍重量双氧水，搅拌均匀后，升温回流3h，过滤干燥得到表面带有羟基的玻璃纤维；
(2)将聚乳酸加入到二氯甲烷中溶解制成浓度为4％的聚乳酸溶液，将表面带有羟基的玻璃纤维加入到聚乳酸溶液在45℃下进行超声分散30min得到混合物，将浸渍有聚乳酸的玻璃纤维取出，在密闭空间中挥干溶剂得到聚乳酸包覆改性的玻璃纤维；
(3)在高速混合机中加入聚氯乙烯83份、邻苯二甲酸酯4份、硫代二丙酸双十八醇酯0.5份和12.5份聚乳酸包覆改性的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；
(4)在螺杆挤出机加入上述预混料在螺杆转速为50rpm，熔融混炼温度为220℃下挤出，注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
所得材料经测试，拉伸强度为62.1MPa(测试方法参照GB/T 1040.1-2018，下同)，冲击强度为5.92kN/m(测试方法参照GB/T1043.1-2008，下同)。
实施例2
一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择长度为8mm的玻璃纤维作为原料，在玻璃纤维中缓慢加入玻璃纤维20倍重量双氧水，搅拌均匀后，升温回流3h，过滤干燥得到表面带有羟基的玻璃纤维；
(2)将聚乳酸加入到二氯甲烷中溶解制成浓度为4％的聚乳酸溶液，将表面带有羟基的玻璃纤维加入到聚乳酸溶液在50℃下进行超声分散30min得到混合物，将浸渍有聚乳酸的玻璃纤维取出，在密闭空间中挥干溶剂得到聚乳酸包覆改性的玻璃纤维；
(3)在高速混合机中加入聚氯乙烯79.7份、邻苯二甲酸酯5份、硫代二丙酸双十八醇酯0.3份和15份聚乳酸包覆改性的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；
(4)在螺杆挤出机加入上述预混料在螺杆转速为50rpm，熔融混炼温度为220℃下挤出，注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
所得材料经测试，拉伸强度为63.9MPa，冲击强度为5.61kN/m。
实施例3
一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择长度为10mm的玻璃纤维作为原料，在玻璃纤维中缓慢加入玻璃纤维30倍重量双氧水，搅拌均匀后，升温回流2h，过滤干燥得到表面带有羟基的玻璃纤维；
(2)将聚乳酸加入到二氯甲烷中溶解制成浓度为3％的聚乳酸溶液，将表面带有羟基的玻璃纤维加入到聚乳酸溶液在40℃下进行超声分散30min得到混合物，将浸渍有聚乳酸的玻璃纤维取出，在密闭空间中挥干溶剂得到聚乳酸包覆改性的玻璃纤维；
(3)在高速混合机中加入聚氯乙烯85份、邻苯二甲酸酯4.5份、硫代二丙酸双十八醇酯0.5份和10份聚乳酸包覆改性的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；
(4)在螺杆挤出机加入上述预混料在螺杆转速为100rpm，熔融混炼温度为240℃下挤出，注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
所得材料经测试，拉伸强度为60.3MPa，冲击强度为5.16kN/m。
实施例4
一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择长度为6mm的玻璃纤维作为原料，在玻璃纤维中缓慢加入玻璃纤维30倍重量双氧水，搅拌均匀后，升温回流2h，过滤干燥得到表面带有羟基的玻璃纤维；
(2)将聚乳酸加入到二氯甲烷中溶解制成浓度为3％的聚乳酸溶液，将表面带有羟基的玻璃纤维加入到聚乳酸溶液在50℃下进行超声分散20min得到混合物，将浸渍有聚乳酸的玻璃纤维取出，在密闭空间中挥干溶剂得到聚乳酸包覆改性的玻璃纤维；
(3)在高速混合机中加入聚氯乙烯84.7份、邻苯二甲酸酯5份、硫代二丙酸双十八醇酯0.3份和10份聚乳酸包覆改性的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；
(4)在螺杆挤出机加入上述预混料在螺杆转速为100rpm，熔融混炼温度为220℃下挤出，注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
所得材料经测试，拉伸强度为58.2MPa，冲击强度为5.75kN/m。
对比例1
在高速混合机中加入聚氯乙烯83份、邻苯二甲酸酯4份、硫代二丙酸双十八醇酯0.5份和长度为4.5mm的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；在螺杆挤出机加入上述预混料在螺杆转速为50rpm，熔融混炼温度为220℃下挤出，注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
所得材料经测试，拉伸强度为32.8MPa，冲击强度为4.63kN/m。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在玻璃纤维中缓慢加入双氧水，搅拌均匀后，升温回流2-4h，过滤干燥得到表面带有羟基的玻璃纤维；
(2)将聚乳酸加入到二氯甲烷中溶解得到聚乳酸溶液，将表面带有羟基的玻璃纤维加入到聚乳酸溶液中进行超声分散得到混合物，将浸渍有聚乳酸的玻璃纤维取出，在密闭空间中挥干溶剂得到聚乳酸包覆改性的玻璃纤维；
(3)在高速混合机中加入聚氯乙烯70-85份、增塑剂3-5份、抗氧剂0.3-0.5份和10-15份聚乳酸包覆改性的玻璃纤维进行高速分散得到预混料；
(4)在螺杆挤出机加入上述预混料挤出注塑得到玻璃纤维增强聚氯乙烯材料。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述玻璃纤维的长度为6-10mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述双氧水的使用量为玻璃纤维的重量的10-30倍。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，步骤(2)中，所述聚乳酸分子量为500-5000。
5.根据权利要求1或4所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，聚乳酸溶液中聚乳酸的浓度为2-4％。
6.根据权利要求1或5所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超声分散为在温度为40-50℃下处理20-30min。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸酯或者柠檬酸酯。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述抗氧剂为硫代二丙酸双十八醇酯。
9.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述螺杆挤出机的转速为50-100rpm。
10.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，熔融混炼温度为220-240℃。
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