CN115232406A - 一种硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，所述复合材料包括聚丙烯树脂、相容剂、硅酸钙矿物纤维、滑石粉、玻璃纤维、抗静电剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂。本发明利用硅酸钙纤维的填充功能和纤维增强作用，对均聚聚丙烯材料进行改性复合，制备的复合材料制品表面美观、低光泽、低收缩率、无浮纤的性能，可广泛用于汽车内外饰塑件，也可以用于家电塑料制品。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，且还涉及所述复合材料的制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯材料因其先天的优势，在汽车、塑料制品行业得到广泛应用。但是，聚丙烯材料的属性有一些特定缺陷，因此人们努力对聚丙烯材料进行改性，使其能够达到某些理想的用途，满足使用要求。例如，降低聚丙烯的收缩率，需要添加滑石粉、云母粉等填料；提高聚丙烯的拉伸强度，需要添加玻璃纤维、碳纤维等；另外，聚丙烯材料表面产生的光泽度较高，如何降低高光泽，符合塑件的审美与安全要求，都是目前需要解决的聚丙烯材料的突出的问题。
然而，对聚丙烯材料添加了外加剂，也会引起一系列问题。例如无机矿粉（滑石粉、云母粉等）的加入，虽然其有效降低了材料的收缩率，但是其与聚丙烯材料的相容性不好，需要添加相容剂进行改善，相对提高了材料的生产成本和重量；玻璃纤维的加入，虽极大地提高了聚丙烯材料的力学性能，拉伸强度与拉伸模量陡然升高，但是由于玻璃纤维与聚丙烯材料的相容性不好，随着加入量提高，改性聚丙烯材料的表面会出现“浮纤”现象，严重影响产品的美观性和实用性。因此，需要一种轻质的矿物添加剂，既具有滑石粉的低收缩率的功能，也具有玻璃纤维的增强功能，又可降低滑石粉、玻璃纤维的使用量，使复合材料具有低收缩和机械强度以及良好表面美观性。
硅酸钙是一种在国内外化工与建材领域广泛应用的典型的非金属材料。国内对其应用仅限于建筑水泥添加剂、冶金、陶瓷胚体材料等领域。近年来，硅酸钙矿物纤维是采用国内矿石进行深加工及应用研究，制备的高性能硅酸钙纤维粉。在实现粉体超细化的同时，最大程度保护其高的长径比，有利于发挥产品的纤维特性，也有利于复合材料整体力学性能的提升。
硅酸钙无机纤维具有填充物的功能，也具有纤维增强的作用，可以与PP、PE、PA、POM、聚氨酯、环氧树脂等工程塑料及树脂材料共混制备复合材料，有效地降低了材料的体密度，而提升了材料的机械力学性能、硬度及耐磨性，塑件有良好的刚度与弯曲模量平衡特性，并提高产品的热变形温度，使其更加耐温，同时优异的强度特性有利于制品的薄壁化及轻量化设计，从而达到降低成本及减重的目的，以及适应更加广泛的用户需求。在N、P阻燃配方体系中，硅酸钙可以减少阻燃剂用量，从而达到协同阻燃的效果。另外，与玻璃纤维增强相比，制品具有非常好的抗翘曲性能，同时避免“浮纤”现象的产生，使制品更加美观。由于硅酸钙矿物纤维的摩氏硬度仅为5左右，远小于玻璃纤维，因此对加工设备相对磨损要减少很多，延长了设备的使用寿命。
经过专利与文献查询，还没有检索到国内有关硅酸钙矿物纤维在聚丙烯复合材料中的应用案例，这方面的研究工作需要进一步深入开展。
综上所述，使用硅酸钙矿物纤维在聚丙烯材料中的应用，能够获得一种表面美观且其他性能优异的聚丙烯复合材料，成为了汽车用塑料研究领域的研究目标之一。
发明内容
根据现有汽车用聚丙烯材料的更高性能要求，本发明对现有汽车用聚丙烯材料的组成和使用性能方面开展研究，利用矿物纤维与聚丙烯材料的相容性和固有的纤维特性对聚丙烯材料进行改性，降低了玻璃纤维的使用量，减少了“浮纤”现象，最终获得了一种刚韧性均衡的表面美观、低光泽及低收缩率的聚丙烯复合材料。硅酸钙矿物纤维的使用，能够有效降低塑件表面的光泽，提升了塑件表面的美观程度，同时收缩率降低，塑件的刚韧性达到均衡，具有合适的力学性能和抗静电性，为将来大量推广使用提供了强有力的技术支撑。
为实现上述目的，在本发明提供了一种硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，按重量份数计，其包含如下组分：
聚丙烯树脂混合物 50-80份
硅酸钙矿物纤维 5-25份
玻璃纤维 0-20份
相容剂 3-6份
润滑剂 0.2-0.6份
滑石粉 0-20份
抗静电剂 0.4-1份
抗氧化剂 0.2-0.6份
光稳定剂 0.2-0.6份。
本发明的复合材料利用硅酸钙矿物纤维与聚丙烯材料的相容特性以及矿物纤维表面分子的硅羟基（-Si-OH）分子间受热-脱水-键合的反应原理，根据树脂材料分子链间的物理相容属性，巧妙设计聚丙烯材料改性复合的技术途径。首先，硅酸钙矿物纤维与聚丙烯树脂初步混熔，利于硅酸钙矿物纤维的分散。由于硅酸钙矿物纤维结构的特性，其与聚丙烯树脂混熔的程度好于普通的矿粉（如滑石粉、云母、碳酸钙等）。另外，在熔融态混合时，矿物纤维表面分子的硅羟基（-Si-OH）分子间受热，脱水，矿物纤维颗粒之间形成化学键，结构更致密，与聚丙烯分子链相互缠绕，包覆紧密（如附图1所示）。硅酸钙矿物纤维与玻璃纤维具有良好的相容性，有利于玻璃纤维分散成细丝，进一步混熔；其次，所有组分混熔时，相容剂将硅酸钙和玻璃纤维表面“润湿”，在相容剂的作用下，矿物纤维与玻璃纤维、聚丙烯、相容剂等协同缠绕，结构紧密，所形成的复合材料的结晶颗粒粒径变小，则收缩率降低，塑件表面的光泽度降低，材料的力学性能得到提高。最后，由于矿物纤维的颗粒表面有一定的吸附作用，利于稳定剂（抗氧化剂、光稳定剂、抗静电剂）分散，保持长效作用。由于矿物纤维代替了部分玻璃纤维，塑件表面的“浮纤”现象减少，塑件材料的表面美观性提升。而且矿物纤维的莫氏硬度相对低于玻璃纤维，利于设备挤出，减少了设备的磨损，延长了设备的使用寿命，进一步提高了生产效益。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯树脂混合物为均聚聚丙烯混合物。均聚聚丙烯是单体丙烯的等规聚合物，简称PPH，数均分子量为8-15万道尔顿。PPH呈半结晶态，具有良好的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。由于其机械物理性能好，在注塑加工方面有十分广泛的应用，易于加工制造薄壁产品，主要用于制造汽车内部件，例如灯具支架、风扇罩、风扇叶等耐热塑件，且制件表面美观，手感平滑，无气味。
所述的均聚聚丙烯PP混合物由两种PP组成，分别为PP-1、PP-2。优选地，所述均聚聚丙烯PP-1，其熔融指数（MFR）为30-60g/10min，更优选35-55g/10min，等规指数大于96%，通常在改性中作为基料使用；所述PP-2的熔融指数（MFR）为2-4g/10min，作为改性的辅料使用。二者材料的属性互补，结晶形态有所改变，达到使用的目的。通常，高MFR的PP-1延展性好，而抗冲击性能低。低MFR的PP-2抗冲击特性较好，但延展程度较低。二者熔融后，分子链缠绕或包裹，形成的网格结构具有互补作用，使晶型有所改变，与添加剂的相容性得到提高，材料的性能得到增强，能够达到使用的目的。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述PP-1与PP-2的质量比例为（1.5-4）:1。在熔融状态时，聚丙烯树脂与硅酸钙矿物纤维、玻璃纤维、滑石粉形成包裹、缠绕的复合晶体颗粒较小，降低了聚丙烯的结晶度，提高了材料的机械强度，注塑件表面的光泽度降低，外表美观。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述硅酸钙矿物纤维为的粒径为2500-3500目，其D50为（4-6）μm，D90为（14-16）μm，长径比为6-9。硅酸钙无机纤维呈针状或棒状，与PP树脂共混制备复合材料，可提升复合材料的机械力学性能、硬度及耐磨性，给予制品非常强大的刚度与弯曲模量特性，并据此提高产品的热变形温度，使其更加耐温，同时优异的强度特性有利于制品的薄壁化及轻量化设计，从而达到降低成本及减重的目的，适应更加广泛的用户需求。另外，由于其摩氏硬度仅为5左右，远小于玻纤，因此对加工设备相对磨损要减少很多，有利于延长设备的使用寿命。硅酸钙纤维协助玻璃纤维增强作用，降低玻纤的用量，具有非常好的抗翘曲性能，同时避免“浮纤”现象的产生，使制品更加美观，并在一定程度上降低成本。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述相容剂为马来酸酐接枝的聚丙烯，其接枝率≥1.0%，熔融指数MFR大于等于45g/10min（190℃/2.16kg）。马来酸酐接枝的聚丙烯（PP-g-MAH）具有表面活性剂的“两亲”特性，其分子链上的羧基（-COOH）可与玻璃纤维表面或硅酸钙矿物纤维的硅羟基（Si-OH）发生氢键作用力或脱水键合，将玻璃纤维表面“润湿”；PP-g-MAH烷基链较长，可与聚丙烯树脂产生分子间作用力，达到相容的作用，有利于聚丙烯树脂附着而包覆（见附图2）。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述滑石粉粒度为1200-1300目。通常聚丙烯材料由于结晶程度高而导致收缩率较大，且收缩比率很难控制。为了降低收缩以便于在注塑制件时能够尺寸稳定且可预期性高，故提高无机填充物（如滑石粉、云母粉、玻璃纤维等）的添加量，同时也提高了聚丙烯材料的强度。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维，且所述玻璃纤维的直径为10-15μm，线密度为1000-2100tex。无碱玻璃纤维无捻粗纱，表面涂覆硅烷型浸润剂，可用于增强PA、PP、ABS等热塑性塑料，并与基体树脂具有良好的相容性。
进一步优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述玻璃纤维的含量为0-15份，玻璃纤维含量过少起不到增强作用，而玻纤过多会导致注塑产品表面严重浮纤。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述硅酸钙矿物纤维与所述玻璃纤维的质量比例为(1-4):(1-2)，更优选(1-2):(1-2)时，表面浮纤得到改善。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述润滑剂为本领域常见的润滑剂，优选为EBS（乙撑双硬脂酰胺，分子式：C38H76N2O2）。EBS是优良的热塑性塑料加工助剂，具有润滑作用，抗粘连性和抗静电性优良，并能显著改善塑料或填料的分散性。在塑料加工中加入本品，可改善树脂的熔体流动性，提高工效，弥补模具光洁度之不足，使制品有光泽，色彩均匀鲜艳。
优选地，在上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料中，所述抗静电剂为本领域常规抗静电剂。
为了尽可能保证本发明复合材料的安全性，所述抗静电剂进一步优选为甘油酯，如购自禾大化学品（上海）有限公司的Atmer 129V和Atmer 163。本发明抗静电剂添加较少的量就可以达到中短期有效抗静电，降低在生产过程中的静电影响，安全且效果良好。
优选地，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，亚磷酸酯类抗氧化剂，硫酯类辅助抗氧化剂中的至少一种。通常，根据物性，抗氧剂1010或1076与抗氧剂168等比例混合使用。抗氧化剂1010即四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、抗氧化剂1076即β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和抗氧化剂168即三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。抗氧剂1010和1076都属于受阻酚类主抗氧剂，通过捕获塑料降解过程中产生的自由基（·OH）而长期持续发挥抗氧作用，在塑料热加工中作为主抗氧化剂应用，有效延长塑料制品的使用寿命。抗氧剂1010的有效官能团比抗氧剂1076的多四倍，抗氧效能更高，因而被广泛使用。抗氧剂168属于亚磷酸酯类辅抗氧剂，通过分解塑料进一步降解所产生的过氧化物，达到抗氧化的目的，主要作为辅助受阻酚类抗氧剂的作用，提供塑料制品的热加工稳定性。通常，在塑料生产中，主抗氧剂与辅抗氧剂等质量比混合使用，可以产生协同抗氧化效应。
优选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，最优选为2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯，这是因为其与聚丙烯树脂具有良好的相容性，降低了析出和起霜的现象。
特别地说明，所述抗氧化剂、光稳定剂均是本领域常规种类和用量，均可基于实际需要进行调节。在本发明中，所述复合材料包括其他助剂如颜料、增塑剂等等，其用量和种类本领域技术人员均可根据实际需要进行调节和选择，并无特别设置。
本发明的复合材料制造的塑件具有良好的耐热性和一定的阻燃性，有效地降低了聚丙烯材料在注塑过程中的收缩率，提高了塑件的成型率。故而，本发明的复合材料可广泛用于汽车、家电、其他电子电器等领域中，具有特别好的应用前景。
此外，在本发明的第二方面，本发明还提供了一种制备上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料的方法，具体过程为：将聚丙烯树脂混合物、硅酸钙矿物纤维、玻璃纤维、相容剂、抗静电剂、滑石粉、润滑剂、抗氧化剂和光稳定剂混合均匀，然后通过挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即可获得所述复合材料。
本发明的制备方法不需要改变现有的设备，且生产过程简单，易于控制，能够实现大规模制备。
优选地，在上述制备过程中，所述挤出机为双螺杆挤出机，在各个区加工温度均设置在180~210℃之间，更优选加温区I-XI的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃；其主螺杆转速为300-800rpm。
优选地，在上述制备过程中，所述冷却过程中的温度为40-50℃。
优选地，在上述制备过程中，所述硅酸钙矿物纤维通过主料口或侧喂料口进料，更优选为通过侧喂料口进料。如果硅酸钙矿纤从主喂料进料，行程长，增加了螺杆的负荷，物料混合程度受到影响；另外，相对于侧喂料，主喂料口进料，也会破坏了硅酸钙纤维形貌，导致材料性能降低。
此外，在本发明的第三方面，本发明还提供了一种上述硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料在制造汽车零部件中的应用，具体而言，所述聚丙烯复合材料用于制造汽车内饰塑件。另外，所述复合材料不仅可以用于汽车行业，还可以用于其他领域如家电领域，电子器件领域等等。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
（1）两种均聚聚丙烯PPH的优势互补：本发明复合材料中，本发明利用高MFR的PP-1延展性好的优势、低MFR的PP-2抗冲击特性较好的优势，进行性能互补，两种均聚聚丙烯PPH的优势互补，与硅酸钙矿纤、玻纤及滑石粉的相容性较好，晶相稳定，材料力学性能得到提升，能够满足使用要求。
（2）硅酸钙矿纤增强作用及降低“浮纤”现象：本发明使用了硅酸钙矿物纤维，其在微观形态上呈针状颗粒结构，表面能较大，容易被聚丙烯树脂包覆或缠绕，形成较小的树脂晶体的内核；另外，在高温挤出的过程中，硅酸钙针状颗粒与玻璃纤维摩擦，利于玻璃纤维成细丝。同时，硅酸钙分子的硅羟基（-Si-OH）与玻璃纤维表面的硅羟基键合，形成牢固的结构，有利于提高材料的强度。硅酸钙矿物纤维取代了部分玻璃纤维，减少了“浮纤”产生的几率。矿物纤维与滑石粉协同作用，能够降低聚丙烯树脂的结晶颗粒大小，进而使材料的光泽度降低，表面细腻又美观。
（3）提高生产效益：由于硅酸钙矿物纤维的硬度相对玻璃纤维较低，对挤出设备的摩擦作用减小，因此提高了生产设备的寿命，提高了生产效益。
（4）材料的使用性能得到提高：本发明复合材料在熔融状态下，聚丙烯树脂与硅酸钙矿物纤维、玻璃纤维、滑石粉形成包裹、缠绕的复合晶体颗粒较小，降低了聚丙烯的结晶度，进而使注塑件表面的光泽度降低，外表美观。同时，本发明复合材料中硅酸钙纤维分子的特性得到充分体现，在与玻璃纤维的协同作用下形成的键合结构增强了注塑件的物理性能；同时还具有抗静电、抗老化等功能，能够广泛应用于汽车、家电、电器等领域，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为硅酸钙矿物纤维在聚丙烯复合材料中的键合示意图。
图2为PP-g-MAH与玻纤相容的原理图。
图3为硅酸钙矿纤在150倍的情况下的光学显微镜图像。
图4为硅酸钙矿纤在1000倍的情况下的扫描电镜SEM图像。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
如下所述的实施例所采用的原料如无特殊说明，均为市售。
其中，所述聚PP-1购自茂名实华的PP-450粉料，其熔融指数为45±8g/10min，等规指数为＞96%。
PP-2购自中石化茂名分公司的PPH-T03，其熔融指数为2.5g/10min，等规指数为＞96%。
所述的PP相容剂为购自广州新邦高分子材料有限公司的PP相容剂XB-2000，熔融指数为50g/10min（190℃，2.16Kg），马来酸酐的接枝率为1.0%。
所述滑石粉购自佛山市科佳新材料科技有限公司A-60滑石粉，硅含量58.6%，平均粒径D50为5.97μm。所述的A-60滑石粉具有良好的分散性，用于PP添加，可提高产品的形体稳定性，提高抗拉强度及刚性，增强化学和热稳定性。
所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维，具体为购自泰山玻璃纤维有限公司的无碱长玻璃纤维T635C，经过硅烷浸润剂表面改性，其纤维直径为13.5μm，线密度2005tex。
所述硅酸钙矿物纤维为针状纤维，具体购自东北大学粉体研究所的NMW-5型硅酸钙矿物纤维，平均粒径为3000目，其D50为5μm，D90为14.92μm，长径比为6~9。
所述的润滑剂为购自日本花王的润滑剂EBS。
所述抗静电剂为购自英国禾大公司的Atmer 129V。英国禾大抗静电剂Atmer 129V是微珠状的植物甘油酯。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168。
所述光稳定剂为美国氰特公司复配的受阻胺类（HALS）光稳定剂V703，该光稳定剂V703是新一代光稳定体系，专用于PP材料改性，相容性好，与酸性物质无互相反应，添加量较低，无气熏和析出现象。
制备实施例1
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得所述聚丙烯复合材料，记作A1。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为400rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧喂料口进料。
制备实施例2
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作A2。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为400rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧喂料口进料。
制备实施例3
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得所述的复合材料，记作A3。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为400rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧喂料口进料。
制备实施例4
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得所述的复合材料，记作A4。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为400rpm，冷却过程中水槽温度为40℃。硅酸钙矿物纤维通过侧喂料口进料。
制备实施例5
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作A5。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为500rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧料口进料。
制备实施例6
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作A6。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为350rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧料口进料。
制备实施例7
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作A7。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为350rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧料口进料。
对比实施例1
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作B1。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为600rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧喂料口进料。
对比实施例2
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得所述的聚丙烯复合材料，记作B2。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为300rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维通过侧喂料口进料。
对比实施例3
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作B3。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为600rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维侧喂料口进料。
对比实施例4
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作B4。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为600rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维主喂料口进料。
对比实施例5
按照表1中所示的物料量称取物料（总重量2.0kg），混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料，记作B5。
其中，双螺杆挤出机I-XI区的加工温度依次设置为：185℃，195℃，195℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，200℃，主螺杆转速为600rpm，冷却过程中水槽温度为45℃。硅酸钙矿物纤维主喂料口进料。
表1制备实施例A1-A7与对比实施例B1-B5的各组分的量（份，总重量2.0kg）
上表1示出了制备实施例A1-A7与对比实施例B1-B5所涉及的各组分的量。
测试实施例
将制备实施例1-7制备的复合材料A1-A7和对比实施例1-5制备的复合材料B1-B5均按照统一工序注塑成相应的测试条，按照以下测试标准和条件进行性能测试，结果示于下表2中。
1）熔融指数：按照ISO 1133-1-2011 “塑料--热塑性塑料熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动速率(MVR)的测定--第1部分:标准方法中规定的测量方法进行测量，其中测试条件为230℃，2.16kg；单位：g/10min。
2）密度：按照ISO 1183《塑料.非泡沫塑料的密度测定方法.部分1:浸渍法》测定，测试温度23℃。单位：g/cm3。
3）拉伸强度：按照ISO 527-2塑料拉伸性能测试方法中规定的测量方法进行测量，其中拉伸速率为50mm/min；单位：MPa。
4）断裂伸长率：按照ISO 527-2塑料拉伸性能测试方法中规定的测量方法进行测量，其中拉伸速率为50mm/min；单位：%。
5）缺口冲击强度：按照ISO 180塑料悬臂梁（Izod）冲击强度的测定标准中规定的测量方法进行测量，其中测试条件为23℃，2.75J；单位：MPa。
6）弯曲强度：按照ISO-178-2010塑料—弯曲性能的测定中规定的测量方法进行测量，其中弯曲速率为2mm/min；单位：MPa。
7）弯曲模量：按照ISO-178-2010塑料—弯曲性能的测定中规定的测量方法进行测量，其中弯曲速率为2mm/min；单位：MPa。
8）收缩率：按照ISO 294：2018塑料—热塑性材料多功能试样注塑中规定的测量方法进行测量。单位：%。
9）表面浮纤等级：1.表面无浮纤，2.表面轻微浮纤，3.表面明显浮纤，4.表面浮纤较为明显，5.表面浮纤极其明显。
表2. 性能测试结果
实践证明，聚丙烯树脂的熔融指数、弯曲模量越高，则复合材料的整体流动性会好、弯曲模量也越高。均聚聚丙烯的复合材料的光泽度较好，弯曲模量高，但是其尺寸稳定性不好，收缩率较大。因此，本发明采用硅酸钙矿物纤维作为PPH材料的添加剂，其目的是解决复合材料的塑件表面“浮纤”、光泽度、翘曲和收缩的问题。
根据表2的数据结果表明，制备实施例1-4试样，该组试验的设计思路是滑石粉与硅酸钙矿物纤维复配，在总粉体含量25份不变的前提下，逐渐增加硅酸钙矿物纤维至全部添加硅酸钙矿物纤维，拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度基本不变化，说明硅酸钙矿物纤维和滑石粉在三大机械力学性能的增强方面并没有太大差异，但随着硅酸钙矿物纤维含量的增加，收缩率在逐渐减低，幅度不小，达到25%，且规律明显，可以说明硅酸钙矿物纤维比滑石具有更好抗收缩变形能力。
对比对比实施例2&制备实施例4、对比实施例3&制备实施例3两组样品，得出硅酸钙矿物纤维对比玻璃纤维三大力学性能以及收缩率都差很多的结论，这是因为玻璃纤维相对于硅酸钙矿物纤维粗大很多，长径比也大很多。
硅酸钙矿物纤维的使用从来都不是为替代玻璃纤维而出现的，它的力学性能和玻璃纤维比相差还是挺悬殊的，所以无法替代玻璃纤维，但硅酸钙矿物纤维的特点是力学性能优于其他常用矿粉，所以和玻璃纤维复配使用，靠它的细小且三维随机分布来解决材料的表面美观的问题，即硅酸钙矿物纤维和玻纤复配也可以解决“浮纤”问题。
根据表2的数据结果表明，制备实施例5-7试样，该组试验是滑石粉、硅酸钙矿纤与玻璃纤维的复配使用，均能改善由于玻璃纤维引起的浮纤问题，随着滑石粉和硅酸钙矿纤的含量增加，对浮纤的改善效果越好，但是其部分力学性能会出现不同程度的降低，收缩率逐渐增大，当硅酸钙矿物纤维与所述玻璃纤维的质量比例为(1-2):(1-2)时，复合材料的力学性能、尺寸稳定性及表面浮纤效果处于相对平衡状态。
对比对比实施例4&制备实施例6，得出相对于侧喂料进料，硅酸钙矿纤从主喂料口进料，会破坏了硅酸钙纤维形貌，导致材料性能降低。
此外，硅酸钙矿物纤维可替代滑石粉或者部分替代滑石体系，可额外解决玻璃纤维引起的翘曲和“浮纤”问题。
综上，本发明根据各个组分的配伍性质，最终获得了一种表面美观、低光泽、低收缩率以及无“浮纤”的复合材料，其力学性能较好，不但能广泛应用于制造汽车零部件，还能用于家电领域或者其他电子器件领域。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包含如下组分：
聚丙烯树脂混合物 50-80份
硅酸钙矿物纤维 5-25份
玻璃纤维 0-20份
相容剂 3-6份
润滑剂 0.2-0.6份
滑石粉 0-20份
抗静电剂 0.4-1份
抗氧化剂 0.2-0.6份
光稳定剂 0.2-0.6份，
其中，所述聚丙烯树脂混合物为熔融指数不同的均聚聚丙烯PP-1和均聚聚丙烯PP-2的混合物，所述均聚聚丙烯PP-1的熔融指数为30-60g/10min；所述PP-2的熔融指数为2-4g/10min，所述PP-1与PP-2的质量比例为（1.5-4）:1。
2.根据权利要求1所述的硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述硅酸钙矿物纤维的长径比为（6-9），粒径为2500-3500目。
3.根据权利要求1所述的硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维，且所述玻璃纤维的直径为10-15μm，线密度为1000-2100tex。
4.根据权利要求1所述的硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝的聚丙烯，其接枝率≥1.0%，熔融指数MFR（190℃/2.16kg）≥45g/10min。
5.根据权利要求1所述的硅酸钙矿物纤维改性的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述滑石粉粒度为1200-1300目。
6.权利要求1-5任一所述的改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：将聚丙烯树脂混合物、硅酸钙矿物纤维、相容剂、润滑剂、滑石粉、玻璃纤维、抗静电剂、抗氧剂和光稳定剂混合均匀，然后通过挤出机挤出、冷却、干燥并造粒，即获得聚丙烯复合材料。
7.权利要求1-5中任一项所述的聚丙烯复合材料的应用，其特征在于，所述应用为所述聚丙烯复合材料用于制造汽车或家电。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08199016A (ja) * | 1995-01-24 | 1996-08-06 | Ube Ind Ltd | 強化ポリプロピレン組成物 |
| JP2005206802A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-08-04 | Mitsubishi Engineering Plastics Corp | 強化熱可塑性樹脂組成物、およびこれを用いた成型品。 |
| CN102532682A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-04 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 低翘曲高光泽填充增强聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN105131423A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-09 | 宁波海雨新材料科技有限公司 | 一种用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN105175900A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-23 | 沈阳化工大学 | 一种混杂纤维改性聚丙烯 |
| CN114230918A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 广州仕天材料科技有限公司 | 一种低光泽且低收缩率的复合材料及其制备方法和应用 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08199016A (ja) * | 1995-01-24 | 1996-08-06 | Ube Ind Ltd | 強化ポリプロピレン組成物 |
| JP2005206802A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-08-04 | Mitsubishi Engineering Plastics Corp | 強化熱可塑性樹脂組成物、およびこれを用いた成型品。 |
| CN102532682A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-04 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 低翘曲高光泽填充增强聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN105131423A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-09 | 宁波海雨新材料科技有限公司 | 一种用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN105175900A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-23 | 沈阳化工大学 | 一种混杂纤维改性聚丙烯 |
| CN114230918A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 广州仕天材料科技有限公司 | 一种低光泽且低收缩率的复合材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨彬，严昶: "针状硅灰石增强聚丙烯在汽车壳体上的应用与开发", 《汽车工艺与材料》 * |
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