CN117511055A - 一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法、应用 - Google Patents
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法、应用 Download PDFInfo
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Abstract
本申请适用于工程材料技术领域,提供了一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法、应用,玻纤增强聚丙烯材料包括以下质量份的原料:聚丙烯树脂35~65份、聚乙烯树脂35~65份、极性助剂0.8~1.5份、相容剂3~5份、润滑剂1~2份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。该玻纤增强聚烯烃材料通过使用聚丙烯树脂和聚乙烯树脂复配、相容剂和极性助剂,使聚烯烃复合材料具有较高的表面张力(即达因值高),达因值在36~40mN/m,而ABS材料的达因值一般34~38mN/m,可以很好的达到印刷效果;具有较好的耐弯折性,3.0mm样条弯折后不会开裂,韧性同ABS材料相当,可以反复折叠弯折10次以上。
Description
技术领域
本申请属于工程材料技术领域,尤其涉及一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法、应用。
背景技术
聚丙烯(PP)是五大通用树脂之一,具有质量轻、易加工、耐化学药品腐蚀等优良特性,在化工、电器、包装等工业领域得到广泛的应用。但是聚丙烯本身还存在很多缺陷,需要通过改性来满足更多的应用领域需求。
现有技术中,玻纤增强聚丙烯是一种重要的改性方式,使其拥有优异的力学强度,可以代替一些工程塑料,如在汽车行业、电子电器行业和建筑行业中中代替ABS材料。然而聚丙烯是一种非极性材料,其表面张力低,特别是玻纤增强聚丙烯在直接注塑成的汽车上外观件时其漆牢固度不足,喷漆后的制件很难通过国内外组机厂的耐刮擦、耐湿、耐水等实验,影响了其代替ABS材料。
可见,现有技术的改性聚丙烯材料存在不能兼具提高极性和优良的力学性能,导致其无法很好的代替ABS材料应用于汽车、电子电器等行业中的问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,旨在解决现有改性聚丙烯材料存在不能兼具提高极性和优良的力学性能,导致其无法很好的代替ABS材料应用于汽车、电子电器等行业中的问题。
本申请实施例是这样实现的,一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,包括以下质量份的原料:
聚丙烯树脂35~65份、聚乙烯树脂35~65份、极性助剂0.8~1.5份、相容剂3~5份、润滑剂1~2份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。
优选的,所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,包括以下质量份的原料:
聚丙烯树脂40~60份、聚乙烯树脂40~60份、极性助剂1-1.2份、相容剂3~5份、润滑剂1.2-1.5份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。
优选的,所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,包括以下质量份的原料:
聚丙烯树脂40份、聚乙烯树脂60份、极性助剂1份、相容剂3份、润滑剂1.5份、抗氧剂0.3份、短切玻璃纤维25份。
优选的,所述聚丙烯树脂为融指5~25g/10min(2.16Kg,230℃测试)、悬臂梁缺口冲击强度90~150J/m、弯曲模量1000~1500MPa的嵌段共聚聚丙烯树脂。
优选的,所述聚乙烯树脂为融指<2.0g/10min(2.16Kg,190℃测试)、悬臂梁缺口冲击强度>450J/m的高密度聚乙烯。
优选的,所述极性助剂为一端为长碳链R基,另一端为强极性官能团的高碳链乙氧基酰胺蜡,其熔点>60℃,TGA(5%的重量损失温度)>300℃。
优选的,所述相容剂为接枝率0.7~0.9%的三元乙丙橡胶共聚物接枝马来酸酐。
优选的,所述短切玻璃纤维为长宽比3:1~4:1,纤维长度2.5~4.0mm,并且使用聚丙烯专用偶联剂浸渍过的扁平短切玻璃纤维。
本申请实施例的另一目的在于提供一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的制备方法,包括以下步骤:
将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、极性助剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按照比例称好后加入到低速搅拌锅中搅拌,搅拌完成后通过放料阀门,使混合均匀的物料喂入到主喂料失重称中间料斗,通过设置喂料量使物料进入双螺杆挤出机喂料段;
扁平短切玻璃纤维通过自动吸料装置加入到侧喂料料仓中,通过设置喂料量使扁平短切玻璃纤维从侧喂料口进行双螺杆挤出机塑化段;
在双螺杆挤出机进行熔融塑化,挤出出料,经水槽冷却后,打水机和吹干机进行干燥,再进行切粒成4~6mm长度的颗粒,通过振动筛筛选出合格粒子,再通过上料风机进入混料桶中进行混合均匀后,即可放料打包。
本申请实施例的另一目的在于提供一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的应用,所述玻纤增强聚丙烯材料应用于汽车或电子电器的涂装材料。
本申请实施例提供的高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,通过使用聚丙烯树脂和聚乙烯树脂复配、相容剂和极性助剂,使聚烯烃复合材料具有较高的表面张力(即达因值高),达因值在36~40mN/m,而ABS材料的达因值一般34~38mN/m,可以很好的达到印刷效果;具有较好的耐弯折性,3.0mm样条弯折后不会开裂,韧性同ABS材料相当,可以反复折叠弯折10次以上,兼具了较高的表面张力和优良的力学性能,可以很好的代替ABS材料应用于汽车、电子电器等行业中。
附图说明
图1是本申请实施例1玻纤增强聚丙烯材料(黑色样条)和对比例12的ABS原料树脂DG-417(黄色样条)的弯折效果对比图;
图2是本申请对比例1的玻纤增强聚丙烯材料弯折一次的样条效果图;
图3是本申请实施例2和对比例11平板翘曲情况对比图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例针对聚丙烯的表面张力低、低强度韧性的问题,通过使用聚丙烯树脂和聚乙烯树脂复配、加入相容剂和极性助剂,使聚烯烃复合材料具有较高的表面张力,较好的耐弯折性,可用于代替ABS材料应用于汽车、或电子电器的涂装材料。
本申请实施例中提到的达因值,达因值其实是达因/厘米的俗称,表述的是表面张力系数的大小。达因值的测量在印刷里最常用,可反映出该材料好不好印刷,适用什么样的油墨。因为材料的达因值是某个数值,选用的油墨要与之接近并稍小才能达到最好的印刷效果。
本申请实施例提供了一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,包括以下质量份的原料:聚丙烯树脂35~65份、聚乙烯树脂35~65份、极性助剂0.8~1.5份、相容剂3~5份、润滑剂1~2份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。
在本申请实施例中,该玻纤增强聚烯烃材料通过使用聚丙烯树脂和聚乙烯树脂复配、相容剂和极性助剂,使聚烯烃复合材料具有较高的表面张力(即达因值高),达因值在36~40mN/m,而ABS材料的达因值一般34~38mN/m,可以很好的达到印刷效果;具有较好的耐弯折性,3.0mm样条弯折后不会开裂,韧性同ABS材料相当,可以反复折叠弯折10次以上。
优选的,本申请实施例提供了一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,包括以下质量份的原料:聚丙烯树脂40~60份、聚乙烯树脂40~60份、极性助剂1-1.2份、相容剂3~5份、润滑剂1.2-1.5份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。
优选的,本申请实施例提供了一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,包括以下质量份的原料:聚丙烯树脂40份、聚乙烯树脂60份、极性助剂1份、相容剂3份、润滑剂1.5份、抗氧剂0.3份、短切玻璃纤维25份。
优选的,所述聚丙烯树脂可以选择熔融指数为5~25g/10min(230℃,2.16Kg条件测试)、悬臂梁缺口冲击强度90~150J/m、弯曲模量1000~1500MPa的中等融指、中等冲击、高弯曲模量的嵌段共聚聚丙烯树脂。
优选的,所述聚乙烯树脂可以选择熔指<2.0g/10min(190℃,2.16Kg条件测试)、悬臂梁缺口冲击强度>450J/m的低融指、高抗冲击的高密度聚乙烯。
在本申请实施例中,加入高冲击强度的嵌段共聚聚丙烯树脂和高密度聚乙烯,可以使整体配方的韧性得到大幅提升,无需另外加入增韧剂,而且高密度聚乙烯相对PP来说,达因值更高,在玻纤增强体系中,韧性更好。
优选的,所述极性助剂为一端为长碳链R基,另一端为强极性官能团的高碳链乙氧基酰胺蜡,其熔点>60℃,TGA(5%的重量损失温度)>300℃。
在本申请实施例中,极性助剂高碳链乙氧基酰胺蜡的一端为长碳链R基,R基与基材树脂形成共结晶,起锚固作用,另一端为强极性官能团,因异性相斥原理,迁移扩散富集于基材表面,提供极性活性中心,从而提升材料表面张力。高碳链乙氧基酰胺蜡的熔点不能过低,不然在搅拌混合时容易产生结块,另外TGA分解温度也不能过低,不然在双螺杆挤出机容易产生分解,从而降低其在据悉提材料中起到的极性作用。
优选的,所述相容剂为接枝率0.7~0.9%的三元乙丙橡胶共聚物接枝马来酸酐。
在本申请实施例中,所述相容剂是由三元乙丙橡胶共聚物反应接枝马来酸酐制得,由于它在三元乙丙橡胶共聚物分子的主链上引入了强极性的侧基(马来酸酐),因此马来酸酐接枝三元乙丙橡胶共聚物可以成为增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性的桥梁。在PP/HDPE+玻璃纤维改性的应用中,它可以与表面处理后的玻璃纤维发生反应,提高PP/HDPE与玻璃纤维的相容性,从而PP/HDPE尼龙的拉伸强度和冲击强度。同时,它还可以作为增韧剂来使用,增韧效果比单纯使用POE或者三元乙丙橡胶共聚物更好。
优选的,所述短切玻璃纤维为长宽比3:1~4:1,纤维长度2.5-4.0mm,并且使用聚丙烯专用偶联剂浸渍过的扁平短切玻璃纤维。
在本申请实施例中,扁平玻纤的加入,可以提高聚烯烃复合材料2~3倍的强度,而且可以降低收缩率,使其同ABS材料相当,收缩率达到0.4~0.8%,在注塑制件时可以直接使用ABS模具进行注塑,无需重新更换模具造成成本上升;另外加入解决玻纤增强材料而生的扁平玻纤,最为重要的就是改善玻纤增强聚烯烃材料的翘曲问题,在注塑时,物料从浇口进入到模腔中就会有纵向和横向的流动,普通的玻璃纤维一般是圆柱形的,它在料里面流动的时候容易滚动,滚动着流嘛,它就容易形成堆积,造成不同径向的玻纤堆积密度不同,从而产生方向上的翘曲,而扁平玻璃纤维一般为长宽比3:1~4:1,类似于椭圆柱装,径向上的滚动不如普通玻璃纤维,一般成层叠状,翘曲情况较小。
优选的,润滑剂为具有很强的极性活动中心和非常长的非极性碳链的蒙旦蜡,其润滑效果好,有利于短切玻璃纤维的分散;抗氧剂为抗氧剂B215。
本申请实施例还提供了一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、极性助剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按照比例称好后加入到低速搅拌锅中搅拌,搅拌完成后通过放料阀门,使混合均匀的物料喂入到主喂料失重称中间料斗,通过设置喂料量使物料进入双螺杆挤出机喂料段;(2)扁平短切玻璃纤维通过自动吸料装置加入到侧喂料料仓中,通过设置喂料量使扁平短切玻璃纤维从侧喂料口进行双螺杆挤出机塑化段;(3)在双螺杆挤出机进行熔融塑化,挤出出料,经水槽冷却后,打水机和吹干机进行干燥,再进行切粒成4~6mm长度的颗粒,通过振动筛筛选出合格粒子,再通过上料风机进入混料桶中进行混合均匀后,即可放料打包。
其中,低速搅拌锅中搅拌速度为150r/min,搅拌时间为30s;在混料桶中进行混合均匀的时间为30min。
优选的,所述搅拌锅自带冷却系统,可通过加冷却水使搅拌锅保持常温状态;双螺杆挤出机为长径比44:1,螺杆直径75mm~90mm,主机最快转速为900r/min的同向啮合双螺杆挤出机,温度设置为(包含机头温度)195~215℃;3T混料桶配有电热干燥装置,干燥温度设置为105℃。
本申请实施提供的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的制备方法,流程简单,设备容易购置,使用自带冷却系统的搅拌锅,可通过加冷却水使搅拌锅保持常温状态,降低搅拌速度,搅拌时不会因为摩擦生热而导致小助剂抗氧剂、极性助剂等结块,影响其发挥作用,使用高转速双螺杆挤出机,产能高,经过混料桶烘料后,可以减少产品浮纤,客户注塑前无需烘料,方便客户操作。
本申请实施例还提供了一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的应用,其特征在于,所述玻纤增强聚丙烯材料应用于汽车或电子电器的涂装材料。
本申请实施例提供的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料具有较高的表面张力,较好的耐弯折性,可以很好的代替ABS材料应用于汽车、或电子电器的涂装材料。
以下给出本申请某些实施方式的具体实施例,其目的不在于对本申请的范围进行限定。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。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。
实施例1
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)60份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)40份、极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.0份、相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)5份、润滑剂蒙旦蜡TR044W(上海壮景化学)1份、抗氧剂B215(巴斯夫)0.3份、扁平短切玻璃纤维TFG4388(山东泰山玻璃纤维)15份。
制备方法包括以下步骤:(1)将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、极性助剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按照比例称好后加入到500L的低速搅拌锅中,搅拌速度为150r/min,搅拌30s,搅拌完成后通过放料阀门,使混合均匀的物料喂入到主喂料失重称中间料斗,通过设置喂料量使物料进入双螺杆挤出机喂料段;(2)扁平短切玻璃纤维通过自动吸料装置加入到侧喂料料仓中,通过设置喂料量使扁平短切玻璃纤维从侧喂料口进行双螺杆挤出机塑化段;(3)在双螺杆挤出机进行熔融塑化,挤出出料,经水槽冷却后,打水机和吹干机进行干燥,再进行切粒成4~6mm长度的颗粒,通过振动筛筛选出合格粒子,再通过上料风机进入3T混料桶中进行混合均匀30min后,即可放料打包。
其中,搅拌锅自带冷却系统,可通过加冷却水使搅拌锅保持常温状态;双螺杆挤出机为长径比44:1,螺杆直径75mm~90mm,主机最快转速为900r/min的同向啮合双螺杆挤出机,温度设置为(包含机头温度)195~215℃;3T混料桶配有电热干燥装置,干燥温度设置为105℃。
实施例2
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)50份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)50份、极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.2份、相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)4份、润滑剂蒙旦蜡TR044W(上海壮景化学)1.2份、抗氧剂B215(巴斯夫)0.3份、扁平短切玻璃纤维TFG4388(山东泰山玻璃纤维)20份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)40份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)60份、极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.0份、相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)3份、润滑剂蒙旦蜡TR044W(上海壮景化学)1.5份、抗氧剂B215(巴斯夫)0.3份、扁平短切玻璃纤维TFG4388(山东泰山玻璃纤维)25份。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)40份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)50份、极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.0份、相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)3份、润滑剂蒙旦蜡TR044W(上海壮景化学)1.5份、抗氧剂B215(巴斯夫)0.3份、扁平短切玻璃纤维TFG4388(山东泰山玻璃纤维)25份。
制备方法同实施例1。
实施例5
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)50份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)60份、极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.0份、相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)3份、润滑剂蒙旦蜡TR044W(上海壮景化学)1.5份、抗氧剂B215(巴斯夫)0.3份、扁平短切玻璃纤维TFG4388(山东泰山玻璃纤维)25份。
制备方法同实施例1。
对比例1
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例2的聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)50份更换为聚丙烯树脂HP500N-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度25J/m,弯曲模量1300MPa)50份,其它原料组分及份数同实施例2。
其制备方法同实施例2。
对比例2
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例2的聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m,弯曲模量1250MPa)50份更换为聚丙烯树脂K8009(中海壳牌,融指9g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度500J/m,弯曲模量900MPa)50份,其它原料组分及份数同实施例2。
其制备方法同实施例2。
对比例3
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例3的聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)60份更换为聚乙烯树脂HDPE 5502(伊朗石化,融指8g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度60J/m)60份,其它原料组分及份数同实施例3。
其制备方法同实施例3。
对比例4
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例1的聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m)60份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)40份更换为聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m)80份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)20份,其它原料组分及份数同实施例1。
其制备方法同实施例1。
对比例5
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例3的聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m)40份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)60份更换为聚丙烯树脂EP300M-Z(中海壳牌,融指10g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度140J/m)20份、聚乙烯树脂HDPE 5502(茂名石化,融指0.35g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度800J/m)80份,其它原料组分及份数同实施例3。
其制备方法同实施例3。
对比例6
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例1的极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.0份更换为极性助剂KF-027(浙江佳华精化)0.5份,其它原料组分及份数同实施例1。
其制备方法同实施例1。
对比例7
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例2的极性助剂KF-027(浙江佳华精化)1.2份更换为极性助剂KF-027(浙江佳华精化)2.5份,其它原料组分及份数同实施例2。
其制备方法同实施例2。
对比例8
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例3的相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)3份更换为0份,其它原料组分及份数同实施例3。
其制备方法同实施例3。
对比例9
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例3的相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)3份更换为相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)10份,其它原料组分及份数同实施例3。
其制备方法同实施例3。
对比例10
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例3的相容剂EPDM接枝剂马来酸酐W1P-2(科艾斯化学)3份更换为相容剂PP接枝剂马来酸酐B1A(科艾斯化学)3份,其它原料组分及份数同实施例3。
其制备方法同实施例3。
对比例11
一种高达因值耐弯折玻纤增强聚烯烃材料,原料质量份数如下:
将实施例2的扁平短切玻璃纤维TFG4388(山东泰山玻璃纤维)20份更换为普通短切玻璃纤维TCR438G(山东泰山玻璃纤维)20份,其它原料组分及份数同实施例2。
其制备方法同实施例2。
对比例12
本对比例为ABS原料树脂DG-417,天津大沽产。
对以上实施例1-5及对比例1-12的材料进行性能测试,具体测试方法如下:
分别将实施例1~5和对比例1~12的材料采用卧式注射机进行注射成型,得到标准试样。成型工艺条件:注射温度(加料口)195/200/200/195℃(喷嘴);注射压力55~75MPa;保压时间8s;冷却时间8s,注塑前按照105℃烘料2h。分别进行性能测试,各项性能测试标准如下:
拉伸强度:按照ASTM D-638:2016标准进行测试,单位:MPa;
弯曲性能:按照ASTM D-790:2016标准进行,单位:MPa;
悬臂梁缺口冲击性能:按照ASTM D-256:2016标准进行测试,厚度3.0mm样条,单位:J/m;
达因值测试:使用A.shine达因笔(对应28~42mN/m)在光面板(60mm*90mm)上进行涂划,3秒内液体无收缩,则达到所选达因,反之则未达到。
耐弯折测试:用3.0mm*12.8mm*150mm样条进行来回90°弯折,观察出现开裂的弯折次数。
测试结果见表1和表2和附图1、附图2、附图3。
表1实施例1~5性能测试结果
测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
拉伸强度(MPa) | 50 | 52 | 51 | 51 | 50 |
弯曲强度(MPa) | 72 | 75 | 73 | 74 | 73 |
弯曲模量(MPa) | 2360 | 2480 | 2410 | 2420 | 2400 |
冲击强度(J/m) | 240 | 245 | 255 | 250 | 250 |
达因值(mN/m) | 36 | 38 | 38 | 38 | 38 |
弯折次数 | 10 | 11 | 12 | 11 | 12 |
表2实施例1~12性能测试结果
从表1和表2可看出,本申请实施例1~5的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其达因值在36-38之间,具有较高的表面张力,等于甚至高于对比例12的ABS材料,用于代替涂装ABS材料应用于汽车或电子电器,性能同ABS材料相当,适合于印刷和喷漆,耐弯折次数在10-12次之间,远远高于对比例12的ABS的4次,不容易弯曲变脆开裂,可见,本申请实施例1-5提供的玻纤增强聚丙烯材料,其兼具较高的表面张力和优良的力学性能,可以很好的替代ABS材料,用于于汽车、电子电器等行业中。
图1是本申请实施例1玻纤增强聚丙烯材料(黑色样条)和对比例12的ABS原料树脂DG-417(黄色样条)的弯折效果对比图,弯折次数均为4次,由图1可以看出,本申请实施例1的玻纤增强聚丙烯材料弯折4次后形态保持较好,没有出现断裂,而对比例12的ABS原料树脂弯折4次后出现明显的断裂。
对比例1与实施例2相比较,由于更换聚丙烯树脂原料为悬臂梁缺口冲击强度25J/m,弯曲模量1300MPa的聚丙烯树脂,导致玻纤增强聚丙烯材料的冲击强度由245直接下降到145,在进行弯折测试时一掰就脆断(如附图2所示为对比例1的玻纤增强聚丙烯材料弯折一次的样条效果图),不能很好的代替ABS材料。
而对比例2与实施例2相比较,由于更换聚丙烯树脂原料为,融指9g/10min,230℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度500J/m,弯曲模量900MPa,导致拉伸强度和弯曲性能严重下降,不及对比例ABS材料的相关性能,不能很好的代替ABS材料。
在实践中,聚丙烯树脂原料选取熔融指数为5~20g/10min(230℃,2.16Kg条件测试)、悬臂梁缺口冲击强度>100J/m的嵌段共聚聚丙烯树脂。
比例3与实施例3相比较,由于更换聚乙烯树脂为融指8g/10min,190℃/2.16Kg,悬臂梁缺口冲击强度60J/m的聚乙烯树脂,导致冲击强度下降,弯折测试时一掰就脆断,不及对比例ABS材料的相关性能,不能很好的代替ABS材料。
在实践中,聚乙烯树脂选用熔指<5g/10min(190℃,2.16Kg条件测试)、悬臂梁缺口冲击强度>400J/m的高密度聚乙烯树脂。
而对比例4与实施例1相比较,调整了聚丙烯和聚乙烯的比例,使得聚丙烯比例上升,这也导致冲击强度下降,弯折测试时也是容易脆断,不及对比例ABS材料的相关性能,不能很好的代替ABS材料。
而对比例5与实施例3相比较,调整了聚丙烯和聚乙烯的比例,聚乙烯比例上升,这导致冲击强度提高,耐弯折和达因值都有所提高,但是强度下降明显,相对ABS材料偏软,不适合代替ABS材料。
以上说明,聚丙烯和聚乙烯的比例对材料的性能具有重要的影响,在实践中需要选取合适的比例才能兼顾高达因值和良好的力学性能两个指标。
对比例6与实施例1相比较,减少极性助剂的比例,导致表面的极性官能团不足,达因值下降,低于ABS材料,表现为印刷效果不理想。
对比例7与实施例2相比较,增加极性助剂的比例,达因值略有提高,但效果不明显。
对比例8与实施例3相比较,去掉了相容剂后,由于PP/HDPE与玻璃纤维缺少桥梁,相容性差,整体强度下降,弯折测试一掰就脆断。
对比例9与实施例3相比较,增加了相容剂比例,增韧效果较好,但是整体强度偏软,刚性低于ABS树脂,不适合代替ABS材料。
对比例10与实施例3相比较,更换了相容剂为PP接枝马来酸酐,此相容剂可明显提高玻纤增强聚烯烃的刚性,但是冲击强度下降,材料显得刚而脆,弯折测试一掰就脆断。
对比例11与实施例2相比较,更换了玻璃纤维,由于普通玻璃纤维为圆柱体状,它在料里面流动的时候容易滚动,就容易形成堆积,造成不同径向的玻纤堆积密度不同,翘曲相对于扁平玻璃纤维严重,二者的翘曲情况对比如附图3所示。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,包括以下质量份的原料:
聚丙烯树脂35~65份、聚乙烯树脂35~65份、极性助剂0.8~1.5份、相容剂3~5份、润滑剂1~2份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。
2.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,包括以下质量份的原料:
聚丙烯树脂40~60份、聚乙烯树脂40~60份、极性助剂1-1.2份、相容剂3~5份、润滑剂1.2-1.5份、抗氧剂0.2~0.5份、短切玻璃纤维15~25份。
3.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,包括以下质量份的原料:
聚丙烯树脂40份、聚乙烯树脂60份、极性助剂1份、相容剂3份、润滑剂1.5份、抗氧剂0.3份、短切玻璃纤维25份。
4.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,所述聚丙烯树脂为融指5~25g/10min(2.16Kg,230℃测试)、悬臂梁缺口冲击强度90~150J/m、弯曲模量1000~1500MPa的嵌段共聚聚丙烯树脂。
5.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,所述聚乙烯树脂为融指<2.0g/10min(2.16Kg,190℃测试)、悬臂梁缺口冲击强度>450J/m的高密度聚乙烯。
6.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,所述极性助剂为一端为长碳链R基,另一端为强极性官能团的高碳链乙氧基酰胺蜡,其熔点>60℃,TGA(5%的重量损失温度)>300℃。
7.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,所述相容剂为接枝率0.7~0.9%的三元乙丙橡胶共聚物接枝马来酸酐。
8.如权利要求1所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料,其特征在于,所述短切玻璃纤维为长宽比3:1~4:1,纤维长度2.5~4.0mm,并且使用聚丙烯专用偶联剂浸渍过的扁平短切玻璃纤维。
9.权利要求1-8任一权利要求所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、极性助剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂按照比例称好后加入到低速搅拌锅中搅拌,搅拌完成后通过放料阀门,使混合均匀的物料喂入到主喂料失重称中间料斗,通过设置喂料量使物料进入双螺杆挤出机喂料段;
扁平短切玻璃纤维通过自动吸料装置加入到侧喂料料仓中,通过设置喂料量使扁平短切玻璃纤维从侧喂料口进行双螺杆挤出机塑化段;
在双螺杆挤出机进行熔融塑化,挤出出料,经水槽冷却后,打水机和吹干机进行干燥,再进行切粒成4~6mm长度的颗粒,通过振动筛筛选出合格粒子,再通过上料风机进入混料桶中进行混合均匀后,即可放料打包。
10.权利要求1-8任一权利要求所述的高达因值耐弯折玻纤增强聚丙烯材料的应用,其特征在于,所述玻纤增强聚丙烯材料应用于汽车或电子电器的涂装材料。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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