專利名稱：一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，尤其是一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，熱塑性樹脂基復(fù)合材料得到了快速的發(fā)展。玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯作為一種通用熱塑性增強(qiáng)復(fù)合材料，具有彈性模量高、強(qiáng)度高、熱變形溫度高、尺寸穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。但因熱塑性樹脂一般不含有可與偶聯(lián)劑反應(yīng)的活性基團(tuán)，偶聯(lián)劑較難以化學(xué)鍵與基體樹脂結(jié)合，其改性效果不如對(duì)熱固性樹脂基復(fù)合材料那樣顯著。PP是半結(jié)晶非極性聚合物，其分子鏈不具備高反應(yīng)活性的極性基團(tuán)，與玻纖復(fù)合后界面強(qiáng)度低，影響了材料綜合性能的發(fā)揮。一般地，要增加玻璃纖維與PP界面結(jié)合，可從增加基體樹脂的活性基團(tuán)與改善玻璃纖維表面兩方面著手?，F(xiàn)有技術(shù)中介紹了一種可游離基聚合的不飽和化合物與聚丙烯接枝聚合作為相容劑的方法，盡管該方法都取得了一些成效，但其力學(xué)性能仍不盡理想， 滿足不了市場(chǎng)對(duì)復(fù)合材料日益提高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，具有工藝簡(jiǎn)單，低成本高效率的特點(diǎn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，它包括以下組分和重量份數(shù)比
聚丙烯80-100份，
玻璃纖維15-30份，
界面劑5-10份，
加工助劑1-5份，
增塑劑0-0. 5份。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的聚丙烯為相對(duì)密度是0.89-0. 92，在230°C， 2. 16公斤負(fù)荷下的熔體流動(dòng)速度為l-30g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一種或兩種。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的玻璃纖維為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維中的一種。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的界面劑為雙馬來酰亞胺，聚丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或硅烷偶聯(lián)劑中的一種。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的界面劑為聚丙烯-馬來酸酐接枝共聚物。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的加工助劑為硬脂酸鈣、硬脂酸、鋁酸脂、鈦酸酯或石蠟中的一種或幾種。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸酯類，為耐寒性增塑劑。本發(fā)明還公開了一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，具體的制備過程如下
(1)將聚丙烯、界面劑、加工助劑、增塑劑和抗氧劑加入到混合機(jī)中使之充分混合均
勻；
(2)將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)；
(3)將混合熔體擠入與雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭連接的浸漬磨具中，再將玻璃纖維通過浸漬模具，冷卻、牽引、和切拉，得玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的步驟(2)中，雙螺桿擠出機(jī)溫度共設(shè)6段，第一段和第二段擠出溫度在180-250°C，其他幾段擠出溫度在250-300°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制在 300-500 轉(zhuǎn) / 分。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的步驟(3)中，浸漬模具的浸漬溫度為 260-300 "C。由于采用上述技術(shù)手段，本發(fā)明所制得的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料界面的粘結(jié)能力，拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)度比現(xiàn)有技術(shù)都有了很大的提高，并且該發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)環(huán)境無污染，處理后的玻璃纖維不會(huì)粘結(jié)在一起，工藝性高。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1
一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括相對(duì)密度是0. 89-0. 92，在230°C，2. 16公斤負(fù)荷下的熔體流動(dòng)速度為l-30g/10min的均聚聚丙烯80份、無堿玻璃纖維30份、雙馬來酰亞胺5份、硬脂酸鈣1份、鄰苯二甲酸酯類0. 1份。按如下步驟操作
(1)將均聚聚丙烯、雙馬來酰亞胺、硬脂酸鈣、鄰苯二甲酸酯類加入到混合機(jī)中使之充分混合均勻；
(2)將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，第一段和第二段擠出溫度在 180°C，其他幾段擠出溫度在250°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制在300轉(zhuǎn)/分；
(3)將混合熔體擠入與雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭連接的浸漬磨具中，再將無堿玻璃纖維通過浸漬模具，浸漬模具的浸漬溫度為260°C，最后冷卻、牽引、和切拉，得玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。實(shí)施例2
一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括相對(duì)密度是0. 89-0. 92，在230°C，2. 16公斤負(fù)荷下的熔體流動(dòng)速度為l-30g/10min的共聚聚丙烯90份、中堿玻璃纖維25份、聚丙烯-馬來酸酐接枝共聚物7份、硬脂酸鈣2份、硬脂酸2份、鄰苯二甲酸酯類0. 3份。 按如下步驟操作
(1)將共聚聚丙烯、聚丙烯-馬來酸酐接枝共聚物、硬脂酸鈣、硬脂酸、鄰苯二甲酸酯類加入到混合機(jī)中使之充分混合均勻；
(2)將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，第一段和第二段擠出溫度在200°C，其他幾段擠出溫度在270°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制在400轉(zhuǎn)/分；
(3)將混合熔體擠入與雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭連接的浸漬磨具中，再將中堿玻璃纖維通過浸漬模具，浸漬模具的浸漬溫度為280°C，最后冷卻、牽引、和切拉，得玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。實(shí)施例3
一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括相對(duì)密度是0. 89-0. 92，在230°C，2. 16公斤負(fù)荷下的熔體流動(dòng)速度為l-30g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯各50份、高強(qiáng)玻璃纖維 15份、硅烷偶聯(lián)劑10份、石蠟5份、鄰苯二甲酸酯類0.5份。按如下步驟操作
(1)將均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、硅烷偶聯(lián)劑、石蠟、鄰苯二甲酸酯類加入到混合機(jī)中使之充分混合均勻；
(2)將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，第一段和第二段擠出溫度在 250°C，其他幾段擠出溫度在30(TC，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制在500轉(zhuǎn)/分；
(3)將混合熔體擠入與雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭連接的浸漬磨具中，再將高強(qiáng)玻璃纖維通過浸漬模具，浸漬模具的浸漬溫度為300°C，最后冷卻、牽引、和切拉，得玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。實(shí)施例1-3制備得到的玻璃纖維/聚丙烯復(fù)合材料性能如下
檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)單位實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3彎曲強(qiáng)度GB1449-83MPa90115120拉伸強(qiáng)度GB1447-83MPa8995100沖擊韌性GB/T1043-93KJ/M216. 417. 818. 2
由此可得出，本發(fā)明的方法制備的復(fù)合材料，力學(xué)性能好。拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊韌性較好，材料的綜合性能理想。 以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1. 一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，包括以下組分和重量份數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚丙烯為相對(duì)密度是0. 89-0. 92，在230°C，2. 16公斤負(fù)荷下的熔體流動(dòng)速度為l-30g/10min的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的玻璃纖維為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的界面劑為雙馬來酰亞胺，聚丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或硅烷偶聯(lián)劑中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的界面劑為聚丙烯-馬來酸酐接枝共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的加工助劑為硬脂酸鈣、硬脂酸、鋁酸脂、鈦酸酯或石蠟中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸酯類，為耐寒性增塑劑。
8.一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的制備過程如下(1)將聚丙烯、界面劑、加工助劑、增塑劑和抗氧劑加入到混合機(jī)中使之充分混合均勻；(2)將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)；(3)將混合熔體擠入與雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭連接的浸漬磨具中，再將玻璃纖維通過浸漬模具，冷卻、牽引、和切拉，得玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，雙螺桿擠出機(jī)溫度共設(shè)6段，第一段和第二段擠出溫度在180-250°C，其他幾段擠出溫度在250-300°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制在300-500轉(zhuǎn)/分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，浸漬模具的浸漬溫度為260-300°C。聚丙烯玻璃纖維界面劑加工助劑增塑劑80-100 份， 15-30 份， 5-10 份， 1-5 份， 0-0. 5 份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括以下組分和重量份數(shù)聚丙烯80-100份、玻璃纖維15-30份、界面劑5-10份、加工助劑1-5份、增塑劑0-0.5份、抗氧劑0.2-1份。其制備方法為先將聚丙烯、界面劑、加工助劑、增塑劑和抗氧劑加入到混合機(jī)中使之充分混合均勻；再將得到的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)；然后將混合熔體擠入與雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭連接的浸漬磨具中，最后將玻璃纖維通過浸漬模具，冷卻、牽引、和切拉，得玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)環(huán)境無污染，處理后的玻璃纖維不會(huì)粘結(jié)在一起，工藝性高。
文檔編號(hào)C08J5/04GK102367313SQ20111029191
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者顧丹 申請(qǐng)人:常熟市星源金屬涂層廠