本發(fā)明屬于復合材料領域，具體涉及一種耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料及其制備方法。

背景技術：

長玻纖增強聚丙烯（lgfpp）專用材料的玻纖臨界長度lo為10mm，能夠克服短玻纖增強聚丙烯的很多缺陷，具有表觀好、密度低、比強度高、比模量高、抗沖擊性強、尺寸穩(wěn)定、翹曲度低等顯著特點，與金屬材料和熱固性復合材料相比，以lgfpp為原材料可使相同部件重量減輕20～50%；可成型形狀復雜的部件，集成零部件使用數(shù)量，節(jié)約模具成本（一般lgfpp模具的成本約為金屬沖壓模具成本的10%～20%），減少能耗，簡化裝配工序。

lgfpp可作為汽車前端模塊、車門模塊、儀表盤骨架、保險桿支架、車底防護板、天窗框架等原料的選擇，用于替代增強pa或金屬材料，是汽車輕量化的首選材料。但是由于玻纖的加入，會導致聚丙烯材料的熔融粘度增大，流動性變差，低溫使用性不好，而且經過玻纖增強的聚丙烯韌性降低而脆性增加，抗沖擊性能很差，普通擠出機的高剪切力會將長玻纖打碎為短玻纖，導致lgfpp的各項性能降低，因而限制了其應用范圍。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料及其制備方法。本發(fā)明提供的一種耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料在常溫和低溫下的抗沖擊強度、沖擊韌性和成型收縮率均有大幅度提高，賦予改性聚丙烯復合材料優(yōu)異的抗沖擊性能、剛性、耐老化性和耐寒性，綜合性能優(yōu)異，具有廣闊的應用前景。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料，重量份具體配方如下：

聚丙烯50～80份；

長玻纖20～50份；

乙烯/辛烯共聚物10～15份；

苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物共聚物5～10份；

改性礦物添加劑10～15份；

聚丙烯接枝馬來酸酐1～3份；

苯乙烯/馬來酸酐的無規(guī)共聚物2～6份；

乙撐雙硬脂酰胺0.5～2份；

抗氧劑0.5～1.5份。

以及一種耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料的制備方法，具體實施步驟如下：

1）制備改性微硅粉：取適量微硅粉于550～650℃下煅燒3～4h，然后與十二烷基苯磺酸鈉按配方比例混合，再加入混合物總質量5～10倍的無水乙醇，高速攪拌混合后，置于60～80℃水浴反應30～60min，反應完畢后將混合物取出，置于70～80℃干燥30～60分鐘，即得平均粒徑在0.35～0.45μm的改性微硅粉；

2）制備改性礦物添加劑：取所述步驟1）中制備的改性微硅粉，與碳酸鈣按照配方比例進行混合，形成礦物添加劑，然后向所述礦物添加劑中加入配方量的kh-550型硅烷偶聯(lián)劑，以200～300rpm的轉速攪拌混合10～30min，既得到改性礦物添加劑，備用；

3）原料共混：取配方量的聚丙烯、乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物共聚物、聚丙烯接枝馬來酸酐、苯乙烯/馬來酸酐的無規(guī)共聚物、乙撐雙硬脂酰胺、抗氧劑以及所述步驟2）中制備的改性礦物添加劑，以300～400rpm的轉速進行共混5～10min，得到共混物；

4）熔融：將步驟3）中共混得到的共混物加入雙螺桿擠出機中，進行熔融擠出，將得到的熔體擠入專用浸漬模具中；

5）玻纖浸漬：將配方量的長玻纖通過牽引裝置通過浸漬模具，在熔體中進行浸漬，冷卻后進行切粒，得到耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料。

所述的礦物添加劑由微硅粉、十二烷基苯磺酸鈉、碳酸鈣和kh-550型硅烷偶聯(lián)劑組成，重量份具體配方如下：

微硅：10～14份,

十二烷基苯磺酸鈉：1～3份,

碳酸鈣：4～6份,

kh-550型硅烷偶聯(lián)劑：0.5～2份。

所述的抗氧劑為芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或多種。

所述的聚丙烯在使用前經過70～80℃、2～3小時的烘干。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種耐寒抗沖擊改性聚丙烯及其制備方法，利用聚丙烯作為基體樹脂，以聚丙烯接枝馬來酸酐和苯乙烯/馬來酸酐的無規(guī)共聚物作為相容劑，增強了聚丙烯和玻璃纖維之間的界面結合力；采用poe、sbs作為增韌劑，并且添加自制礦物添加劑加其他改性劑對pp進行共混改性，然后將共混材料經過雙螺桿擠出機熔融擠出到浸漬模具中，通過牽引裝置讓長玻纖通過浸潤模具進行浸潤，然后冷卻切粒制備的復合材料，不僅有效提高了pp耐低溫性能，同時使得改性聚丙烯在常溫和低溫下的抗沖擊強度、沖擊韌性和成型收縮率均有大幅度提高，賦予改性聚丙烯復合材料優(yōu)異的抗沖擊性能、剛性、耐老化性和耐寒性。改性后的聚丙烯可達到汽車保險杠要求的沖擊強度，可廣泛應用于具有耐低溫性能的汽車保險桿、儀表盤、健身架等零件加工，綜合性能優(yōu)異，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

實施例1

1）制備改性微硅粉：取適量微硅粉置于箱式電阻爐內在550℃下煅燒4h，然后與十二烷基苯磺酸鈉按5：1的質量比例混合，再加入與混合物總質量比為8：1的無水乙醇，在300～500rpm的轉速下高速攪拌混合5～10分鐘后，置于80℃，水浴鍋中反應30min，反應完畢后將混合物取出置于70～80℃干燥箱中進行干燥30～60分鐘，即得平均粒徑在0.35～0.45μm的改性微硅粉；

2）改性礦物添加劑：按配方比例，取步驟1）中制備的改性微硅粉和碳酸鈣按照2：1的比例進行共混后形成礦物添加劑，然后按照與礦物添加劑質量比為10：1的量加入kh-550型硅烷偶聯(lián)劑，用高速混合機以200～300rpm的速度攪拌混合10～30min，得到改性的礦物添加劑，備用；

3）原料共混：將經過70～80℃，2～3小時烘干的聚丙烯（pp）粒料50份、乙烯/辛烯共聚物（poe）10份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物共聚物（sbs）10份、礦物添加劑10份、聚丙烯接枝馬來酸酐（pp-g-mah）3份、苯乙烯/馬來酸酐的無規(guī)共聚物（sma）2份、抗氧劑b2150.5份在高速混料機中以300～400rpm的轉速進行共混5-10min；

4）熔融：開啟雙螺桿擠出機，將步驟3）中所得到的混合物由料斗均勻喂入，進行熔融擠出，將得到的熔體擠入專用浸漬模具中。將控制擠出機螺桿轉速為300rpm，喂料速率7hz，擠出機的溫度參數(shù)設置為：一區(qū)溫度160℃、一區(qū)溫度180℃、三區(qū)溫度200℃、四區(qū)溫度200℃、五區(qū)溫度200℃、六區(qū)溫度200℃、機頭溫度205℃，擠出機長徑比為48，螺桿直徑22.5mm。

5）玻纖浸漬：將30份的長玻纖加入熔融浸漬模頭，控制牽引速度，進行冷卻切粒，即得耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料。

實施例2

1）制備改性微硅粉：取適量微硅粉置于箱式電阻爐內在650℃下煅燒3h，然后與十二烷基苯磺酸鈉按7：1的質量比例混合，再加入與混合物總質量比為10：1的無水乙醇，在300～500rpm的轉速下高速攪拌混合5～10分鐘后，置于60℃，水浴鍋中反應60min，反應完畢后將混合物取出置于70～80℃干燥箱中進行干燥30～60分鐘，即得平均粒徑在0.35～0.45μm的改性微硅粉；

2）改性礦物添加劑：按配方比例，取步驟1）中制備的改性微硅粉和碳酸鈣按照4：1的比例進行共混后形成礦物添加劑，然后按照與礦物添加劑質量比為8：1的量加入kh-550型硅烷偶聯(lián)劑，用高速混合機以200～300rpm的速度攪拌混合10～30min，得到改性的礦物添加劑，備用；

3）原料共混：將經過70～80℃，2～3小時烘干的聚丙烯（pp）粒料60份、乙烯/辛烯共聚物（poe）15份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物共聚物（sbs）7份、礦物添加劑12份、聚丙烯接枝馬來酸酐（pp-g-mah）2份、苯乙烯/馬來酸酐的無規(guī)共聚物（sma）4份、抗氧劑b2151.0份在高速混料機中以300～400rpm的轉速進行共混5-10min；

4）熔融：開啟雙螺桿擠出機，將步驟3）中所得到的混合物由料斗均勻喂入，進行熔融擠出，將得到的熔體擠入專用浸漬模具中。將控制擠出機螺桿轉速為300rpm，喂料速率7hz，擠出機的溫度參數(shù)設置為：一區(qū)溫度160℃、一區(qū)溫度180℃、三區(qū)溫度200℃、四區(qū)溫度200℃、五區(qū)溫度200℃、六區(qū)溫度200℃、機頭溫度205℃，擠出機長徑比為48，螺桿直徑22.5mm。

5）玻纖浸漬：將40份的長玻纖加入熔融浸漬模頭，控制牽引速度，進行冷卻切粒，即得耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料。

實施例3

1）制備改性微硅粉：取適量微硅粉置于箱式電阻爐內在600℃下煅燒3.5h，然后與十二烷基苯磺酸鈉按6：1的質量比例混合，再加入與混合物總質量比為5：1的無水乙醇，在300～500rpm的轉速下高速攪拌混合5～10分鐘后，置于70℃，水浴鍋中反應45min，反應完畢后將混合物取出置于70～80℃干燥箱中進行干燥30～60分鐘，即得平均粒徑在0.35～0.45μm的改性微硅粉；

2）改性礦物添加劑：按配方比例，取步驟1）中制備的改性微硅粉和碳酸鈣按照3：1的比例進行共混后形成礦物添加劑，然后按照與礦物添加劑質量比為9：1的量加入kh-550型硅烷偶聯(lián)劑，用高速混合機以200～300rpm的速度攪拌混合10～30min，得到改性的礦物添加劑，備用；

3）原料共混：將經過70～80℃，2～3小時烘干的聚丙烯（pp）粒料80份、乙烯/辛烯共聚物（poe）12份、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物共聚物（sbs）5份、礦物添加劑15份、聚丙烯接枝馬來酸酐（pp-g-mah）1份、苯乙烯/馬來酸酐的無規(guī)共聚物（sma）6份、抗氧劑b2151.5份在高速混料機中以300～400rpm的轉速進行共混5-10min；

4）熔融：開啟雙螺桿擠出機，將步驟3）中所得到的混合物由料斗均勻喂入，進行熔融擠出，將得到的熔體擠入專用浸漬模具中。將控制擠出機螺桿轉速為300rpm，喂料速率7hz，擠出機的溫度參數(shù)設置為：一區(qū)溫度160℃、一區(qū)溫度180℃、三區(qū)溫度200℃、四區(qū)溫度200℃、五區(qū)溫度200℃、六區(qū)溫度200℃、機頭溫度205℃，擠出機長徑比為48，螺桿直徑22.5mm。

5）玻纖浸漬：將50份的長玻纖加入熔融浸漬模頭，控制牽引速度，進行冷卻切粒，即得耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料。

本發(fā)明采用pp-g-mah和sma樹脂作為相容劑，以poe和sbs作為增韌劑，添加自制礦物添加劑，選擇長玻纖作為增強材料，再輔陪其他添加成份制備的耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料的方法，具有能耗低、產率高、耐低溫性能好、抗沖擊性能佳的特點。

實施例4

將實施例1~3得到的耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料，以及普通長玻纖增強聚丙烯制成的對比例1，進行力學性能測試及低溫力學性能測試。其中，拉伸強度測試按照gb/t1447-2005測試；沖擊強度測試按照gb/t1451-2005測試；成型收縮率按照17037.4-2003測試；低溫拉伸強度按照gb/t9979-2005和gb/t1447-2005，在-35℃溫度下測試；低溫沖擊強度按照gb/t9979-2005和gb/t1451-2005，在-35℃溫度下測試。測試結果如表1所示，表1為實施例1~3的耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料的性能測試結果。

由表可見，力學性能和低溫力學性能測試結果顯示，與純聚丙烯相比，在常溫下，本發(fā)明提供的耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料較普通pp增強材料的拉伸強度提高2倍以上，沖擊強度提高5倍以上，成型收縮率降低50%以上。在-35℃低溫環(huán)境下，本發(fā)明提供的耐寒高抗沖長玻纖增強聚丙烯專用材料較普通pp材料的拉伸強度提高2倍以上，沖擊強度提高7倍以上，低溫下能長期保持機械性能，沖擊斷面由脆性斷裂轉變?yōu)轫g性斷裂。本材料可作為汽車前端模塊、儀表盤骨架、保險桿支架、天窗框架等原料的選擇，用于替代增強pa或金屬材料，是汽車輕量化的首選材料。