一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法

2023-08-13 15:47:01

一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於複合材料領域，涉及一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]玻璃纖維是一種性能優異聚合物基複合材料的增強材料，對於纖維增強聚合物基複合材料，只有形成有效的界面粘結才能具有優良的性能。對玻纖增強熱固性樹脂或極性熱塑性樹脂複合材料，可採用偶聯劑對玻纖進行表面處理，使樹脂與玻纖表面形成化學鍵，從而獲得有效的界面粘結，對玻璃纖維增強聚丙烯複合材料，由於聚丙烯的分子鏈是飽和的和非極性的，不能與偶聯劑反應而形成化學鍵，因此很難通過對玻璃纖維進行偶聯劑處理的方法獲得有效的界面粘結。為提高玻璃纖維與聚丙烯的界面粘結強度，人們採用各種方法對玻纖進行表面處理，發明專利CN1487022公開了一種稀土改性玻璃纖維/聚丙烯複合材料製備方法，專利採用稀土改性劑對玻璃纖維進行了表面改性，改善了其與高分子基體材料的界面結合力，提升了複合材料的力學性能，但是專利採用的稀土改性劑由多種成分(稀土化合物、乙醇、乙二胺四乙酸、氯化銨、硝酸和尿素)組成，並且需要精確控制反應條件才能保證對玻璃纖維的改性效果。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，採用稀土表面改性劑對玻璃纖維進行表面改性以改善玻璃纖維與聚丙烯的界面結合力，該複合材料的綜合力學性能好，製備工藝簡單。
[0004]本發明採用的技術方案為:
一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，其特徵在於，所述複合材料是經過稀土表面改性劑改性的玻璃纖維填充聚丙烯而製得的複合材料，
所述複合材料的製備步驟包括:
(1)將玻璃纖維在500°C下燒蝕lh，去除表面殘留有機物；
(2)將玻璃纖維浸入0.05?0.5mol/L稀土表面改性劑的水溶液中，靜置10?30min，過濾後乾燥；
(3)將玻璃纖維與聚丙烯粒料進行機械共混，控制玻璃纖維的質量百分比為聚丙烯的10 ?30% ；
(4)將共混料採用雙螺杆擠出機造粒，製備玻璃纖維增強聚丙烯複合材料。
[0005]所述的稀土表面改性劑是以氧化鑭和γ -氨丙基三乙氧基矽烷為原料，通過配位反應製備得到的稀土-矽烷表面改性劑。
[0006]所述的稀土改性劑的製備步驟包括:準確稱量物質的量之比為1:6的氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基矽烷，加入反應容器中，快速升溫到110?140 °C，攪拌，反應2?5 h，製得稀土表面改性劑。
[0007]所述的玻璃纖維為無鹼短切玻璃纖維，所述的玻璃纖維直徑為9?13 μ m，長度為3 ?25mm0
[0008]本發明所具有的有益效果:
本發明涉及一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，採用稀土表面改性劑對玻璃纖維進行表面改性，改善了玻璃纖維與聚丙烯的界面結合力，提高了複合材料的綜合力學性能，並且本發明的製備方法工藝簡單。
【具體實施方式】
[0009]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但不限定本發明的保護範圍。
[0010]實施例1 製備步驟包括:
(1)將無鹼短切玻璃纖維在500°c下燒蝕lh，去除表面殘留有機物；
(2)將無鹼短切玻璃纖維浸入0.lmol/L稀土表面改性劑中，靜置20min，過濾後乾燥；
(3)將無鹼短切玻璃纖維與聚丙烯粒料進行機械共混，控制無鹼短切玻璃纖維的質量百分比為聚丙烯的20% ;
(4)將共混料採用雙螺杆擠出機造粒，製備玻璃纖維增強聚丙烯複合材料。
[0011]採用上述方法製備的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料的拉伸強度提高了 290%，缺口衝擊強度提高了 420%。
[0012]實施例2 製備步驟包括:
(1)將無鹼短切玻璃纖維在500°C下燒蝕lh，去除表面殘留有機物；
(2)將無鹼短切玻璃纖維浸入0.2mol/L稀土表面改性劑中，靜置lOmin，過濾後乾燥；
(3)將無鹼短切玻璃纖維與聚丙烯粒料進行機械共混，控制玻璃纖維的質量百分比為聚丙烯的30% ；
(4)將共混料採用雙螺杆擠出機造粒，製備玻璃纖維增強聚丙烯複合材料。
[0013]採用上述方法製備的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料的拉伸強度提高了 340%，缺口衝擊強度提高了 500%。
[0014]實施例3 製備步驟包括:
(1)將無鹼短切玻璃纖維在500°C下燒蝕lh，去除表面殘留有機物；
(2)將無鹼短切玻璃纖維浸入0.05mol/L稀土表面改性劑中，靜置30min，過濾後乾燥；
(3)將無鹼短切玻璃纖維與聚丙烯粒料進行機械共混，控制玻璃纖維的質量百分比為聚丙烯的10% ；
(4)將共混料採用雙螺杆擠出機造粒，製備玻璃纖維增強聚丙烯複合材料。
[0015]採用上述方法製備的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料的拉伸強度提高了 190%，缺口衝擊強度提高了 285%。
[0016]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術方案作任何形式上的限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明的技術方案的範圍內。
【主權項】
1.一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，其特徵在於，所述複合材料是經過稀土表面改性劑改性的玻璃纖維填充聚丙烯而製得的複合材料，所述複合材料的製備步驟包括: (1)將玻璃纖維在500°c下燒蝕lh，去除表面殘留有機物； (2)將玻璃纖維浸入0.05?0.5mol/L稀土表面改性劑的水溶液中，靜置10?30min，過濾後乾燥； (3)將玻璃纖維與聚丙烯粒料進行機械共混，控制玻璃纖維的質量百分比為聚丙烯的10 ?30% ； (4)將共混料採用雙螺杆擠出機造粒，製備玻璃纖維增強聚丙烯複合材料。2.根據權利要求1所述的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，其特徵在於，所述的稀土表面改性劑是以氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基矽烷為原料，通過配位反應製備得到的稀土-矽烷表面改性劑。3.根據權利要求1或2所述的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，其特徵在於，所述的稀土改性劑的製備步驟包括:準確稱量物質的量之比為1:6的氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基矽烷，加入反應容器中，快速升溫到110?140°C，攪拌，反應2?5 h，製得稀土表面改性劑。4.根據權利要求1所述的玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，其特徵在於，所述的玻璃纖維為無鹼短切玻璃纖維，所述的玻璃纖維直徑為9?13 μ m，長度為3?25mm0
【專利摘要】本發明提供一種玻璃纖維增強聚丙烯複合材料及其製備方法，首先採用稀土表面改性劑對玻璃纖維進行表面改性，然後填充聚丙烯熔融擠出而製得，所述稀土表面改性劑是以氧化鑭和γ-氨丙基三乙氧基矽烷為原料，通過配位反應製備得到的稀土-矽烷表面改性劑。採用稀土表面改性劑對玻璃纖維進行表面改性，改善了玻璃纖維與聚丙烯的界面結合力，提高了複合材料的綜合力學性能，並且製備工藝簡單。
【IPC分類】C08L23/12, C08J5/08, C08K7/14
【公開號】CN105713292
【申請號】CN201410721806
【發明人】王啟庸, 王曉旭
【申請人】天津濱浦生產力促進有限公司