一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材及其製備方法
2023-12-06 05:43:36 1
專利名稱：一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材及其製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料技術領域，具體涉及一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材及其製備方法。
背景技術：
玻璃纖維增強聚丙烯複合材料簡稱LFT，不僅具有強度高、密度小(僅為金屬的 1/5 1/7)、優良的耐腐蝕性、良好的成型性、操作工藝環境較清潔、廢料和製品可以再生利用等優點，還具有高比強度和衝擊強度、良好的熱性能、絕緣性能和隔熱保溫作用、可長期在大氣環境中使用的特性，是低能耗、無環境汙染的綠色環保材料，在汽車輕量化、環保化中發揮重要作用。在汽車行業及多領域中，對重量、環保、可循環使用、抗衝擊韌性優良等有迫切要求的情勢下，LFT片材的以上特性是十分符合全球及我國的發展需求，極具前瞻性的一種新型複合材料。熱塑性聚合物熔融時黏度很高，浸漬困難，如何在纖維與基體間形成良好的浸漬、 使兩者充分接觸，減少製備與成型過程中纖維的損傷，是高性能LFT製備與成型過程所面臨的關鍵問題。對此，國內外已開展大量的研究，形成了一系列浸漬技術，如原位聚合浸漬技術、粉末浸漬技術和熔融浸漬技術等。但由於種種原因，當前可工業化的技術主要是粉末浸漬技術和熔融浸漬技術。粉末浸漬法是纖維束進入一個充滿樹脂粉末的流化床，流化的樹脂粉末吸附在纖維束的表面，經加熱，樹脂熔融與纖維結合，冷卻、切割得到LFT粒料。但長纖維增強熱塑性複合材料粒子成型後，纖維損傷嚴重，絕大多數纖維成為短纖維。熔融浸漬法是將兩層玻璃纖維氈夾在三層聚丙烯熔體之間，在履帶式熱壓機上熱軋，然後凝固冷取成片材的半成品材料。熔體浸漬也可採用拉擠技術，即採用一種特殊結構的拉擠模頭，讓均勻分散、預加張力的連續纖維束經過這一充滿高壓熔體的模頭時，反覆多次承受交替的變化，促使纖維和熔體強制性的浸漬，達到理想的浸漬效果。但當前熔融浸漬擠拉技術有幾個重要的缺點1.結構設計不理想。當前長玻纖增強粒子多採用的技術多為浸漬擠拉技術，模具結構多為波浪型結構或輪繫結構，其核心技術為國內外幾家大型公司壟斷，保密級別很高。 調研結果表明，當前整體上的浸漬擠拉技術的浸漬和分散效果還不理想，單靠波浪或輪繫結構很難實現單絲級分散和良好的浸漬效果。2.不適合製備高黏度的PP/LGF。目前，市場上制各PP/LGF所用樹脂的黏度較低， 熔指在50-100g/10min。因材料流動性較好.浸漬較為容易，總體上降低了 G-LFT製造難度。對熔指在10-20g/10min或更小的高黏度樹脂，當前的浸漬技術很難實現單縫級的分散和良好的浸漬效果。3.不適合製備熱敏性體系的LFT。熱敏性體系，物料對溫度敏感，耐熱性不強，模具不允許有較多基料。但是當前的浸漬模具所採用的結構，模具內有較多的基料，極易引起物料的降解，因此不適宜製備熱敏系體系的增強粒子，如P0M/LGF。此外，POM的黏度高，當前的浸漬技術也很難實現理想的浸漬和分散。所以，當前的浸漬擠拉模具具有專一性，不具備通用性。此外，成品材料需經過二次成型，成本價格高，加工靈活性不夠。
發明內容
發明目的本發明目的在於針對現有技術的不足，提供一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材。本發明的另一目的在於提供上述複合片材的製備方法。技術方案為了達到上述目的，本發明具體是這樣來實現的一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，包括以下重量百分比的組分50 70%的聚丙烯、25 45%的長玻璃纖維、0. 3 的偶聯劑、0 10%的馬來酸酐接枝聚丙烯、0 15%的共聚聚丙烯、0 5%的增韌劑、0. 3 0. 6%的抗氧劑和0 20%的填料。其中，所述偶聯劑為矽烷偶聯劑，通式為Y(CH2)nSiX, Y =乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯醯氧基、巰基或脲基；η = 0 3 ;X =氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙醯氧基。其中，所述增韌劑為聚烯烴彈性體、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯彈性體或乙丙橡膠中的一種。其中，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑或輔助抗氧劑。其中，所述填料為滑石粉、碳酸鈣、玻璃微珠或馬來酸酐接枝聚丙烯廢料中的一種。製備上述長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材方法，包括以下步驟(1)按配方量取聚丙烯、偶聯劑、馬來酸酐接枝聚丙烯、共聚聚丙烯、增韌劑、抗氧劑及填料，將其混合均勻；(2)將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C ；(3)將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的配方量的長玻璃纖維，加工溫度在180 240°C ；(4)加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成 2 5mm厚的片材，即成型。其中，所述步驟(3)長玻璃纖維的預熱溫度為150 200°C。有益效果本發明與現有技術相比，具有以下優點(1)生產複雜構件時比玻璃纖維氈增強材料(即GMT)成本低20 50%，成為GMT 的有力替代技術；(2)製品強度、剛度得到提高，總性能優異；(3)成型周期短，生產效率高，沒有邊角廢料，回收方便；(4)保證長玻纖增強塑料製品的性能，使製品玻纖長度分布於IOmm左右；(5)降低能耗，縮短生產周期，節約生產成本；(6)拓寬工藝窗口，物料適應性增強；(7)採用在基體聚丙烯中添加接枝馬來酸酐的功能化聚丙烯、偶聯劑等方法，改善玻璃纖維增強聚複合體系的界面結合，大幅提高熱塑性複合材料的力學性能；
(8)塑化過程中，樹脂不易降解；(9)玻璃纖維增強聚丙烯材料衝擊韌性高。
具體實施例方式實施例1 取50 %的聚丙烯(單位為重量百分數)、45 %的長玻璃纖維、0. 3 %的 NH2CH2SiOCH3^ 1 %的馬來酸酐接枝聚丙烯、1 %的共聚聚丙烯、1 %的聚烯烴彈性體、0. 7 %的二苯胺(芳香胺類抗氧劑)及1 %的滑石粉，將長玻璃纖維預熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的的長玻璃纖維， 加工溫度在180 240°C ；加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成2 5mm厚的片材，即成型。實施例2 取55 %的聚丙烯(單位為重量百分數)、38 %的長玻璃纖維、0. 5 %的 CH2CH(CH) 2SiCl、2%的馬來酸酐接枝聚丙烯、2%的共聚聚丙烯、0.5%的苯乙烯嵌段共聚物和2%的叔丁基對二苯酚(受阻酚類抗氧劑)，將長玻璃纖維預熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 240°C ；加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成2 5mm厚的片材，即成型。實施例3 取60 %的聚丙烯(單位為重量百分數)、32 %的長玻璃纖維、1 %的H2C (0) CHCH2SiOC2H5、l%的馬來酸酐接枝聚丙烯、2%的共聚聚丙烯、2%的硫代二丙酸雙酯(輔助抗氧劑)及2%的碳酸鈣，將長玻璃纖維預熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 2400C ；加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成2 5mm厚的片材，即成型。實施例4 取65 %的聚丙烯(單位為重量百分數)、觀％的長玻璃纖維、0. 5 %的 HS (CH2) 3Si0CH3、0. 5%的共聚聚丙烯、1 %的聚乙烯彈性體、3 %的對苯二胺(芳香胺類抗氧劑)及2%的玻璃微珠，將長玻璃纖維預熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 2400C ；加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成2 5mm厚的片材，即成型。實施例5:取70 %的聚丙烯(單位為重量百分數)、25 %的長玻璃纖維、0. 5 %的 CH2CHCH2SiOC2H5U^的馬來酸酐接枝聚丙烯、2%的乙丙橡膠、0. 5%的亞磷酸酯(輔助抗氧劑)及1 %的滑石粉，將長玻璃纖維預熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 M0°C; 加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成2 5mm厚的片材，即成型。
權利要求
1.一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，其特徵在於，包括以下重量百分比的組分 50 70%的聚丙烯、25 45%的長玻璃纖維、0. 3 的偶聯劑、0 10%的馬來酸酐接枝聚丙烯、0 15%的共聚聚丙烯、0 5%的增韌劑、0. 3 0. 6%的抗氧劑和0 20%的填料。
2.根據權利要求1所述的長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，其特徵在於，所述偶聯劑為矽烷偶聯劑，通式為Y(CH2)nSiX, Y=乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯醯氧基、巰基或脲基；η = 0 3 ;X =氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙醯氧基。
3.根據權利要求1所述的長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，其特徵在於，所述增韌劑為聚烯烴彈性體、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯彈性體或乙丙橡膠中的一種。
4.根據權利要求1所述的長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，其特徵在於，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑或輔助抗氧劑。
5.根據權利要求1所述的長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，其特徵在於，所述填料為滑石粉、碳酸鈣、玻璃微珠或馬來酸酐接枝聚丙烯廢料中的一種。
6.製備權利要求1所述的長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)按配方量取聚丙烯、偶聯劑、馬來酸酐接枝聚丙烯、共聚聚丙烯、增韌劑、抗氧劑及填料，將其混合均勻；(2)將混合物加入到一號雙螺杆擠出機內，加工溫度在180 240°C；(3)將一號雙螺杆擠出機擠出的混合熔體注入二號雙螺杆擠出機，同時引入已經預熱分散的配方量的長玻璃纖維，加工溫度在180 240°C ；(4)加熱完畢後，將二號雙螺杆擠出機內的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓製成2 5mm厚的片材，即成型。
7.根據權利要求6所述的製備長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材的方法，其特徵在於， 所述步驟C3)長玻璃纖維的預熱溫度為150 200°C。
全文摘要
本發明公開了一種長玻璃纖維增強聚丙烯複合片材，包括以下重量百分比的組分55～70％的聚丙烯、45～30％的長玻璃纖維、0.3～1％的偶聯劑、0～10％的MPP相容劑、0～15％的共聚聚丙烯、0～5％的增韌劑、0.3～0.6％的抗氧劑和0～20％的填料。同時，本發明還公開了上述複合片材的製備方法。本發明採用直接法生產長玻璃纖維增強聚丙烯複合材料片材的技術，簡化了預浸料的冷卻凝固和加熱熔融的工藝環節，節省了能源消耗，降低成本，生產工藝靈活。
文檔編號C08L23/16GK102311585SQ201110269380
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者呂國君, 呂翰旭 申請人:無錫利保科技發展有限公司