本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，按重量百分數(shù)計，包括如下組分：聚丙烯54～80％、改性玻璃纖維10～40％、馬來酸酐接技聚烯烴彈性體5～15％、熱穩(wěn)定劑0.2～0.3％、抗氧劑0.1～0.5％、光穩(wěn)定劑0.1～0.2％、分散劑0.15～0.5％，其中聚丙烯為丙烯腈?聚丙烯接枝共聚物且丙烯腈的接枝率為14?16％。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了前述高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料的制備方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)通過改性玻璃纖維增強聚丙烯，提高了聚丙烯的剛性與尺寸穩(wěn)定性，而且具有加工性能好、耐熱性高、耐翹曲與形變、抗老化與抗腐蝕性強等優(yōu)點。
High rigidity glass fiber reinforced polypropylene material and preparation method thereof
The invention discloses a high rigidity glass fiber reinforced polypropylene material, according to the weight percentage, which comprises the following components: PP 54 ~ 80%, 10 ~ 40% modified glass fiber and maleic anhydride grafted polyolefin elastomer 5 ~ 15%, 0.2 ~ 0.3%, heat stabilizer, antioxidant 0.1 ~ 0.5%, 0.1 ~ 0.2% light stabilizer from 0.15 to 0.5%, dispersant, the polypropylene acrylonitrile PP graft copolymer of acrylonitrile and grafting rate was 14 16%. The invention also discloses a preparation method of the high rigidity glass fiber reinforced polypropylene material. Compared with the prior art, the invention of modified polypropylene fiber reinforced by glass, improves the rigidity and dimensional stability of PP, and has the advantages of good processing performance, high heat resistance, warp resistance and deformation, aging resistance and corrosion resistance etc..
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料及其制備方法
本專利技術(shù)涉及高分子材料
，特別涉及一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
聚丙烯具有低密度、易成型加工、耐汽油和化學(xué)藥品性好等優(yōu)點，然而聚丙烯存在耐熱耐低溫性能差、成型收縮率大、尺寸穩(wěn)定性差及耐熱性、剛性較差、沖擊強度和拉伸強度低、剛性不足、易老化、變脆等問題，限制了其在家用電器方面的應(yīng)用。為了提高聚丙烯的剛性、耐熱性等，往往通過添加無機填料等來予以改善，玻璃纖維是一種針狀填料，在拉伸沖擊強度、撓曲模量、懸臂梁式?jīng)_擊強度和耐熱性方面對增強聚丙烯的性能有較大影響。但是通常隨著聚丙烯樹脂中填充的玻璃纖維量的增加，高取向度使得模塑制品在流動方向和垂直于流動方向的收縮速率之間產(chǎn)生很大區(qū)別，以致于引起最終制品的翹曲，使其在需要高尺寸穩(wěn)定性的旋轉(zhuǎn)件如風(fēng)扇、內(nèi)桶、波輪、皮帶輪中難以得到使用，在大尺度制品中容易發(fā)生大的翹曲和形變，另外玻璃纖維容易暴露在制品表面，導(dǎo)致表面性能較差，外觀較差，同時，當組合物中具有較高填料含量如超過35wt％時，加工變得困難，降低了生產(chǎn)效率和加工性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，通過改性玻璃纖維增強聚丙烯，提高了聚丙烯的剛性與尺寸穩(wěn)定性，而且具有加工性能好、耐熱性高、耐翹曲與形變、抗老化與抗腐蝕性強等優(yōu)點。本專利技術(shù)的目的還在于，提供前述高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料的制備方法。本專利技術(shù)為達到上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，按重量百分數(shù)計，包括如下組分：聚丙烯54～80％、改性玻璃纖維10～40％、馬來酸酐接技聚烯烴彈性體5～15％、熱穩(wěn)定劑0.2～0.3％、抗氧劑0.1～0.5％、光穩(wěn)定劑0.1～0.2％、分散劑0.15～0.5％。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的聚丙烯為丙烯腈-聚丙烯接枝共聚物，是以二甲苯為溶劑、過氧化二異丙苯為引發(fā)劑經(jīng)高壓溶液法制備而成，其中丙烯腈的接枝率為14-16％。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的改性玻璃纖維采用如下方法制備得到：將3-6份聚乙丙交酯放入份丙酮中，在40-50℃時加熱溶解后加入30-38份玻璃纖維和6-10份聚氨酯預(yù)聚體，攪拌2-3小時后，過濾，85-90℃烘干2.5-3小時，得到改性玻璃纖維。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的聚氨酯預(yù)聚體為聚醚型聚氨酯預(yù)聚體且官能度為1.8～2.3、異氰酸根含量為4.5～6.5wt％。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的玻璃纖維的平均直徑為5-11um、長度為1-11mm，且為表面經(jīng)氨基硅烷改性處理后所得。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體的接枝率為1-1.2％、熔體流動速率為0.5～5g/10min。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的分散劑為硬質(zhì)酰胺、高級脂肪醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物按質(zhì)量比0.5～1：0.5～1：0.1～0.2混合而成。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的熱穩(wěn)定劑為鈣鋅熱穩(wěn)定劑、有機錫熱穩(wěn)定劑中的任一種；抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168中的任一種；光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。一種前述的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料的制備方法，包括如下步驟：S1：按重量配比稱取聚丙烯、馬來酸酐接技聚烯烴彈性體、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、分散劑，高速混合攪拌10～15分鐘，得到混合物；S2：向雙螺桿擠出機中加入改性玻璃纖維與混合物進行混煉，經(jīng)熔融擠出，造粒，得成品。作為對本專利技術(shù)的進一步改進之一，所述的熔融擠出的工藝為：一區(qū)190～210℃，二區(qū)200～220℃，三區(qū)210～220℃，四區(qū)205～215℃；停留時間為3～8min，雙螺桿轉(zhuǎn)速為330～350r/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，以聚丙烯為基材，用改性玻璃纖維增強，提高了玻璃纖維的利用效率，使聚丙烯復(fù)合材料的剛性、耐溫性、抗沖性、拉伸強度、彎曲強度等綜合力學(xué)性能顯著提高，經(jīng)實際應(yīng)用顯示，用于制作冰箱、空調(diào)等制冷機器中軸流風(fēng)扇和貫流風(fēng)扇或是高轉(zhuǎn)速洗衣機的內(nèi)桶、波輪、皮帶輪或是家用電器的內(nèi)襯等方面體現(xiàn)出高剛性與高尺寸穩(wěn)定性，也可用于電飯鍋底座和提手、電子微波烤爐等對耐溫要求較高的場所。本專利技術(shù)的制備工藝精準簡便，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并適于大規(guī)模的推廣應(yīng)用，使用基礎(chǔ)原料，原料價格低，所得制品在大尺度制品中不會發(fā)生大的翹曲和形變，尺寸穩(wěn)定性高，加工性能好，生產(chǎn)效率高，玻璃纖維與聚丙烯的相容性好，不會暴露在制品表面，外觀好，還具有耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高等優(yōu)點。上述是專利技術(shù)技術(shù)方案的概述，以下結(jié)合具體實施方式，對本專利技術(shù)做進一步說明。具體實施方式：為了使本專利技術(shù)的目的和技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例作詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。實施例1：本實施例提供的一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，按重量百分數(shù)計，包括如下組分：聚丙烯54％、改性玻璃纖維34.7％、馬來酸酐接技聚烯烴彈性體10％、熱穩(wěn)定劑0.2％、抗氧劑0.5％、光穩(wěn)定劑0.1％、分散劑0.5％。通過各組分精心設(shè)計與配比，采用合理的制備方法，得到高剛性高抗沖擊強度等綜合性能優(yōu)異的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料。優(yōu)選地，聚丙烯為丙烯腈-聚丙烯接枝共聚物，是以二甲苯為溶劑、過氧化二異丙苯為引發(fā)劑經(jīng)高壓溶液法制備而成，其中丙烯腈的接枝率為14％，反應(yīng)溫度為125℃，反應(yīng)時間為5小時，聚丙烯、丙烯腈、過氧化二異丙苯的質(zhì)量比為100：48：4.2，具體工藝步驟可以為：將聚丙烯、丙烯腈、過氧化二異丙苯加入反應(yīng)釜中，抽真空在氮氣保護下，將釜內(nèi)壓力升到5-7MPa，升溫反應(yīng)一段時間，停止反應(yīng)后冷卻，冷卻至室溫后取出樣品，過濾后浸泡溶劑DMF2天后，沉淀，抽濾，再經(jīng)丙酮沉淀，抽濾，得到產(chǎn)物，烘干，備用。利用丙烯腈接枝改性后的聚丙烯，在保持原有優(yōu)點的情況下，由于引入極性基團，增強了聚丙烯與改性玻璃纖維、其他助劑之間的界面相容性，有益于提升聚丙烯復(fù)合材料的剛性，減少制品的變形，增強制品的尺寸穩(wěn)定性，進一步提高了聚丙烯的抗老化性、耐溫性等。改性玻璃纖維采用如下方法制備得到：將6份聚乙丙交酯放入份丙酮中，在50℃時加熱溶解后加入38份玻璃纖維和6份聚氨酯預(yù)聚體，攪拌3小時后，過濾，90℃烘干3小時，得到改性玻璃纖維。其中，聚氨酯預(yù)聚體優(yōu)選為聚醚型聚氨酯預(yù)聚體且官能度為2.3、異氰酸根含量為6.5wt％，聚醚型聚氨酯預(yù)聚體對玻璃纖維進行改性，可以增加玻璃纖維和聚丙烯基體之間的界面相容性，提高復(fù)合材料的韌性，改善聚丙烯的成型收縮率大、易發(fā)生較大的翹曲和形變等缺陷；玻璃纖維優(yōu)選為平均直徑為5-11um、長度為1-11mm，且為表面經(jīng)氨基硅烷改性處理后所得；聚乙丙交酯PLGA是L-丙交酯與乙交酯按摩爾比3：7合成的共聚物，具有熱塑性好、高強度等優(yōu)點，進一步提升聚丙烯復(fù)合材料的剛性。通過對玻璃纖維的改性，能顯著改善其在聚丙烯復(fù)合材料中的分散性和親和性，并且能與高聚物基體間產(chǎn)生界面作用，從而提高抗沖擊強度，避免玻璃纖維暴露在制品表面，提升玻璃纖維的增強作用，而且即使玻璃纖維的填充量達到40％，聚丙烯復(fù)合材料依然保持較好的模塑加工性能和生產(chǎn)效率，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，其特征在于，按重量百分數(shù)計，包括如下組分：聚丙烯54～80％、改性玻璃纖維10～40％、馬來酸酐接技聚烯烴彈性體5～15％、熱穩(wěn)定劑0.2～0.3％、抗氧劑0.1～0.5％、光穩(wěn)定劑0.1～0.2％、分散劑0.15～0.5％。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，其特征在于，按重量百分數(shù)計，包括如下組分：聚丙烯54～80％、改性玻璃纖維10～40％、馬來酸酐接技聚烯烴彈性體5～15％、熱穩(wěn)定劑0.2～0.3％、抗氧劑0.1～0.5％、光穩(wěn)定劑0.1～0.2％、分散劑0.15～0.5％。2.如權(quán)利要求1所述的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯為丙烯腈-聚丙烯接枝共聚物，是以二甲苯為溶劑、過氧化二異丙苯為引發(fā)劑經(jīng)高壓溶液法制備而成，其中丙烯腈的接枝率為14-16％。3.如權(quán)利要求1所述的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，其特征在于，所述的改性玻璃纖維采用如下方法制備得到：將3-6份聚乙丙交酯放入份丙酮中，在40-50℃時加熱溶解后加入30-38份玻璃纖維和6-10份聚氨酯預(yù)聚體，攪拌2-3小時后，過濾，85-90℃烘干2.5-3小時，得到改性玻璃纖維。4.如權(quán)利要求3所述的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚氨酯預(yù)聚體為聚醚型聚氨酯預(yù)聚體且官能度為1.8～2.3、異氰酸根含量為4.5～6.5wt％。5.如權(quán)利要求3所述的高剛性玻璃纖維增強聚丙烯材料，其特征在于，所述的玻璃纖維的平均直徑為5-11um、長度為1-11mm，且為表面經(jīng)氨基硅烷改性處理后所得。6.如權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：查道元，
申請(專利權(quán))人：中廣核高新核材集團東莞祈富新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44
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