一種長玻纖增強pp復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體一種長玻纖增強PP復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長玻璃纖維增強粒料指的是纖維單向排布的粒料，其纖維長度與粒料長度相等， 一般大于5mm。在國內(nèi)，長玻纖的研究仍處于起步階段，長玻纖一般用于改善高分子材料的 力學性能。聚丙烯樹脂（PP)是一種用途廣泛的通用塑料，由丙烯單體聚合制得，聚丙烯樹 脂的優(yōu)點在于密度低、價格便宜，并具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性、較好的機械性能、突出的耐 折疊性和良好的成型加工性能。作為典型的結(jié)晶型材料，其熔點在165Γ附近。
[0003] 長玻纖增強PP材料是具有高強度，高抗沖擊性能，尺寸穩(wěn)定好，是一種"強而韌" 的材料，PP在添加玻璃纖維增強后，大大提高其機械性能、耐熱型和尺寸穩(wěn)定性。在實際應(yīng) 用中可以以塑代鋼和取代增強工程塑料，滿足輕武器包裝箱、汽車領(lǐng)域、家電等領(lǐng)域使用要 求。但現(xiàn)有的長玻纖材料用于增強PP時，容易出現(xiàn)容易產(chǎn)生浮纖，分散效果不佳，熱穩(wěn)定性 差，加工范圍窄，混合體系的物質(zhì)不能均勻分散等缺陷。
[0004] 已現(xiàn)有的長玻璃纖維增強聚丙烯材料及其制備方法，為直接在聚丙烯材料中加入 玻璃纖維，中國專利200710172918.4公開了一種超長延伸率玻璃纖維增強聚丙烯復合材 料，包括聚丙烯PP、玻璃纖維、復合抗氧劑和其他助劑，其優(yōu)點在于，延長率高并提高了其物 理性能。
[0005] 中國專利200710172953. 6公開了一種玻璃纖維增強尼龍6-聚丙烯合金材料， 包括尼龍6樹脂、聚丙烯、玻璃纖維、增韌劑、抗氧劑，其優(yōu)點在于材料成本低廉并具有良 好的沖擊性能。
[0006] 以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是玻纖處理過程很麻煩，處理液成分復雜。同時也無法有效 的抑制浮纖現(xiàn)象，所制得的PP復合材料力學性能，尤其是缺口抗沖擊性能無法滿足使用要 求。同時，現(xiàn)有技術(shù)所制得的長玻纖增強PP材料在注塑時，長玻纖將聚集、浮于工件表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明公開一種低浮纖、高抗沖的長玻纖。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種長玻纖增強PP復合材料，其原料按重量計包括： 無堿長玻纖 10-30份； PP 60-90 份； 光穩(wěn)定劑 0. 1-0. 5份； 增韌劑 0. 5-0. 9份； 相容劑 2-6份； 抗氧劑 0. 3-0. 8份； 所述無堿連續(xù)玻纖長度為6-12mm，直徑為11-20μm;所述相容劑其原料按重量計包括 羥乙基纖維素2-3份、丙二醇0. 1-0. 5份、甲基異噻唑啉酮0. 01-0. 07份、硝酸鉀3-8份。
[0009]本發(fā)明中特別設(shè)置一種相容劑，可有效提高長玻纖與PP的相容性。甲基異噻唑啉 酮的化學名為2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有微量的甲基異噻唑啉酮和硝酸鉀 存在時，便可大幅提高長度為6-12mm，直徑為11-20μm的長玻纖與PP材料的相容性，使長 玻纖均勻地混合在PP材料中，有效提高所制得的PP復合材料的力學性能。羥乙基纖維素 可有效提高長玻纖與PP材料的結(jié)合強度，提高材料的缺口抗沖擊強度。相容劑對共聚聚丙 烯的相容性提升效果更明顯。
[0010]進一步，所述光穩(wěn)定劑為527UV;所述增韌劑為三元乙丙橡膠；所述抗氧劑為抗氧 劑 168。
[0011] 光穩(wěn)定劑和增韌劑、抗氧劑均可選用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
[0012] 進一步，所述長玻纖增強PP復合材料還包括按重量計0. 2-0. 3份的熱塑穩(wěn)定劑； 所述熱塑穩(wěn)定劑包括按重量計1-3份的硫酸鈉、0. 1-0. 4份氯化鈣以及2-3份3wt%濃度的 鹽酸。
[0013] 長玻纖增強PP復合材料在注塑時，由于模具的低溫、PP和長玻纖的流動性、密度 差異，長玻纖容易與PP分離，導致成型的產(chǎn)品表面浮纖長玻纖，影響產(chǎn)品外觀的同時，由于 產(chǎn)品表面的長玻纖聚集而硬脆、易碎，而產(chǎn)品內(nèi)部長玻纖濃度低而容易受力變形。因此本發(fā) 明特別添加熱塑穩(wěn)定劑，在本發(fā)明長玻纖增強PP復合材料注塑時維持長玻纖、PP混合體系 的穩(wěn)定性，防止熔融狀態(tài)下長玻纖與PP分層，確保注塑產(chǎn)品的外觀光滑和具備良好的力學 性能。以上效果有硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸協(xié)效產(chǎn)生。
[0014] 本發(fā)明同時提供一種制備所述長玻纖增強PP復合材料的方法，包括如下步驟： a. 制備相容劑：將羥乙基纖維素、硝酸鉀采用空氣浴加熱至100°C，滴入丙二醇，保溫 30min后加入甲基異噻唑啉酮； b. 熱塑穩(wěn)定劑的制備：將所述硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸混合，加熱至50°C并保持20min; c. 按設(shè)定重量份將PP、光穩(wěn)定劑、增韌劑、相容劑、抗氧劑、熱塑穩(wěn)定劑加入高速混合 器混合均勻后加熱至80~90°C后冷卻至35~40°C，然后加入設(shè)定重量份的無堿長玻 纖，經(jīng)混煉、成型處理制得長玻纖增強PP復合材料。
[0015] 以上相容劑、熱塑穩(wěn)定劑的制備方法，有利于提高相容劑、熱塑穩(wěn)定劑效用的發(fā) 揮。本發(fā)明未詳細說明的技術(shù)特征，均可選用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
[0016] 本發(fā)明提供一種長玻纖增強PP復合材料，特別設(shè)置一種相容劑，可有效提高長玻 纖與PP的相容性。微量的甲基異噻唑啉酮和硝酸鉀存在時，便可大幅提高長度為6-12mm， 直徑為11-20μm的長玻纖與PP材料的相容性，使長玻纖均勻地混合在PP材料中，有效提 高所制得的PP復合材料的力學性能。本發(fā)明同時提供一種制備所述長玻纖增強PP復合材 料的方法，設(shè)計相容劑、熱塑穩(wěn)定劑的制備方法，有利于提高相容劑、熱塑穩(wěn)定劑效用的發(fā) 揮。
【具體實施方式】
[0017] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述： 實施例1 本實施例提供一種長玻纖增強PP復合材料，其原料按重量計包括： 無堿長玻纖 23份； PP 88份； 光穩(wěn)定劑 〇. 3份； 增韌劑 〇. 7份； 相容劑 5份； 抗氧劑 〇. 6份； 所述無堿連續(xù)玻纖長度為l〇mm，直徑為14μm;所述相容劑其原料按重量計包括羥乙 基纖維素2. 5份、丙二醇0. 2份、甲基異噻唑啉酮0. 04份、硝酸鉀5份。
[0018] 進一步的，所述光穩(wěn)定劑為527UV;所述增韌劑為三元乙丙橡膠；所述抗氧劑為抗 氧劑168。
[0019] 進一步的，所述長玻纖增強PP復合材料還包括按重量計0. 2份的熱塑穩(wěn)定劑；所 述熱塑穩(wěn)定劑包括按重量計2份的硫酸鈉、0. 2份氯化鈣以及3份3wt%濃度的鹽酸。
[0020] 本實施例還提供一種制備上述長玻纖增強PP復合材料的方法，包括如下步驟： a. 制備相容劑：將羥乙基纖維素、硝酸鉀采用空氣浴加熱至100°C，滴入丙二醇，保溫 30min后加入甲基異噻唑啉酮； b. 熱塑穩(wěn)定劑的制備：將所述硫酸鈉、氯化鈣和鹽酸混合，加熱至50°C并保持20min; c. 按設(shè)定重量份將PP、光穩(wěn)定劑、增韌劑、相容劑、抗氧劑、熱塑穩(wěn)定劑加入高速混合 器混合均勻后加熱至80~90°C后冷卻至35~40°C，然后加入設(shè)定重量份的無堿長玻 纖，經(jīng)混煉、成型處理制得長玻纖增強PP復合材料。
[0021] 實施例2 本實施例提供一種長玻纖增強PP復合材料，其原料按重量計包括： 無堿長玻纖 30份； PP 60 份； 光穩(wěn)定劑 〇. 5份； 增韌劑 〇. 5份； 相容劑 6份； 抗氧劑 〇. 3份； 所述無堿連續(xù)玻纖長度為12mm，直徑為11μπι;所述相容劑其原料按重量計包括羥乙 基纖維素3份、丙二醇0. 1份、甲基異噻唑啉酮0. 07份、硝酸鉀3份。
[0022] 進一步的，所述光穩(wěn)定劑為527UV;所述增韌劑為三元乙丙橡膠