專利名稱：：玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種塑料材料的配方及制備方法，尤其是一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方及制備方法。
背景技術(shù)：
：由于聚丙烯樹(shù)脂(PP)顯示出優(yōu)異的物理性能、耐化學(xué)品與可加工性能，在汽車零部件、家用電子電器和工業(yè)材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但在制作一些工程部件時(shí)，其性能不能達(dá)到要求?，F(xiàn)有的技術(shù)一般通過(guò)添加玻璃纖維到聚丙烯樹(shù)脂中來(lái)提高材料的強(qiáng)度、剛度。由于聚丙烯是非極性樹(shù)脂，因此玻璃纖維表面和聚丙烯的界面結(jié)合力較弱，玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的性能，主要取決于聚丙烯和玻璃纖維的界面結(jié)合力。當(dāng)玻璃纖維與聚丙烯界面作用較強(qiáng)時(shí)，外加載荷通過(guò)聚丙烯與增強(qiáng)纖維的界面的剪切作用而傳遞給纖維，纖維承擔(dān)起主要的剪切作用，因此復(fù)合材料整體呈現(xiàn)出高強(qiáng)度、高模量的特性。玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的基本問(wèn)題在于，即使用偶聯(lián)劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面處理，玻璃纖維與聚丙烯間界面強(qiáng)度仍較差，較小載荷作用下，聚丙烯與玻璃纖維的接觸表面就會(huì)產(chǎn)生剝離，不能傳導(dǎo)作用力，對(duì)基體沒(méi)有增強(qiáng)作用，反而增加了復(fù)合材料的缺陷，削弱其強(qiáng)度。為此，在聚丙烯中加入含羧基等極性基官能團(tuán)的聚丙烯接枝物以增加聚丙烯與玻璃纖維的界面強(qiáng)度。這種聚丙烯接枝物一般是在熔融狀態(tài)下使聚丙烯與含碳碳雙鍵及極性基團(tuán)的小分子有機(jī)物(如馬來(lái)酸酐等)進(jìn)行接枝反應(yīng)的方法制造的。聚丙烯接枝物的主鏈與基體相容，而接枝在主鏈上的極性官能團(tuán)與玻璃纖維上的羥基產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，由此可得到聚丙烯與玻璃纖維良好的界面粘接。但是，在制備聚丙烯接枝物時(shí)使用的過(guò)氧化物等自由基引發(fā)劑容易使聚丙烯主鏈斷裂，造成聚丙烯接枝物的分子量降低，導(dǎo)致玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的強(qiáng)度下降、顏色改變等缺陷。為了使羧酸等充分進(jìn)行接枝反應(yīng)，也要求延長(zhǎng)必要的反應(yīng)時(shí)間，為了制造這樣的聚丙烯，必須采用溶液法進(jìn)行反應(yīng)，為了制造酸改性聚丙烯還必須特意使用專用的雙螺桿擠出機(jī)。而使用由溶液法制備的接枝物，雖然接枝率高、分子量穩(wěn)定，但成本較高而使用其應(yīng)用受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方及制備方法，采用它制作得到的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物具有高強(qiáng)度、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，并且制作成本低，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，按重量份數(shù)計(jì)算，包括由聚丙烯與玻璃纖維的混合物95100份，不飽和樹(shù)脂110份，交聯(lián)劑0.010.2份以及0.11份抗氧劑1010組成。在聚丙烯與玻璃纖維的混合物中，聚丙烯占重量百分比的5090%。聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或均聚聚丙烯與嵌段共聚聚丙烯的組合物；均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯在ASTMD1238、23(TC下的熔融指數(shù)均為130g/min，其拉伸強(qiáng)度大于20MPa。所述的玻璃纖維是直徑為213m的經(jīng)偶聯(lián)劑處理的連續(xù)無(wú)堿玻璃纖維。所述的玻璃纖維直徑為913iim。不飽和聚酯為具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。不飽和聚酯是不飽和二元羧酸(或酸酐)或它們與飽和二元羧酸(或酸酐)組成的混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應(yīng)是在19022(TC進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)期的酸值(或粘度)。在聚酯化縮反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的苯乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹(shù)脂。本發(fā)明采用的界面相容劑為不飽和樹(shù)脂(苯乙烯含量不大于40%)，它既具有交聯(lián)作用又具有偶聯(lián)作用，它在與聚丙烯熔融擠出時(shí)，可以形成一種接枝單體，提高了聚丙烯的表面活性，使聚丙烯的一端反應(yīng)基團(tuán)與玻璃纖維表面形成離子鍵，另一端的長(zhǎng)鏈與聚丙烯發(fā)生強(qiáng)的纏結(jié)作用，顯著提高其界面作用力。交聯(lián)劑為過(guò)氧化二酰類、過(guò)氧磺酰類、過(guò)二碳酸二烴類、過(guò)氧酯類、過(guò)碳酸酯類、過(guò)氧縮酮類、過(guò)氧化二烴類、烷基氫過(guò)氧化物類、過(guò)氧化酮類或過(guò)酸類中的一種或任意兩種以上的混合物。玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物的制備方法，將交聯(lián)劑及抗氧劑1010分散于不飽和聚酯中，形成溶液A;將溶液A與聚丙烯顆粒置于高混機(jī)中混合23分鐘，得到混合物料B;然后將混合物料B與玻璃纖維一起通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到粒料C;將粒料C加入到注塑機(jī)中注塑成型，即得到成品。雙螺桿擠出機(jī)的螺桿入口及出口段的溫度均為210°C，中間段溫度為230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明以不飽和聚酯作為界面相容劑來(lái)制造聚丙烯接枝物，它既具有交聯(lián)作用又具有偶聯(lián)作用，它在與聚丙烯熔融擠出時(shí)，可以形成一種接枝單體，提高了聚丙烯的表面活性，使聚丙烯的一端反應(yīng)基團(tuán)與玻璃纖維表面形成離子鍵，另一端的長(zhǎng)鏈與聚丙烯發(fā)生強(qiáng)的纏結(jié)作用，顯著提高其界面作用力，以得到強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好的聚丙烯接枝物。采用本發(fā)明方法所制作得到的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物的拉伸、沖擊強(qiáng)度和耐熱性能比一般的玻璃纖維增強(qiáng)材料都有很大的提高，實(shí)現(xiàn)了玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的高強(qiáng)、高剛和高沖擊性能。而且本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低廉，使用效果理想。根據(jù)改變配方的實(shí)驗(yàn)得到如下表所示的數(shù)據(jù)表一玻纖增強(qiáng)聚丙烯組合物組分及含量4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>根據(jù)表一及表二的數(shù)據(jù)，我們可以得知在界面粘接較好的情況下，隨著玻璃纖維含量增加，復(fù)合材料的強(qiáng)度增加，沖擊性能也較優(yōu)。界面粘接不良時(shí)，即使玻璃纖維含量增加，復(fù)合材料的強(qiáng)度增加不大，沖擊性能則大幅降低。交聯(lián)劑的含量不足時(shí)，界面粘接強(qiáng)度也不足，交聯(lián)劑過(guò)量時(shí)，導(dǎo)致聚丙烯基體分子量降低，進(jìn)而導(dǎo)致復(fù)合材料強(qiáng)度及沖擊性能降低。聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐作為界面相容劑的效果比不上不飽和樹(shù)脂。附圖1為以不飽和樹(shù)脂為界面相容劑制作得到的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯組合物的微觀結(jié)構(gòu)附圖2為以聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐為界面相容劑制作得到的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯組合物的微觀結(jié)構(gòu)附圖3為無(wú)界面相容劑制作得到的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯組合物的微觀結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例1:按重量份數(shù)計(jì)算，將0.1份過(guò)氧化二異丙苯(交聯(lián)劑為過(guò)氧化二酰類、過(guò)氧磺酰類、過(guò)二碳酸二烴類、過(guò)氧酯類、過(guò)碳酸酯類、過(guò)氧縮酮類、過(guò)氧化二烴類、烷基氫過(guò)氧化物類、過(guò)氧化酮類或過(guò)酸類中的一種或任意兩種以上的混合物，本發(fā)明的實(shí)施例選用了過(guò)氧化二異丙苯做例子)及0.5份抗氧劑1010分散于5份鄰苯二甲酸型不飽和5聚酯中(所采用的不飽和樹(shù)脂可以是鄰苯二甲酸型不飽和聚酯、間苯二甲酸型不飽和聚酯、雙酚A型不飽和聚酯和乙烯基酯型不飽和聚酯中的一種)，形成溶液A;將溶液A與60份均聚聚丙烯顆粒(均聚聚丙烯在ASTMD1238、23(TC下的熔融指數(shù)為15g/min，其拉伸強(qiáng)度大于20MPa)置于高混機(jī)中混合3分鐘，得到混合物料B;然后將混合物料B加入到螺桿直徑為40mm雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，在擠出過(guò)程加入40份直徑為10ym的無(wú)堿玻璃纖維(玻璃纖維經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理得到連續(xù)無(wú)堿玻璃纖維)，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿入口及出口段的溫度均為210°C，中間段溫度為23(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm，擠出的物料經(jīng)水冷、切粒后，得到粒料C;將粒料C加入到注塑機(jī)中注塑成型，即得到成品。本發(fā)明的實(shí)施例2:按重量份數(shù)計(jì)算，將0.01份過(guò)氧化二叔丁基及0.1份抗氧劑1010分散于1份間苯二甲酸型不飽和聚酯中，形成溶液A;將溶液A與50份嵌段共聚聚丙烯顆粒(嵌段共聚聚丙烯在ASTMD1238、23(TC下的熔融指數(shù)為lg/min，其拉伸強(qiáng)度大于20MPa)置于高混機(jī)中混合2分鐘，得到混合物料B;然后將混合物料B加入到螺桿直徑為40mm雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，在擠出過(guò)程加入50份直徑為2ym的無(wú)堿玻璃纖維(玻璃纖維經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理得到連續(xù)無(wú)堿玻璃纖維)，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿入口及出口段的溫度均為210°C，中間段溫度為230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm，擠出的物料經(jīng)水冷、切粒后，得到粒料C;將粒料C加入到注塑機(jī)中注塑成型，即得到成品。本發(fā)明的實(shí)施例3:按重量份數(shù)計(jì)算，將0.2份過(guò)氧異丙基碳酸叔丁酯和過(guò)氧化環(huán)己酮的混合物及l(fā)份抗氧劑1010分散于IO份雙酚A型不飽和聚酯中，形成溶液A;將溶液A與45份均聚聚丙烯顆粒與45份嵌段共聚聚丙烯顆粒(均聚聚丙烯與嵌段共聚聚丙烯顆粒在ASTMD1238、23(TC下的熔融指數(shù)均為30g/min，其拉伸強(qiáng)度大于20MPa)置于高混機(jī)中混合3分鐘，得到混合物料B;然后將混合物料B加入到螺桿直徑為40mm雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，在擠出過(guò)程加入5份直徑為13iim的無(wú)堿玻璃纖維(玻璃纖維經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理得到連續(xù)無(wú)堿玻璃纖維)，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿入口及出口段的溫度均為21(TC，中間段溫度為230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm，擠出的物料經(jīng)水冷、切粒后，得到粒料C;將粒料C加入到注塑機(jī)中注塑成型，即得到成品。從圖1、圖2及圖3的比較中我們可以得知，無(wú)界面相容劑所制得的材料界面粘接強(qiáng)度最差；以聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐為界面相容劑所制得的材料強(qiáng)度較好；而以不飽和樹(shù)脂為界面相容劑所制得的材料的界面粘接強(qiáng)度十分理想。權(quán)利要求一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)算，包括由聚丙烯與玻璃纖維的混合物95～100份，不飽和樹(shù)脂1～10份，交聯(lián)劑0.01～0.2份以及0.1～1份抗氧劑1010組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于在聚丙烯與玻璃纖維的混合物中，聚丙烯占重量百分比的5090%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或均聚聚丙烯與嵌段共聚聚丙烯的組合物；均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯在ASTMD1238、23(TC下的熔融指數(shù)均為130g/min，其拉伸強(qiáng)度大于20MPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于所述的玻璃纖維是直徑為213iim的經(jīng)偶聯(lián)劑處理的連續(xù)無(wú)堿玻璃纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于所述的玻璃纖維直徑為913iim。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于不飽和聚酯為具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方，其特征在于交聯(lián)劑為過(guò)氧化二酰類、過(guò)氧磺酰類、過(guò)二碳酸二烴類、過(guò)氧酯類、過(guò)碳酸酯類、過(guò)氧縮酮類、過(guò)氧化二烴類、烷基氫過(guò)氧化物類、過(guò)氧化酮類或過(guò)酸類中的一種或任意兩種以上的混合物。8.—種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物的制備方法，其特征在于將交聯(lián)劑及抗氧劑1010分散于不飽和聚酯中，形成溶液A;將溶液A與聚丙烯顆粒置于高混機(jī)中混合23分鐘，得到混合物料B;然后將混合物料B與玻璃纖維一起通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到粒料C;將粒料C加入到注塑機(jī)中注塑成型，即得到成品。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物的制備方法，其特征在于雙螺桿擠出機(jī)的螺桿入口及出口段的溫度均為21(TC，中間段溫度為23(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯樹(shù)脂組合物配方及制備方法，按重量份數(shù)計(jì)算，包括由聚丙烯與玻璃纖維的混合物95～100份，不飽和樹(shù)脂1～10份，交聯(lián)劑0.01～0.2份以及0.1～1份抗氧劑1010組成。本發(fā)明以不飽和聚酯作為界面相容劑來(lái)制造聚丙烯接枝物，它既具有交聯(lián)作用又具有偶聯(lián)作用，它在與聚丙烯熔融擠出時(shí)，可以形成一種接枝單體，提高了聚丙烯的表面活性，使聚丙烯的一端反應(yīng)基團(tuán)與玻璃纖維表面形成離子鍵，另一端的長(zhǎng)鏈與聚丙烯發(fā)生強(qiáng)的纏結(jié)作用，顯著提高其界面作用力，以得到強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好的聚丙烯接枝物。文檔編號(hào)C08L23/12GK101781423SQ20101013861公開(kāi)日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年4月2日優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日發(fā)明者于杰,張敏敏,秦舒浩,羅恒,羅筑,郭建兵申請(qǐng)人:國(guó)家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心