專利名稱：一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域和加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、隔熱、緩沖、絕緣、防腐、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此在日用品、包裝、エ業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、軍事エ業(yè)、航天工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。聚丙烯發(fā)泡材料除了具有原料來(lái)源豐富、質(zhì)量輕、性價(jià)比優(yōu)越等特點(diǎn)外，還是世界上應(yīng)用最廣、產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的樹脂之一。傳統(tǒng)的聚丙烯發(fā)泡方法通?？梢苑譃槲锢戆l(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡兩種方法。使用化學(xué)發(fā)泡法進(jìn)行發(fā)泡時(shí)，一方面要求エ藝控制非常嚴(yán)格，另ー方面制品中有發(fā)泡劑殘留物、發(fā)泡時(shí) 模具易被腐蝕以及制品后續(xù)使用時(shí)受環(huán)境要求的限制。因此越來(lái)越多的發(fā)泡制品模具成型商傾向于直接使用氮?dú)饣蛘撺搜趸甲鳛榘l(fā)泡劑，特別是在線將氮?dú)饣蛘撺搜趸嫉戎苯右氲綌D出機(jī)的熱熔熱塑性樹脂中，經(jīng)過(guò)混合形成均勻的可發(fā)泡熱塑性樹脂混合物，然后成型。采用超臨界流體的微孔塑料注射成型方法，是目前制備微孔泡沫塑料比較先進(jìn)的技木。該エ藝將超臨界狀態(tài)的氣體(N2或CO2)通過(guò)安裝在注塑機(jī)機(jī)筒上的注射器注射入聚合物熔體內(nèi)，形成単一均相的聚合物/氣體體系，隨后熔體被快速注射入模具型腔，隨著壓カ驟降，超臨界氣體逸出，形成無(wú)數(shù)微孔，最后微孔與模腔內(nèi)的熔體一起冷卻定型而得到泡孔大小均勻、分布均勻的塑料制品。微發(fā)泡(MicrocellularFoamine)成型是商業(yè)化最好、應(yīng)用最為廣泛的微孔塑料注射成型技木。近年來(lái)，已有研究和報(bào)道的超臨界氣體發(fā)泡材料是發(fā)泡材料領(lǐng)域的ー個(gè)熱點(diǎn)。專利CN1621437A公開了ー種超臨界CO2發(fā)泡通用性聚丙烯樹脂的方法；專利CN 1631950A公開了ー種利用超臨界CO2協(xié)助滲透改性助劑的制備開孔型低發(fā)泡聚丙烯的方法；專利CN1908053A公開了ー種超臨界CO2技術(shù)制備含硅聚丙烯納米發(fā)泡材料的方法。綜上所述，對(duì)于超臨界氣體發(fā)泡聚丙烯材料已有諸多報(bào)道，但是研究熱點(diǎn)都集中在通用型聚丙烯樹脂上。目前對(duì)于玻纖增強(qiáng)聚丙烯發(fā)泡材料尚沒(méi)有報(bào)道。目前市場(chǎng)上有ー種工程塑料沼氣池，采用的原料為玻纖增強(qiáng)聚丙烯。該材料密度高、低溫沖擊性能低、不具備保溫功能，這些缺點(diǎn)都極大的限制了該產(chǎn)品的推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。本發(fā)明的另ー目的是提供ー種上述玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料的制備方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料用于工程塑料沼氣池的用途。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供了一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，該材料包括以下組分和重量份聚丙烯 35 80份，增韌劑 I 10份，相容劑 I 10份，抗氧劑 O. 2 O. 4份，玻璃纖維 15 45份。所述聚丙烯選自熔融指數(shù)為I 100 g/10min的共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中的一種或兩種的混合物。所述的增韌劑為POE弾性體。所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，密度為O. 89% O. 91g/cm3，接枝率為O. 5 3%。所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑。所述的主抗氧劑選自受阻酚和硫酯類抗氧劑中的ー種或者幾種，優(yōu)選抗氧劑1010，化學(xué)名稱四[β-(3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或抗氧劑1076，化學(xué)名稱β_(4’ -羥基-3’，5’ - ニ叔丁基苯基)丙酸十八醇酷。所述的輔抗氧劑選自亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的ー種或者幾種，優(yōu)選抗氧劑168，化學(xué)名稱:三(2，4_ ニ叔丁基苯基)亞磷酸酷。所述的玻璃纖維為無(wú)堿長(zhǎng)玻璃纖維。本發(fā)明還提供了ー種上述玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料的制備方法，該方法包括以下步驟(I)將35 80份聚丙烯、I 10份增韌劑、I 10份相容劑、O. 2 O. 4份抗氧劑放入高速混合機(jī)中混合3 5分鐘；然后將上述混合物加入擠出機(jī)中，將15 45份玻璃纖維從入纖ロ加到雙螺桿擠出機(jī)中擠出切粒得到所需玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料；(2)將步驟(I)得到的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料加入到注塑機(jī)中，將超臨界流體注入注塑機(jī)螺桿均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將均相溶液注射入模具中，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)的料筒溫度為190 230°C。所述的注塑機(jī)為配備超臨界流體輸入裝置和微發(fā)泡(MicrocellularFoamine)成型塑化螺桿的海天注塑機(jī)。所述的超臨界流體為超臨界ニ氧化碳，其溫度為230 280°C，壓カ為20 24MPa。所述的模具與注塑機(jī)的壓カ差為19. 9 23. 9MPa。所述的模具溫度為40 50°C。所述的超臨界流體與玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的重量比為I : 60 I : 100。本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，其性能符合工程塑料沼氣池材料的性能要求，因此，本發(fā)明的技術(shù)方案包括本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料用于工程塑料沼氣池的用途。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明制備出的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料具有較高的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的隔熱性和較低的密度，具有較好的保溫性能，是工程塑料沼氣池最適合的材料。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說(shuō)明。在以下實(shí)施例復(fù)合材料的配方中，聚丙烯為上海賽科石油化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的嵌段共聚聚丙烯，商品名為K7926，其熔融指數(shù)為28g/10min(測(cè)試條件230 0C X 2. 16kg)。增韌劑為陶氏化學(xué)生產(chǎn)的POE弾性體，牌號(hào)為POE 8200。相容劑為合肥杰事杰新材料有限公司生產(chǎn)的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，接枝率為0.6%，熔融指數(shù)為 120g/10min(測(cè)試條件230°C X2. 16kg)，密度為 O. 9g/cm3。主抗氧劑為Ciba公司生產(chǎn)的1010，輔抗氧劑為Ciba公司生產(chǎn)的168。 玻璃纖維為巨石集団牌號(hào)為ER14-1000-988A的無(wú)堿長(zhǎng)玻璃纖維。在實(shí)施例中，使用的注塑機(jī)為配備超臨界流體輸入裝置和微發(fā)泡(MicrocellularFoamine)成型塑化螺桿的海天注塑機(jī)，注塑機(jī)鎖模カ為250噸，螺桿直徑為54暈米,螺桿長(zhǎng)徑比是23 : I ο實(shí)施例I將74. 8份聚丙烯(PP)上海賽科K7926，5份POE 8200，5份接枝率為O. 6%，密度為O. 90g/cm3的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，O. I份抗氧劑1010，O. I份抗氧劑168放入高速混合機(jī)中混合3 5分鐘，將15份玻璃纖維從入纖ロ加到雙螺桿擠出機(jī)中。雙螺桿擠出機(jī)的料筒各區(qū)段溫度分別設(shè)置為一區(qū)195°C、ニ區(qū)195°C、三區(qū)205°C、四區(qū)205°C、五區(qū)205°C、六區(qū)210°C、機(jī)頭215°C。擠出條通過(guò)循環(huán)水槽冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)吹風(fēng)機(jī)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒得到所需聚丙烯材料。應(yīng)用超臨界流體注射成型制備玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。首先將超臨界ニ氧化碳，溫度為230°C，壓カ為20MPa，超臨界ニ氧化碳與玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的重量比為I 100，注入螺桿擠出均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將均相溶液注射入模具中，模具溫度為40°C，模具與注塑機(jī)的螺桿直徑的壓カ差為19. 9MPa，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。采用GB的方法進(jìn)行檢測(cè)，在此加工條件下，獲得的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料拉伸樣條相對(duì)未發(fā)泡實(shí)體減重為12 %，拉伸強(qiáng)度損失8 %，彎曲強(qiáng)度損失3 %，沖擊強(qiáng)度提高30%。實(shí)施例2將51. 8份聚丙烯(PP)上海賽科K7926，8份POE 8200，10份接枝率為O. 6%，密度為O. 90g/cm3的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，O. I份抗氧劑1010，O. I份抗氧劑168放入高速混合機(jī)中混合3 5分鐘，將30份玻璃纖維從入纖ロ加到雙螺桿擠出機(jī)中。雙螺桿擠出機(jī)的料筒各區(qū)段溫度分別設(shè)置為一區(qū)200°C、ニ區(qū)205°C、三區(qū)215°C、四區(qū)215°C、五區(qū)215°C、六區(qū)220°C、機(jī)頭225°C。擠出條通過(guò)循環(huán)水槽冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)吹風(fēng)機(jī)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒得到所需聚丙烯材料。應(yīng)用超臨界流體注射成型制備玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。首先將超臨界ニ氧化碳，溫度為250°C，壓カ為24MPa，超臨界ニ氧化碳與玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的重量比為
I 60，注入螺桿擠出均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將所述均相溶液注射入模具中，模具溫度為40°C，模具與注塑機(jī)的螺桿直徑的壓カ差為23. 9MPa，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。采用GB的方法進(jìn)行檢測(cè)，在此加工條件下，獲得的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料拉伸樣條相對(duì)未發(fā)泡實(shí)體減重為18%，拉伸強(qiáng)度損失10%，彎曲強(qiáng)度損失5%，沖擊強(qiáng)度提高25%。實(shí)施例3
將36. 8份聚丙烯(PP)上海賽科K7926，8份POE 8200，10份接枝率為O. 6%，密度為O. 90g/cm3的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，O. I份抗氧劑1010，O. I份抗氧劑168放入高速混合機(jī)中混合3 5分鐘，將45份玻璃纖維從入纖ロ加到雙螺桿擠出機(jī)中。雙螺桿擠出機(jī)的料筒各區(qū)段溫度分別設(shè)置為一區(qū)205°C、ニ區(qū)210°C、三區(qū)215°C、四區(qū)215°C、五區(qū)220°C、六區(qū)225°C、機(jī)頭225°C。擠出條通過(guò)循環(huán)水槽冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)吹風(fēng)機(jī)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒得到所需聚丙烯材料。應(yīng)用超臨界流體注射成型制備玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。首先將超臨界ニ氧化碳，溫度為230°C，壓カ為20MPa，超臨界ニ氧化碳與玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的重量比為
I 100，注入螺桿擠出均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將所述均相溶液注射入模具中，模具溫度為40°C，模具與注塑機(jī)的螺桿直徑的壓カ差為19. 9MPa，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。采用GB的方法進(jìn)行檢測(cè)，在此加工條件下，獲得的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料拉伸樣條相對(duì)未發(fā)泡實(shí)體減重為16%，拉伸強(qiáng)度損失10%，彎曲強(qiáng)度損失5%，沖擊強(qiáng)度提高22%。實(shí)施例4將36. 8份聚丙烯(PP)上海賽科K7926，8份POE 8200，10份接枝率為O. 6%，密度為O. 90g/cm3的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，O. I份抗氧劑1010，O. I份抗氧劑168放入高速混合機(jī)中混合3 5分鐘，將45份玻璃纖維從入纖ロ加到雙螺桿擠出機(jī)中。雙螺桿擠出機(jī)的料筒各區(qū)段溫度分別設(shè)置為一區(qū)205°C、ニ區(qū)210°C、三區(qū)215°C、四區(qū)215°C、五區(qū)220°C、六區(qū)225°C、機(jī)頭225°C。擠出條通過(guò)循環(huán)水槽冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)吹風(fēng)機(jī)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒得到所需聚丙烯材料。應(yīng)用超臨界流體注射成型制備玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。首先將超臨界ニ氧化碳，其溫度為280°C，壓カ為24MPa，超臨界ニ氧化碳與玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的重量比為
I 60，注入螺桿擠出均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將所述均相溶液注射入模具中，模具溫度為50°C，模具與注塑機(jī)的螺桿直徑的壓カ差為23. 9MPa，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。采用GB的方法進(jìn)行檢測(cè)，在此加工條件下，獲得的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料拉伸樣條相對(duì)未發(fā)泡實(shí)體減重為22%，拉伸強(qiáng)度損失12%，彎曲強(qiáng)度損失6%，沖擊強(qiáng)度提高18%。從實(shí)施例I 4可以看出，本發(fā)明制備的玻纖增強(qiáng)微發(fā)泡材料具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)具有較高好的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度；
(2)具有較低的密度；(3)具有較好的保溫性能。本發(fā)明材料的性能完全可以達(dá)到工程塑料沼氣池材料的要求，使用該材料制備エ程塑料沼氣池，節(jié)約了成本，該材料的保溫性能也會(huì)提高池體的產(chǎn)氣率。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于 這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的掲示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，其特征在于該材料包括以下組分和重量份， 聚丙烯 35 80份， 增韌劑 I 10份， 相容劑 I 10份， 抗氧劑 0. 2 0. 4份， 玻璃纖維15 45份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，其特征在于所述聚丙烯選自熔融指數(shù)為I 100g/10min的共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中的一種或兩種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，其特征在于所述的增韌劑為POE彈性體；所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，密度為0. 89% 0. 91g/cm3，接枝率為0.5 3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，其特征在于所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑；其中，主抗氧劑選自受阻酚和硫酯類抗氧劑中的一種或者幾種，優(yōu)選抗氧劑1010或抗氧劑1076 ;輔抗氧劑選自亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或者幾種，優(yōu)選抗氧劑168。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料，其特征在于所述的玻璃纖維為無(wú)堿長(zhǎng)玻璃纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟， (1)將35 80份聚丙烯、I 10份增韌劑、I 10份相容劑、0.2 0. 4份抗氧劑放入高速混合機(jī)中混合3 5分鐘；然后將上述混合物加入擠出機(jī)中，將15 45份玻璃纖維從入纖口加到雙螺桿擠出機(jī)中擠出切粒得到所需玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料； (2)將步驟(I)得到的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料加入到注塑機(jī)中，將超臨界流體注入注塑機(jī)螺桿均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將均相溶液注射入模具中，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)的料筒溫度為190 230°C ;所述的注塑機(jī)為配備超臨界流體輸入裝置和微發(fā)泡成型塑化螺桿的注塑機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于所述的超臨界流體為超臨界二氧化碳，其溫度為230 280°C，壓力為20 24MPa ;所述的模具與注塑機(jī)的壓力差為19. 9 23. 9MPa ;所述的模具溫度為40 50°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于所述的超臨界流體與玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的重量比為I : 60 I : 100。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料用于工程塑料沼氣池的用途。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域和加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料、制備方法及其應(yīng)用。該材料包括以下組分和重量份聚丙烯35～80份、增韌劑1～10份、相容劑1～10份、抗氧劑0.2～04份和玻璃纖維15～45份。該材料的制備方法包括以下步驟將上述配比的原料放入高速混合機(jī)中混合3～5分鐘后加入擠出機(jī)中，再將15～45份玻璃纖維從入纖口加到雙螺桿擠出機(jī)中擠出切粒得到所需玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料；將超臨界流體注入注塑機(jī)螺桿均化段熔融的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通過(guò)注塑成型，將均相溶液注射入模具中，得到玻纖增強(qiáng)聚丙烯微發(fā)泡材料。本發(fā)明的材料是工程塑料沼氣池最適合的材料。
文檔編號(hào)C08J9/30GK102675734SQ20111006690
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者宋偉華 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司