專利名稱：抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯復(fù)合材料，尤其涉及一種抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料；本發(fā)明還涉及該材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(簡稱PP)具有密度小、耐化學(xué)藥品性好、力學(xué)性能高等優(yōu)點(diǎn)，但存在成型收縮率大、低溫脆性、熱變形溫度低等缺點(diǎn)。而玻璃纖維(簡稱玻纖，GF)的加入則可以降低PP的成型收縮率，提高其熱變形溫度，同時(shí)能改善其力學(xué)性能，比如提高材料的拉伸
強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量等。然而，由于我們通常使用的GF的截面為圓形，長徑比大，使得GF在材料中的取向度比較高，因此玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料具有典型的各向異性的特點(diǎn)，如，用30%的玻纖增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料，橫向的收縮率為0.9，縱向的收縮率為0.4。由于材料的這種各向異性，從而導(dǎo)致了材料發(fā)生翹曲變形。對于注射制品翹曲的研究，目前采用最多的方法是借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行CAE模擬分析，而該方法雖然可以節(jié)省人力、物力，但缺點(diǎn)是數(shù)值模擬本身帶有很多不可避免的誤差。有一些方法是通過優(yōu)化注射工藝參數(shù)、更改制品厚度和改進(jìn)澆口等方法來改善翹曲，但這些方法對材料的使用存在很大的局限性。有的研究者通過加入其它小尺寸的纖維來解決翹曲問題，美國專利US49905M報(bào)道了使用直徑為0. 1-0. 8無機(jī)纖維填料，提高了材料的抗翹曲性能，但增強(qiáng)效果比普通玻纖差。此外，專利CN00115313. 7公開了一種低收縮率防翹曲玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯，使用普通玻璃纖維做增強(qiáng)劑，并加入苯乙烯類非結(jié)晶樹脂以降低材料的收縮率和縱縮率之差，該配方中還需要有偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、分子量調(diào)節(jié)劑(如過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲酰類的丁酮或乙酸乙酯溶液)，顯然，該發(fā)明是間接降低玻纖的取向度，以致配方過于繁雜，產(chǎn)品制造不夠環(huán)保，調(diào)節(jié)劑等不穩(wěn)定、會(huì)從材料中逸出。因此尋找一種低取向的玻璃纖維，不僅可以增強(qiáng)聚丙烯的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量，而且可以解決其帶來的翹曲變形問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種制備工藝簡單、成本低，在保證材料抗翹曲特性的同時(shí)，其他基本性能如力學(xué)性能、熱氧穩(wěn)定性優(yōu)異的抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包括以下組分，且各組分的重量配比為
聚丙烯PP 低取向玻纖相容劑
熱穩(wěn)定劑DSTP
53-89% ； 5-30% ； 5-15% ； 0. 1-1. 0%抗氧劑 31140.1-1.0%;
抗氧劑 6190. 1-0. 5% ；
其中，低取向玻璃纖維為橫截面為橢圓的普通玻璃纖維。上述的熱穩(wěn)定劑DSTP化學(xué)名稱為硫代二丙酸十八酯；抗氧劑3114化學(xué)名稱為 1，3，5-三(3，5- 二叔丁基，4-羥基芐基)均三嗪，；抗氧劑619化學(xué)名稱為二亞磷酸季戊四醇二硬脂醇酯。進(jìn)一步，所述相容劑為接枝聚丙烯即接枝PP。進(jìn)一步，所述聚丙烯為具有不同流動(dòng)性的均聚丙烯或/和共聚丙烯。其中，共聚丙烯的共聚單體中的乙烯的摩爾含量在4-lOmoW)的范圍內(nèi)。此外，所述的聚丙烯的熔體流動(dòng)速率(230°C X2. 16kg)為5-50g/10min，優(yōu)選 5_30g/10mino一種抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
(1)按前述重量配比稱取原料聚丙烯、低取向玻璃纖維、相容劑、熱穩(wěn)定劑DSTP、抗氧劑3114和抗氧劑619 ；
(2)將步驟(1)所述的原料在高速混合器中干混3-5分鐘；
(3)將步驟(2)混合后的原料置于雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)熔融擠出造粒，玻璃纖維在玻纖口加入，制得抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的粒料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C，二區(qū) 200 210°C，三區(qū) 200 210°C，四區(qū) 210 215°C，五區(qū) 210 215°C，六區(qū) 210 215°C， 七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C ；停留時(shí)間為 l-2min，壓力為 12_18MPa。本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明的技術(shù)方案是在增強(qiáng)聚丙烯材料的配方中將一種低取向的玻璃纖維代替常規(guī)玻璃纖維，這種玻璃纖維特點(diǎn)為橫截面為橢圓，大大降低的玻纖的取向，從而提高了材料的抗翹曲性能，并且，這種低取向的玻璃纖維對材料同樣有增強(qiáng)、降低收縮率的作用；本發(fā)明的聚丙烯復(fù)合材料制備工藝簡單、成本低，在保證材料抗翹曲特性的同時(shí)，其他基本性能如力學(xué)性能、熱氧穩(wěn)定性優(yōu)異。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合對比實(shí)驗(yàn)，對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明 選材
所述的聚丙烯為具有不同流動(dòng)性的均聚丙烯和共聚丙烯的混合體(當(dāng)然也可以單獨(dú)采用均聚丙烯或共聚丙烯)，其中，共聚丙烯單體中乙烯的摩爾含量在4-lOmoW)的范圍內(nèi)，且所述的聚丙烯的熔體流動(dòng)速率(230°C X2. 16kg)為5-50g/10min，更為常用為 5-30g/10min ；
所述的低取向玻璃纖維為橫截面為橢圓的普通玻纖，其牌號為988，直徑為6-17um ； 另外，所述的相容劑為接枝聚丙烯即接枝PP ；所述的抗氧劑3114為某一公司生產(chǎn)、商品牌號為ST-3114 ；所述熱氧穩(wěn)定劑619為某一公司生產(chǎn)、商品牌號為Weston 619F ；所述熱氧穩(wěn)定劑DSTP為某一公司生產(chǎn)、商品牌號為Negonox DSTP0其中，上述的各組分的重量配比分別為聚丙烯PP 53-90% ；低取向玻纖5-30% ；相容劑 5-15% ；熱穩(wěn)定劑 DSTP 0. 1-1. 0% ；抗氧劑 3114 0. 1-1. 0% ；抗氧劑 6190. 1-0. 5%。本實(shí)驗(yàn)分為7個(gè)試樣，具體對應(yīng)的實(shí)施例如下 試樣1
按重量比取聚丙烯79%、接枝PP 10%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0.5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑 619 0.洲在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，普通玻纖10%在玻纖口加入，制得聚丙烯復(fù)合材料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C， 二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215°C，六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C;停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。試樣2 (試樣1的對比實(shí)施例)
按重量比取聚丙烯79%、接枝PP 10%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0.5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑 619 0.洲在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，低取向玻纖10%在玻纖口加入，制得聚丙烯復(fù)合材料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C， 二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215°C，六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C;停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。試樣3
按重量比取聚丙烯69%、接枝PP 10%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0.5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑 619 0.洲在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，普通玻纖20%在玻纖口加入，制得聚丙烯復(fù)合材料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C， 二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215°C，六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C;停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。試樣4 (試樣3的對比實(shí)施例)
按重量比取聚丙烯69%、接枝PP 10%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0.5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑 619 0.洲在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，低取向玻纖20%在玻纖口加入，制得聚丙烯復(fù)合材料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C， 二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215°C，六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C;停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。試樣5
按重量比取聚丙烯、接枝PP 15%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0.5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑 619 0.洲在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，普通玻纖30%在玻纖口加入，制得聚丙烯復(fù)合材料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C， 二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215°C，六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C;停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。試樣6 (試樣5的對比實(shí)施例)
按重量比取聚丙烯、接枝PP 15%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0.5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑619 0.洲在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，低取向玻纖30%在玻纖口加入，制得聚丙烯復(fù)合材料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C， 二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215°C，六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 225°C;停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。對比試樣7 (在配方中，不加玻璃纖維和相容劑)
按重量比取聚丙烯99%、熱穩(wěn)定劑DSTP 0. 5%、抗氧劑3114 0. 3%、抗氧劑619 0. 2%在高速混合器中干混3-5分鐘，之后，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū) 180 190°C，二區(qū) 200 210°C，三區(qū) 200 210°C，四區(qū) 210 215°C，五區(qū) 210 215°C， 六區(qū)210 215°C，七區(qū)215 225°C，八區(qū)215 225°C，九區(qū)215 225°C，十區(qū)215 2250C ；停留時(shí)間為1-2分鐘，壓力為12-18MPa。性能評價(jià)方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)
將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在90 100°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥2 3小時(shí)， 然后再將干燥好的粒子材料在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣。拉伸性能測試按ISO 527-2進(jìn)行，試樣尺寸為150*10*4mm，拉伸速度為50mm/min ； 彎曲性能測試按ISO 178進(jìn)行，試樣尺寸為80*10*4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm ； 簡支梁沖擊強(qiáng)度按ISO 179進(jìn)行，試樣尺寸為80*6*4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一； 熱變形溫度按ISO 75進(jìn)行，試樣尺寸為120*10*3. 0mm，載荷為1. SMPa ；材料的熱氧老化性能按IS04577進(jìn)行，試樣尺寸為50*10*10mm，測試溫度為150°C ；材料的抗翹曲按照目測，試樣尺寸為150*100*3. 2，測試樣件在測試前保證干凈完整。材料的綜合力學(xué)性能通過測試所得的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長率，彎曲模量，熱變性溫度以及沖擊強(qiáng)度的數(shù)值進(jìn)行評判；材料的熱氧老化性能根據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)所測定的耐熱氧老化時(shí)間長短進(jìn)行評判時(shí)間越長，材料的耐熱氧老化性能越好；材料的抗翹曲性能，用目測的方式，材料越平整，抗翹曲效果越好。試樣1-7配方及材料性能表
權(quán)利要求
1. 一種抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，包括以下組分，且各組分的重量配比為其中，低取向玻璃纖維為橫截面為橢圓的普通玻璃纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的相容劑為接枝聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚丙烯為均聚丙烯或/和共聚丙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的共聚丙烯的共聚單體中的乙烯的摩爾含量為4-10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚丙烯的熔體流動(dòng)速率在230°C X 2. 16kg的條件下為5-50g/10min，優(yōu)選5_30g/10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法， 包括以下步驟(1)按前述的重量配比稱取原料聚丙烯、低取向玻璃纖維、相容劑、熱穩(wěn)定劑DSTP、抗氧劑3114和抗氧劑619 ；(2)將步驟(1)所述的原料在高速混合器中干混3-5分鐘；(3)將步驟(2)混合后的原料置于雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)熔融擠出造粒，低取向玻璃纖維在玻纖口加入，制得抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的粒料，其工藝控制條件為一區(qū)180 190°C，二區(qū) 200 210°C，三區(qū) 200 210°C，四區(qū) 210 215°C，五區(qū) 210 215°C，六區(qū) 210 215°C，七區(qū) 215 225°C，八區(qū) 215 225°C，九區(qū) 215 225°C，十區(qū) 215 225°C; 停留時(shí)間為l_2min，壓力為12-18MPa。聚丙烯低取向玻璃纖維相容劑熱穩(wěn)定劑DSTP 抗氧劑3114 抗氧劑619`53-89% ； 5-30% ； 5-15% ；`0. 1-1. 0% 0. 1-1. 0% 0. 1-0. 5%
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其中抗翹曲增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料包括以下組分及各組分的重量配比為聚丙烯PP53-89%；低取向玻纖5-30%；相容劑 5-15%；熱穩(wěn)定劑DSTP 0.1-1.0%；抗氧劑31140.1-1.0%；抗氧劑619 0.1-0.5%；其中，低取向玻纖為橫截面為橢圓的普通玻纖。本發(fā)明的聚丙烯復(fù)合材料制備工藝簡單、成本低，在保證材料抗翹曲特性的同時(shí)，其他基本性能如力學(xué)性能、熱氧穩(wěn)定性優(yōu)異。
文檔編號C08L23/16GK102250420SQ20111024099
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者丁賢麟, 汪理文, 翁永華 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)潤佳工程塑料有限公司