一種玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于改性塑料【技術領域】，公開了一種易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法與應用。該復合材料包含以下質量分數的組分：聚丙烯45～79%；短切玻璃纖維15～30%；礦物填充物1～20%；接枝聚丙烯2～5%；噴涂改進劑1～2%。本發(fā)明的玻纖增強聚丙烯復合材料，加入短切玻璃纖維與礦物填充物復合增強，得到的玻纖增強聚丙烯復合材料具有更好的力學性能，應用于家用電器和汽車工業(yè)，可替代工程塑料使用。本發(fā)明采用高結晶聚丙烯，有效提高材料在注塑過程中冷卻固化速度，制得成品表面具有淺縮痕、低翹曲、表面光澤度高的特性，且具有高彎曲強度和彎曲模量，加工性能好，成本低，達因指數高，對油墨浸潤性好。
【專利說明】一種玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于改性塑料【技術領域】，特別涉及一種易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]玻璃纖維增強聚丙烯具有機械強度高、耐熱性好、耐化學腐蝕、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應用于家用電器、汽車、機械等領域。玻璃纖維增強聚丙烯的強度和模量能夠媲美工程塑料，這進一步擴展了增強聚丙烯的應用前景。但由于聚丙烯材料本身極性很低，表面達因指數很低，導致在噴涂過程中，必須加入氯化聚丙烯進行預處理以提高其表面極性，增加了噴涂的工序和成本。另外，由于聚丙烯收縮率大、并且屬結晶性材料，注塑成型后冷卻固化速度慢，易出現(xiàn)縮痕現(xiàn)象，這種表面缺陷嚴重影響制品的外觀美觀程度，并且在噴涂后仍然可見，極大限制了聚丙烯材料在外觀部件中的使用。
[0003]縮痕一般是由于塑料制品壁厚增加引起制品收縮率局部增加而產生的，它可能出現(xiàn)在外部尖角附近或者壁厚突變處，如凸起、加強筋或者支座的背后，有時也會出現(xiàn)在一些不常見的部位。產生凹痕的根本原因是材料的熱脹冷縮，因為熱塑性塑料的熱膨脹系數相當高。膨脹和收縮的程度取決于許多因素，其中塑料的性能、型腔保壓壓力是最重要的因素，還有注塑件的尺寸和形狀以及冷卻速度和均勻性等也是影響因素。
[0004]因此，開發(fā)一種易噴涂、淺縮痕的高性能玻纖增強聚丙烯復合材料是迫切需要的。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術中玻纖增強聚丙烯不易噴涂的缺點與縮痕現(xiàn)象嚴重等不足，本發(fā)明的首要目的在 于提供一種易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料。
[0006]本發(fā)明另一目的在于提供上述易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明再一目的在于提供上述易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料在家電及汽車工業(yè)中的應用。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn):
[0009]一種易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料，包含以下質量分數的組分:
[0010]
聚丙烯45~79 %；
短切玻璃纖維 15~30%;
礦物填充物 I~20%;
接枝聚丙烯 2~5 %;
噴涂改進劑 I~2 %。[0011] 所述的聚丙烯包括高結晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種。
[0012]優(yōu)選地，所述的聚丙烯的熔體流動速率為5~50g/10min (230°C，2.16kg)。
[0013]所述的聚丙烯優(yōu)選高結晶聚丙烯。
[0014]所述短切玻璃纖維的長度為0.2~10mm，直徑為8~20 μ m。
[0015]所述的礦物填充物指硫酸鋇、碳酸鈣和云母中的至少一種。
[0016]所述的接枝聚丙烯為聚丙烯與不飽和酸或不飽和酸酐的接枝低聚物。
[0017]所述的接枝聚丙烯的接枝率為0.3~1.2%，融指為50~12(^/101^11 (230 °C,
2.16kg)。
[0018]優(yōu)選地，所述的接枝聚丙烯指聚丙烯接枝馬來酸、聚丙烯接枝衣康酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝馬來酸酐和聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯中的至少一種。
[0019]更優(yōu)選地，所述的接枝聚丙烯指聚丙烯接枝馬來酸酐。
[0020]所述的噴涂改進劑指固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂。
[0021]優(yōu)選地，所述的噴涂改進劑指CYD-Ol1、CYD-Ol2和E_31環(huán)氧樹脂中的至少一種。
[0022]上述易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料中還可以包括0.1~2被％的加工助劑。
[0023]所述的加工助劑指抗氧劑、成核劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑和耐霉菌劑中的至少一種。
[0024]上述加工助劑為本領域常用試劑。
[0025]上述易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下具體步驟:
[0026]將聚丙烯、礦物填充物、接枝聚丙烯和噴涂改進劑混合，然后從擠出機的主喂料口喂入；短切玻璃纖維從擠出機的側喂料口喂入；溶融擠出、造粒后，得到易嗔涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料。
[0027]所述的擠出機優(yōu)選雙螺桿擠出機，所述的熔融指在220~250°C下熔融。
[0028]上述易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料在家電及汽車工業(yè)中的應用。
[0029]本發(fā)明的機理為:
[0030]本發(fā)明采用高結晶聚丙烯與玻纖、填充物復合增強，因材料收縮率低，結晶速度快，可有效提高材料在注塑過程中冷卻固化速度，另外通過加入極性組分提高材料表面極性，提高材料達因指數，改善材料與油墨的附著力，制得的成品表面具有易噴涂、淺縮痕、低翹曲、表面光澤度高的特性，并且具有很高的彎曲強度和彎曲模量，加工性能好，成本低。
[0031]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及有益效果:
[0032](I)本發(fā)明的玻纖增強聚丙烯復合材料，加入了短切玻璃纖維與礦物填充物復合增強，兩者在聚丙烯中分布均勻。相比于單純玻纖增強聚丙烯材料，本發(fā)明的玻纖增強聚丙烯材料具有更好的力學性能，應用于家用電器和汽車工業(yè)，可以替代工程塑料使用，亦符合對尺寸穩(wěn)定性、翹曲、力學性能要求高的制件的要求。
[0033](2)本發(fā)明采用高結晶聚丙烯，可有效提高材料在注塑過程中冷卻固化速度，制得的成品表面具有淺縮痕、低翹曲、表面光澤度高的特性，并且具有很高的彎曲強度和彎曲模量,加工性能好,成本低,且達因指數高,材料對油墨浸潤性好。
[0034](3)本發(fā)明的聚丙烯材料相容性好，表面無流痕、光澤度高。
【具體實施方式】[0035]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0036]以下實施例中，擠出機熔融擠出的加工條件如下:一區(qū)溫度210~230°C，二區(qū)溫度220~240°C，三區(qū)溫度220~240°C，四區(qū)溫度220~240°C，五區(qū)溫度230~250°C，六區(qū)溫度240~260°C，七區(qū)溫度230~250°C，八區(qū)溫度220~240°C，九區(qū)溫度200~220°C，主機轉速250~360轉/分鐘。
[0037]實施例1~6
[0038]一種易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料，其原料配方如表1所示，其制備方法包括以下步驟:
[0039]將短切玻璃纖維以外的其他原料混合，然后從雙螺桿擠出機的主喂料口喂入；短切玻璃纖維從雙螺桿擠出機的側喂料口喂入；原料在擠出機中熔融、擠出、造粒后得到易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料。
[0040]表1中，均聚聚丙烯的熔融指數為5g/min (230°C，2.16kg)，共聚聚丙烯樹的熔融指數為50g/min (230°C, 2.16kg)，高結晶聚丙烯的熔融指數為15g/min (230°C，2.06kg)，聚丙烯接枝馬來酸酐的熔融指數為80g/min (230°C, 2.16kg)，接枝率為0.8%，所采用的短切玻璃纖維，其長度為0.2~10mm，直徑為8~20 μ m。環(huán)氧樹脂為CYD-OlI。
[0041]對比例I~2
[0042]一種玻纖增強聚丙烯材料，其原料配方如表1所示，其制備方法包括以下步驟:
[0043]將短切玻璃纖維(長度為0.2~10mm，直徑為8~20 μ m)以外的其它組分預混，將混合均勻的物料置于雙螺桿擠出機 主喂料口中，玻璃纖維單獨從側喂料口進入，雙螺桿機熔融擠出，造粒后干燥。
[0044]將實施例1~6、對比例I~2制備得到的粒料注塑成力學樣條進行測試，測試標準:拉伸強度ASTM D638 ;斷裂伸長率ASTM D638 ;彎曲強度ASTMD790 ;彎曲模量ASTM D790 ；懸臂梁缺口沖擊強度ASTM D256 ;達因指數EnerDyne達因筆。測試結果見表2。
[0045]由表2可見，對比例的材料為目前市場上通用的玻纖增強PP產品，采用普遍的配方及加工工藝，其表面縮痕均遠深于本實施例所述聚丙烯材料，而其達因指數較低，并且說明采用現(xiàn)有技術制備的產品表面縮痕較為嚴重，材料表面達因指數低，不利于油墨的浸潤。
[0046]本發(fā)明的實施例采用高結晶聚丙烯與玻纖、填充物復合增強的方式，可有效降低制品外觀縮痕，并且達因指數高，材料對油墨浸潤性好，力學性能優(yōu)異，加工性能良好，成本低。
[0047]表1玻纖增強聚丙烯復合材料配方表(單位:重量份)
[0048]
【權利要求】
1.一種玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于包含以下質量分數的組分:聚丙烯45~79%;短切玻璃纖維 15~30%;礦物填充物 I~20%;接枝聚丙烯 2~5 %；噴涂改進劑 I~2 %。
2.根據權利要求1所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述的聚丙烯包括高結晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述聚丙烯的熔體流動速率為 5 ~50g/10min (230。。，2.16kg)。
4.根據權利要求1所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述短切玻璃纖維的長度為0.2~IOmm,直徑為8~20 μ m ;所述的礦物填充物指硫酸鋇、碳酸鈣和云母中的至少一種；所述的接枝聚丙烯為聚丙烯與不飽和酸或不飽和酸酐的接枝低聚物；所述的噴涂改進劑指固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂。
5.根據權利要求1 所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述的接枝聚丙烯的接枝率為0.3-1.2%，融指為50~120g/10min (230。。，2.16kg);所述的接枝聚丙烯指聚丙烯接枝馬來酸、聚丙烯接枝衣康酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝馬來酸酐和聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯中的 至少一種。
6.根據權利要求1所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述的聚丙烯優(yōu)選高結晶聚丙烯；所述的接枝聚丙烯指聚丙烯接枝馬來酸酐；所述的噴涂改進劑指CYD-011、CYD-012和E-31環(huán)氧樹脂中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述玻纖增強聚丙烯復合材料中含有0.1~2wt%的加工助劑。
8.根據權利要求7所述的玻纖增強聚丙烯復合材料，其特征在于:所述的加工助劑指抗氧劑、成核劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑和耐霉菌劑中的至少一種。
9.一種根據權利要求1~8任一項所述的玻纖增強聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于包括以下具體步驟: 將聚丙烯、礦物填充物、接枝聚丙烯和噴涂改進劑混合，然后從擠出機的主喂料口喂入；短切玻璃纖維從擠出機的側喂料口喂入；熔融擠出、造粒后，得到易噴涂、淺縮痕玻纖增強聚丙烯復合材料； 所述的擠出機優(yōu)選雙螺桿擠出機；所述的熔融指在220~250°C下熔融。
10.根據權利要求1~8任一項所述的玻纖增強聚丙烯復合材料在家電及汽車工業(yè)中的應用。
【文檔編號】C08K13/04GK103589061SQ201310521898
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權日:2013年10月29日
【發(fā)明者】李聰, 李建軍, 陳國雄, 陶四平, 宋曉東, 李晟, 李欣, 錢永紅 申請人:天津金發(fā)新材料有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司