專利名稱：一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
玻纖增強(qiáng)的聚丙烯材料作為一種通用工程塑料，具有高強(qiáng)度、高剛度、剛沖擊強(qiáng)度、低密度、低翹曲蠕變性、抗動(dòng)態(tài)疲勞性能優(yōu)異的性能，因其性價(jià)比高，廣泛應(yīng)用于汽車、 家電等結(jié)構(gòu)零部件，取代金屬、短玻纖增強(qiáng)尼龍等材料。但是聚丙烯應(yīng)用到一些高標(biāo)準(zhǔn)部件時(shí)，其耐水煮性能和耐熱氧化性能就不能滿足要求。比如現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的洗衣機(jī)具有高溫洗滌、殺菌和烘干功能，這使得用于生產(chǎn)洗衣機(jī)滾筒的聚丙烯材料不僅具有良好的力學(xué)性能和強(qiáng)度，還要求具有良好的耐水煮性能和高的耐熱氧化性能，因此所有的聚丙烯制品都必須添加抗氧劑。普通的抗氧體系，如抗1010、抗168、DSTP協(xié)同體系對普通的非填充或者非增強(qiáng)聚丙烯材料非常有效，但對填充或增強(qiáng)聚丙烯材料的效果就不是很理想。玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在這一問題上顯得尤為突出。這是因?yàn)?，一方面玻璃纖維所含有的一些組分以及在對玻纖進(jìn)行表面處理時(shí)所使用的一些處理劑組分通常會(huì)加速聚丙烯材料的老化；另一方面在玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的制備過程中，通常需要加入一定量的、能夠促使玻纖與聚丙烯樹脂形成良好界面良好粘接效果的增強(qiáng)劑，如某些有機(jī)酸或者酸酐接枝功能化的聚丙烯，這些功能接枝化的相容劑對添加的普通抗氧體系有很大的沖突作用，減弱了抗氧劑在聚丙烯材料中的抗氧老化作用；另外，普通抗氧體系具有一定的水溶性，在水解過程中抗氧劑會(huì)不斷析出，材料中殘存的抗氧劑越來越少，從而使得材料的抗氧能力不斷下降。中國專利公開公報(bào)CN1696187A中公開的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料中加入一種三組分的穩(wěn)定劑體系，它由以下重量配比的原料配制成(%)聚丙烯45-75、馬來酸酐接枝的聚丙烯5-15、玻璃纖維10-30、穩(wěn)定劑DSTP 0. 1-1. 0、穩(wěn)定劑3114 0. 1-1.0、穩(wěn)定劑618 0. 1-0. 5，其中，所述的穩(wěn)定劑DSTP為硫代二丙酸十八酯；穩(wěn)定劑3114為3，5- 二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯；穩(wěn)定劑618為雙十八烷基季戊四醇雙亞磷酸酯；這種方法的缺陷是制備的材料是短纖增強(qiáng)聚丙烯材料，材料的力學(xué)性能較低，雖然耐熱性能可以達(dá)到客戶的使用要求，但是力學(xué)性能上有待提高。國內(nèi)聚丙烯改性生產(chǎn)廠家雖然比較多，但是由于材料配方和加工工藝還不完善， 因此國內(nèi)廠家生產(chǎn)的改性聚丙烯材料在力學(xué)性能、耐水解性能和耐熱氧化性能上還是跟國外材料有一定的差距。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種具有優(yōu)異的力學(xué)性能以及耐水解和高抗熱氧化性能的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法的技術(shù)方案。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于由下述重量配比的組份構(gòu)成 共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯40 90份相容劑1 30份玻纖10 40份抗氧劑0 7. 0份光穩(wěn)定劑0 2. 0份潤滑劑0 3. 0份。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于由下述重量配比的組份構(gòu)成 共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯60 80份
相容劑10 20份玻纖10 30份抗氧劑0. 7 4. 0份光穩(wěn)定劑0. 1 1. 0份潤滑劑0. 5 2. 0份。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的共聚聚丙烯為在230°C、 2. 16KG測試條件下的熔融指數(shù)為20 lOOg/lOmin的共聚聚丙烯；所述的均聚聚丙烯為在 230°C、2. 16KG測試條件下的熔融指數(shù)為20 lOOg/lOmin的均聚聚丙烯。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的相容劑為馬來酸酐或丙烯酸縮水甘油酯接枝的聚丙烯。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑 0 2. 0份、硫代酯類抗氧劑0 3. 0份和亞磷酸酯類抗氧劑0 2. 0份，其中受阻酚類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑均為該類抗氧劑中主抗氧劑和輔助抗氧劑的一種或一種以上的混合物。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑 1 1. 0份、硫代酯類抗氧劑0. 5 2. 0份和亞磷酸酯類抗氧劑0. 1 1. 0份，其中受阻酚類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑均為該類抗氧劑中主抗氧劑和輔助抗氧劑的一種或一種以上的混合物。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑為受阻胺類、水楊酸酯類和二苯甲酮類中的一種或一種以上的混合物。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的潤滑劑為N，N’ -乙撐雙硬脂酰胺(EBQ、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸鈣和硬脂酸鋅中的一種或一種以上的混合物。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟
1)稱取各原料共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯、相容劑、玻纖、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑，備用；
2)將所述重量份的共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯、相容劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑依次加入到高混機(jī)中，充分混合3 5分鐘，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中；
3)將所述重量份的玻纖與步驟2)的混合物在擠出機(jī)中熔融共混擠出，拉條切粒。所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，其特征在于所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑20 65mm，螺桿的長徑比為40 :1，混合熔融溫度設(shè)定為第一段160 1800C，第二段180 190°C，第三段190 200°C，第四段200 210°C，第五段210 220°C， 熔體溫度205 215°C，機(jī)頭溫度195 205°C。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果1)本發(fā)明使用了高效的抗氧劑體系， 所制得的復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐水解性能和高抗熱氧化性能；2)本發(fā)明所制得的玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在保證優(yōu)異的耐水解性、高抗熱氧化性能的同時(shí)，具有良好的力學(xué)性能，適合應(yīng)用于滾筒洗衣機(jī)材料；3)本發(fā)明提出的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝簡單、玻纖含量容易控制；4)本發(fā)明提出的玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的抗老化時(shí)間(溫水800H+熱老化)符合滾筒洗衣機(jī)使用要求。


圖1為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水實(shí)驗(yàn)后拉伸強(qiáng)度比較圖， 圖2為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水實(shí)驗(yàn)后彎曲強(qiáng)度比較圖3為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水實(shí)驗(yàn)后沖擊強(qiáng)度比較圖； 圖4為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水800H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后拉伸強(qiáng)度比較圖； 圖5為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水800H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后彎曲強(qiáng)度比較圖； 圖6為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水800H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后和沖擊強(qiáng)度比較圖； 圖7為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水1600H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后拉伸強(qiáng)度比較圖； 圖8為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水1600H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后彎曲強(qiáng)度比較圖； 圖9為本發(fā)明材料與國外實(shí)驗(yàn)品溫水1600H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后沖擊強(qiáng)度比較圖； 圖10為本發(fā)明與國外實(shí)驗(yàn)品溫水MOOH+熱氧化實(shí)驗(yàn)后拉伸強(qiáng)度比較圖； 圖11為本發(fā)明與國外實(shí)驗(yàn)品溫水MOOH+熱氧化實(shí)驗(yàn)后彎曲強(qiáng)度比較圖； 圖12為本發(fā)明與國外實(shí)驗(yàn)品溫水MOOH+熱氧化實(shí)驗(yàn)后沖擊強(qiáng)度比較圖； 圖13為本發(fā)明與國外實(shí)驗(yàn)品溫水3200H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后拉伸強(qiáng)度比較圖； 圖14為本發(fā)明與國外實(shí)驗(yàn)品溫水3200H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后彎曲強(qiáng)度比較圖； 圖15為本發(fā)明與國外實(shí)驗(yàn)品溫水3200H+熱氧化實(shí)驗(yàn)后沖擊強(qiáng)度比較圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，本發(fā)明所用的份數(shù)均為重量份。本發(fā)明中相容劑可大幅度提高聚丙烯樹脂與玻纖的相容性，增強(qiáng)二者之間的界面相互作用，從而提高材料的力學(xué)強(qiáng)度；抗氧劑主要起到抑制和減緩高分子材料的自動(dòng)氧化反應(yīng)的作用，防止聚合物因加工或使用過程導(dǎo)致的褪色及老化的作用；光穩(wěn)定劑主要有屏蔽紫外線、猝滅基團(tuán)激發(fā)態(tài)、捕獲自由基等作用，從而阻止了材料免遭紫外線的破壞，抑制材料受光降解，緩解材料光老化；潤滑劑的加入可保證材料在注塑成型制品時(shí)具有良好的脫模性。本發(fā)明中抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑。 受阻酚類抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑中的一種或一種以上的混合物，如抗氧劑3114: 1,3, 5, H (3，5-二叔丁基，4一羥基芐基)均三嗪，2，4，6-(1H，3H, 5H)三酮，抗氧劑330 :1， 3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯；硫代酯類抗氧劑包括硫代酯類抗氧劑中的一種或一種以上的混合物，如抗氧劑DSTP 硫代二丙酸二(十八)酯，抗氧劑 1035 2, 2’-硫代雙[3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]，抗氧劑300 :4，4’-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)；亞磷酸酯類抗氧劑包括亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或一種以上的混合物，如抗氧劑618 雙十八烷基醇季戊四醇二亞磷酸酯，抗氧劑168 三(2，4_ 二叔丁基苯酚)亞磷酸酯，抗氧劑626 雙(3，5_ 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯。本發(fā)明中光穩(wěn)定劑為受阻胺類、水楊酸酯類、二苯甲酮類等中的一種或一種以上的混合物，如雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{ [6-[ (1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐 [(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}、聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶)酯。本發(fā)明所用的性能評價(jià)方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)
試驗(yàn)條件純水浸漬，水溫95°C，水煮時(shí)間800h、1600h、M00h、3200h ； 純水浸漬以上時(shí)間后分別放入熱老化箱中進(jìn)行熱氧老化老化溫度150°C，直到樣條出現(xiàn)粉化為止。拉伸性能測試按照ASTM D638進(jìn)行，拉伸速度5mm/min，標(biāo)距40mm，樣條尺寸全長175mm，平行部分IOmmX 4mm ；彎曲測試按照ASTM D790進(jìn)行，彎曲速度5mm/min，跨距 100mm，樣條尺寸127mmX12. 7mmX6. 4mm;沖擊性能測試按照ASTM D256進(jìn)行，樣條尺寸 80mmX IOmmX4mm (模塑缺口)。實(shí)施例1
將共聚聚丙烯40份、均聚聚丙烯40份、馬來酸酐接枝聚丙烯5份、抗氧劑330 0. 5份、 抗氧劑1035 0. 5份、抗氧劑DSTP 1. 5份、抗氧劑618 0.5份、光穩(wěn)定劑(雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯)1份和潤滑劑EBS 1份，依次加入到高混機(jī)中，充分混合3-5min 后，然后將混合物放到入加料斗用雙螺桿擠出機(jī)混合熔融，再在雙螺桿擠出機(jī)中同表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維，10份摻混，經(jīng)熔融擠出拉條，過水冷卻，吹干料條表面的水分，然后切粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑20 65mm，螺桿的長徑比為40 :1，其熔融溫度設(shè)定如下一區(qū)180°C，二區(qū)190°C，三區(qū)200°C，四區(qū)210°C，五區(qū)220°C，熔體溫度215°C，機(jī)頭 205 "C。1.通過實(shí)施例1與國外同等材料的初期基本物性比較，表1結(jié)果表明實(shí)施例1得到的材料的初期性能優(yōu)于國外同等材料。表 權(quán)利要求
1.一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于由下述重量配比的組份構(gòu)成 共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯40 90份相容劑1 30份玻纖10 40份抗氧劑0 7. 0份光穩(wěn)定劑0 2. 0份潤滑劑0 3. 0份。
2.如權(quán)利要求1所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于由下述重量配比的組份構(gòu)成共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯60 80份相容劑10 20份玻纖10 30份抗氧劑0. 7 4. 0份光穩(wěn)定劑0. 1 1. 0份潤滑劑0. 5 2. 0份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的共聚聚丙烯為在230°C、2. 16KG測試條件下的熔融指數(shù)為20 lOOg/lOmin的共聚聚丙烯；所述的均聚聚丙烯為在230°C、2. 16KG測試條件下的熔融指數(shù)為20 lOOg/lOmin的均聚聚丙烯。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的相容劑為馬來酸酐或丙烯酸縮水甘油酯接枝的聚丙烯。
5.如權(quán)利要求1所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑0 2. 0份、硫代酯類抗氧劑0 3. 0份和亞磷酸酯類抗氧劑0 2. 0份，其中受阻酚類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑均為該類抗氧劑中主抗氧劑和輔助抗氧劑的一種或一種以上的混合物。
6.如權(quán)利要求2所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑1 1. 0份、硫代酯類抗氧劑0. 5 2. 0份和亞磷酸酯類抗氧劑0. 1 1. 0份， 其中受阻酚類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑均為該類抗氧劑中主抗氧劑和輔助抗氧劑的一種或一種以上的混合物。
7.如權(quán)利要求1或2所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑為受阻胺類、水楊酸酯類和二苯甲酮類中的一種或一種以上的混合物。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料，其特征在于所述的潤滑劑為N， N’ -乙撐雙硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸鈣和硬脂酸鋅中的一種或一種以上的混合物。
9.如權(quán)利要求1或2所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)稱取各原料共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯、相容劑、玻纖、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑，備用；2)將所述重量份的共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯、相容劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑依次加入到高混機(jī)中，充分混合3 5分鐘，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中；3)將所述重量份的玻纖與步驟2)的混合物在擠出機(jī)中熔融共混擠出，拉條切粒。
10.如權(quán)利要求9所述的一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法，其特征在于所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑20 65mm，螺桿的長徑比為40 :1，混合熔融溫度設(shè)定為 第一段160 180°C，第二段180 190°C，第三段190 200°C，第四段200 210°C，第五段210 220°C，熔體溫度205 215°C，機(jī)頭溫度195 205°C。
全文摘要
一種玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料及其制備方法，屬于有機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域。玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料包括共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯、相容劑、玻纖、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑。該玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備方法包括1)稱料；2)混合；3)熔融擠出，拉條切粒。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)異效果1)制得的復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐水解性能和高抗熱氧化性能；2)制得的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能，適合應(yīng)用于滾筒洗衣機(jī)材料；3)制備工藝簡單、玻纖含量容易控制；4)制得的復(fù)合材料的抗老化時(shí)間(溫水800H+熱老化)符合滾筒洗衣機(jī)使用要求。
文檔編號B29B9/06GK102181096SQ20111010212
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者孫利明, 王曉群, 肖玲玲, 蔣超杰, 陳家鋒, 黃超 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司, 松下家電研究開發(fā)(杭州)有限公司