專利名稱：一種連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種塑性樹脂復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚丙烯樹脂(PP)具有優(yōu)異的物理機械性能、耐化學品與可重復加工性能，在家用電子電器、汽車零部件和工業(yè)材料領域得到了廣泛的應用。但是在制作一些工程部件和某些需要高性能的高分子材料領域時，其性能不能達到要求，使其使用范圍受到了一定的限制?，F(xiàn)有的技術一般通過添加玻璃纖維到聚丙烯樹脂中來提高材料的強度、剛度。由于聚丙烯是非極性樹脂，因此玻璃纖維表面和聚丙烯的界面結合力較弱，玻纖增強聚丙烯復合材料的性能，主要取決于聚丙烯是否充分浸潤到玻璃纖維，以及二者的界面結合力。尤其目前以連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂復合材料的誕生，更大大的促進了纖維增強熱塑性樹脂類復合材料的發(fā)展，具有重量更輕的高比強度、高比模量；耐腐蝕、耐水性好，對多種酸、堿呈惰性；不導電，介電強度高；能量控制性能特別好，抗沖擊，抗氣浪，致斷應變值高；加工簡便和易清·潔，不需特殊的貯存條件，貯存壽命無限；成型壓力和溫度低，可減少模具成本；成型周期短；可重復成型的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復合材料的問世對材料領域是一重大突破。當連續(xù)玻璃纖維與聚丙烯界面作用較強時，外加載荷通過聚丙烯與增強纖維的界面的剪切作用而傳遞給纖維，纖維承擔起主要的剪切作用，因此復合材料整體呈現(xiàn)出高強度、高模量的特性。連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的基本問題在于，即使用偶聯(lián)劑對玻璃纖維進行表面處理，連續(xù)玻璃纖維與聚丙烯間界面強度仍較差，較小載荷作用下，聚丙烯與玻璃纖維的接觸表面就會產(chǎn)生剝離，不能傳導作用力，對基體沒有增強作用，反而增加了復合材料的缺陷，削弱其強度。為此，在聚丙烯中加入一定量的相容劑，相容劑的一端可以與玻璃纖維結合，另一端可以與樹脂結合，但是結合的效果并不令人滿意。同時對于連續(xù)纖維增強聚丙烯樹脂復合材料來說，有效的粘合性，樹脂對纖維的充分浸潤，必定大大改善連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂復合材料的物理機械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術的缺陷而提供一種聚丙烯樹脂復合材料及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:—種聚丙烯樹脂復合材料，該材料由包含以下重量份的組分制成:聚丙烯樹脂 30-60份，連續(xù)玻璃纖維 40-70份，增容劑1.5-3份，潤滑劑0.15-0.3 份，主抗氧劑0.1-0.2份，
輔助抗氧劑 0.2-0.4份，第一光穩(wěn)定劑 0.1-0.3份，第二光穩(wěn)定劑 0.1-0.3份所述的聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯,熔融指數(shù)> 45g/10min,優(yōu)選(46-60) g/10min。所述的連續(xù)玻璃纖維為直徑為9 μ m-13 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，經(jīng)處理后的玻纖可以有效的增強玻纖與樹脂的粘結性能，其中硅烷偶聯(lián)劑的含量<4%，所述的硅烷偶聯(lián)劑為Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，最終所得連續(xù)玻璃纖維的拉伸強度> 1800MPa。所述的增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為彡I %。所述的潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。所述的主抗氧劑為四[β-(3'，5' -二叔丁基-4'-羥苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)。所述的輔助抗氧劑為三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)。所述的第一光穩(wěn)定劑(HALS622)為丁二酸與4_羥基_2，2，6，6-四甲_1_哌啶醇的聚合體。所述的第二光穩(wěn)定劑(UV-326)為2_(2' _輕基-3' _叔丁基-5'-甲基苯基)-5_氯代苯并三唑。
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一種上述聚丙烯樹脂復合材料的制備方法，其包含以下步驟:(I)按上述配比稱取各組分材料；(2)將30-60重量份的聚丙烯樹脂與1.5-3份的增容劑、0.15_0.3份潤滑劑，
0.1-0.2份主抗氧劑，0.2-0.4份輔助抗氧劑0.1-0.3份第一光穩(wěn)定劑和0.1-0.3份第二光穩(wěn)定劑充分混合，在溫度265°C _275°C條件下，將混合料熔融后再與40-70份連續(xù)玻璃纖維復合，制備出單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶；(3)最后，將預浸帶進行裁剪，將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊到需要厚度，其中兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直，溫度在180°C _190°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以馬來酸酐接枝共聚PP為相容劑，可以有效的提高聚丙烯樹脂與連續(xù)玻璃纖維的粘結性。以乙烯丙烯酸共聚物為潤滑劑，可以使流動性較差的聚丙烯更有效的浸潤到每一根連續(xù)玻璃纖維，可以有效的提高連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂復合材料的物理機械性能，以及能夠有效提高復合材料的抗熱氧穩(wěn)定性和抗紫外光穩(wěn)定性。
具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明:將重量份為30-60份的聚丙烯樹脂與1.5-3份的增容劑、潤滑劑0.15-0.3份，主抗氧劑10100.1-0.2份，輔助抗氧劑168 0.2-0.4份，第一光穩(wěn)定劑(HALS622)含量
0.1-0.3份，第二光穩(wěn)定劑(UV-326)含量0.1-0.3份，在溫度265 °C -275 °C條件下，將混合料熔融后充分混合后再與40-70份的連續(xù)玻璃纖維復合,制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在180°C -190°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品。其中連續(xù)玻璃纖維為直徑為9 μ m-13 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，經(jīng)處理后的玻纖可以有效的增強玻纖與樹脂的粘結性能，其中硅烷偶聯(lián)劑的含量<4%，硅烷偶聯(lián)劑為Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，最終所得連續(xù)玻璃纖維的拉伸強度彡1800MPa。實施例1將重量份為30份的聚丙烯樹脂與1.5份的增容劑、潤滑劑0.15份，主抗氧劑1010 0.1份，輔助抗氧劑168 0.2份，第一光穩(wěn)定劑(HALS622) 0.2份及第二光穩(wěn)定劑(UV-326)0.2份，在溫度265°C條件下，將混合料熔融后充分混合后再與70份含有3%硅烷偶聯(lián)劑的連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在185°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示。其中聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為46g/10min ；玻璃纖維為Ilym的經(jīng) 硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度≥1800MPa ；增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為 > I!% ;潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。實施例2將重量份為45份的聚丙烯樹脂與2.25份的增容劑、潤滑劑0.23份，主抗氧劑1010含量0.2份，輔助抗氧劑168含量0.4份，第一光穩(wěn)定劑(HALS622) 0.3份及第二光穩(wěn)定劑(UV-326) 0.3份，在溫度275°C條件下，將混合料熔融后充分混合后再與55份的含有4%硅烷偶聯(lián)劑連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在180°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示。其中聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為60g/10min ；玻璃纖維為13 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度≥1800MPa ；增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為≥1%。潤滑劑為乙烯 丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。實施例3將重量份為60份的聚丙烯樹脂與3份的增容劑、潤滑劑0.3份，主抗氧劑1010含量0.15份，輔助抗氧劑168含量0.3份，第一光穩(wěn)定劑(HALS622) 0.3份及第二光穩(wěn)定劑(UV-326)0.1份，在溫度270°C條件下，將混合料熔融后充分混合后再與40份的含有2%硅烷偶聯(lián)劑連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在190°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示。其中聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為53g/10min ；玻璃纖維為9 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度彡1800MPa ；增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為 > 1!% ;潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。比較例1不添加增容劑，其余同實施例1，將重量份為30份的聚丙烯樹脂與潤滑劑0.15份，主抗氧劑1010含量0.1份，輔助抗氧劑168含量0.2份，第一光穩(wěn)定劑(HALS622) 0.2份和第二光穩(wěn)定劑(UV-326) 0.2份，在溫度265°C條件下，將混合料熔融后充分混合后再與70份的含有3%硅烷偶聯(lián)劑連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在185°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示；其中聚 丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為46g/10min ；玻璃纖維為Ilym的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度≥1800MPa ；潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。比較例2不添加抗氧劑，其余同實施例2，將重量份為45份的聚丙烯樹脂與2.25份的增容齊U、潤滑劑0.23份、第一光穩(wěn)定劑(HALS622)0.3份及第二光穩(wěn)定劑(UV_326)0.3份，在溫度275°C條件下，將混合料熔融后充分混合后，再與55份的含有4%硅烷偶聯(lián)劑連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在180°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示。其中聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為60g/10min ；玻璃纖維為13 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度≥1800MPa ；增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為 > 1!% ;潤滑劑 為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。比較例3不添加光穩(wěn)定劑，其余同實施例3，將重量份為60份的聚丙烯樹脂與3份的增容齊 ，潤滑劑含量為0.3份，主抗氧劑1010含量0.15份，輔助抗氧劑168含量0.3份，在溫度270°C條件下，將混合料熔融后充分混合后，再與40份的含有2%硅烷偶聯(lián)劑的連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在190°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示。其中聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為53g/10min ；玻璃纖維為9 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度≥1800MPa ；增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為 > I!% ;潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。比較例4不添加潤滑劑，其余同實施例3，將重量份為60份的聚丙烯樹脂與3份的增容劑，主抗氧劑1010含量0.15份，輔助抗氧劑168含量0.3份，第一光穩(wěn)定劑(HALS622) 0.3份及第二光穩(wěn)定劑(UV-326)含量0.1份，在溫度270°C條件下，將混合料熔融后充分混合后再與40份的含有2%硅烷偶聯(lián)劑的連續(xù)玻璃纖維復合，制備出一定玻纖含量的單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶，并根據(jù)需要將預浸帶進行裁剪處一定長度和寬度片材，再將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊(兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直)到需要厚度，溫度在190°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品，性能見表I所示。其中聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)為53g/10min ；

玻璃纖維為9 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度≥1800MPa ；增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為≥1%。表1:
權利要求
1.一種聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:該材料由包含以下重量份的組分制成: 聚丙烯樹脂30-60份， 連續(xù)玻璃纖維40-70份， 增容劑1.5-3份， 潤滑劑0.15-0.3份， 主抗氧劑0.1-0.2份， 輔助抗氧劑0.2-0.4份， 第一光穩(wěn)定劑0.1-0.3份， 第二光穩(wěn)定劑0.1-0.3份。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯，熔融指數(shù)> 45g/10min。
3.根據(jù)權利要求2所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的嵌段共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為(46-60) g/10min。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的連續(xù)玻璃纖維為直徑為9 μ m-13 μ m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的連續(xù)無堿無捻玻璃纖維粗紗，其拉伸強度^ 1800MPa ;其中娃燒偶聯(lián)劑的含量< 4%,其中所述的娃燒偶聯(lián)劑為Y-(2, 3-環(huán)氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒。
5.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的增容劑為馬來酸酐接枝共聚聚丙烯，其熔融指數(shù)> 100g/10min，馬來酸酐接枝率為> 1%。
6.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，粘度< 600cps。
7.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的主抗氧劑為四[β-(3,，5' -二叔丁基-4'-羥苯基)丙酸]季戊四醇酯。
8.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的輔助抗氧劑為三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯。
9.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯樹脂復合材料，其特征在于:所述的第一光穩(wěn)定劑為丁二酸與4-羥基_2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合體； 或所述的第二光穩(wěn)定劑為2-(2'-輕基-3' _叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑。
10.一種上述權利要求1-9中任一所述的聚丙烯樹脂復合材料的制備方法，其特征在于:其包含以下步驟: (1)按權利要求1所述的配比稱取各組分材料； (2)將30-60重量份的聚丙烯樹脂與1.5-3份的增容劑、0.15-0.3份潤滑劑，0.1-0.2份主抗氧劑，0.2-0.4份輔助抗氧劑,0.1-0.3份第一光穩(wěn)定劑和0.1-0.3份第二光穩(wěn)定劑在溫度265°C _275°C條件下，將混合料熔融后充分混合，再與40-70份連續(xù)玻璃纖維復合，制備出單方向連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂預浸帶； (3)最后，將預浸帶進行裁剪，將其根據(jù)連續(xù)玻璃纖維的方向橫縱鋪疊到需要厚度，其中兩層相鄰片材的連續(xù)玻纖方向正好垂直，溫度在180°C -190°C、壓力在IMPa條件下進行模壓，制備出所需要的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種塑性樹脂復合材料及其制備方法。該材料由包含以下重量份的組分制成聚丙烯樹脂30-60份，連續(xù)玻璃纖維40-70份，增容劑1.5-3份，潤滑劑0.15-0.3份，主抗氧劑0.1-0.2份，輔助抗氧劑0.2-0.4份，第一光穩(wěn)定劑0.1-0.3份和第二光穩(wěn)定劑0.1-0.3份。本發(fā)明以馬來酸酐接枝共聚PP為相容劑，可以有效的提高聚丙烯樹脂與連續(xù)玻璃纖維的粘結性。以乙烯丙烯酸共聚物為潤滑劑，可以使流動性較差的聚丙烯更有效的浸潤到每一根連續(xù)玻璃纖維，可以有效的提高連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯樹脂復合材料的物理機械性能及復合材料的抗熱氧穩(wěn)定性和抗紫外光穩(wěn)定性。
文檔編號B29C70/34GK103183894SQ201110449089
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者邢明祥 申請人:遼寧遼杰科技有限公司