專利名稱：一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材及其制備方法。
背景技術(shù)：
玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料簡稱LFT，不僅具有強(qiáng)度高、密度小(僅為金屬的 1/5 1/7)、優(yōu)良的耐腐蝕性、良好的成型性、操作工藝環(huán)境較清潔、廢料和制品可以再生利用等優(yōu)點(diǎn)，還具有高比強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度、良好的熱性能、絕緣性能和隔熱保溫作用、可長期在大氣環(huán)境中使用的特性，是低能耗、無環(huán)境污染的綠色環(huán)保材料，在汽車輕量化、環(huán)?；邪l(fā)揮重要作用。在汽車行業(yè)及多領(lǐng)域中，對重量、環(huán)保、可循環(huán)使用、抗沖擊韌性優(yōu)良等有迫切要求的情勢下，LFT片材的以上特性是十分符合全球及我國的發(fā)展需求，極具前瞻性的一種新型復(fù)合材料。熱塑性聚合物熔融時(shí)黏度很高，浸漬困難，如何在纖維與基體間形成良好的浸漬、 使兩者充分接觸，減少制備與成型過程中纖維的損傷，是高性能LFT制備與成型過程所面臨的關(guān)鍵問題。對此，國內(nèi)外已開展大量的研究，形成了一系列浸漬技術(shù)，如原位聚合浸漬技術(shù)、粉末浸漬技術(shù)和熔融浸漬技術(shù)等。但由于種種原因，當(dāng)前可工業(yè)化的技術(shù)主要是粉末浸漬技術(shù)和熔融浸漬技術(shù)。粉末浸漬法是纖維束進(jìn)入一個充滿樹脂粉末的流化床，流化的樹脂粉末吸附在纖維束的表面，經(jīng)加熱，樹脂熔融與纖維結(jié)合，冷卻、切割得到LFT粒料。但長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料粒子成型后，纖維損傷嚴(yán)重，絕大多數(shù)纖維成為短纖維。熔融浸漬法是將兩層玻璃纖維氈夾在三層聚丙烯熔體之間，在履帶式熱壓機(jī)上熱軋，然后凝固冷取成片材的半成品材料。熔體浸漬也可采用拉擠技術(shù)，即采用一種特殊結(jié)構(gòu)的拉擠模頭，讓均勻分散、預(yù)加張力的連續(xù)纖維束經(jīng)過這一充滿高壓熔體的模頭時(shí)，反復(fù)多次承受交替的變化，促使纖維和熔體強(qiáng)制性的浸漬，達(dá)到理想的浸漬效果。但當(dāng)前熔融浸漬擠拉技術(shù)有幾個重要的缺點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不理想。當(dāng)前長玻纖增強(qiáng)粒子多采用的技術(shù)多為浸漬擠拉技術(shù)，模具結(jié)構(gòu)多為波浪型結(jié)構(gòu)或輪系結(jié)構(gòu)，其核心技術(shù)為國內(nèi)外幾家大型公司壟斷，保密級別很高。 調(diào)研結(jié)果表明，當(dāng)前整體上的浸漬擠拉技術(shù)的浸漬和分散效果還不理想，單靠波浪或輪系結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)單絲級分散和良好的浸漬效果。2.不適合制備高黏度的PP/LGF。目前，市場上制各PP/LGF所用樹脂的黏度較低， 熔指在50-100g/10min。因材料流動性較好.浸漬較為容易，總體上降低了 G-LFT制造難度。對熔指在10-20g/10min或更小的高黏度樹脂，當(dāng)前的浸漬技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)單縫級的分散和良好的浸漬效果。3.不適合制備熱敏性體系的LFT。熱敏性體系，物料對溫度敏感，耐熱性不強(qiáng)，模具不允許有較多基料。但是當(dāng)前的浸漬模具所采用的結(jié)構(gòu)，模具內(nèi)有較多的基料，極易引起物料的降解，因此不適宜制備熱敏系體系的增強(qiáng)粒子，如P0M/LGF。此外，POM的黏度高，當(dāng)前的浸漬技術(shù)也很難實(shí)現(xiàn)理想的浸漬和分散。所以，當(dāng)前的浸漬擠拉模具具有專一性，不具備通用性。此外，成品材料需經(jīng)過二次成型，成本價(jià)格高，加工靈活性不夠。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材。本發(fā)明的另一目的在于提供上述復(fù)合片材的制備方法。技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體是這樣來實(shí)現(xiàn)的一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，包括以下重量百分比的組分50 70%的聚丙烯、25 45%的長玻璃纖維、0. 3 的偶聯(lián)劑、0 10%的馬來酸酐接枝聚丙烯、0 15%的共聚聚丙烯、0 5%的增韌劑、0. 3 0. 6%的抗氧劑和0 20%的填料。其中，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，通式為Y(CH2)nSiX, Y =乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基；η = 0 3 ;X =氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基。其中，所述增韌劑為聚烯烴彈性體、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯彈性體或乙丙橡膠中的一種。其中，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑或輔助抗氧劑。其中，所述填料為滑石粉、碳酸鈣、玻璃微珠或馬來酸酐接枝聚丙烯廢料中的一種。制備上述長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材方法，包括以下步驟(1)按配方量取聚丙烯、偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚丙烯、共聚聚丙烯、增韌劑、抗氧劑及填料，將其混合均勻；(2)將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C ；(3)將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的配方量的長玻璃纖維，加工溫度在180 240°C ；(4)加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成 2 5mm厚的片材，即成型。其中，所述步驟(3)長玻璃纖維的預(yù)熱溫度為150 200°C。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)生產(chǎn)復(fù)雜構(gòu)件時(shí)比玻璃纖維氈增強(qiáng)材料(即GMT)成本低20 50%，成為GMT 的有力替代技術(shù)；(2)制品強(qiáng)度、剛度得到提高，總性能優(yōu)異；(3)成型周期短，生產(chǎn)效率高，沒有邊角廢料，回收方便；(4)保證長玻纖增強(qiáng)塑料制品的性能，使制品玻纖長度分布于IOmm左右；(5)降低能耗，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本；(6)拓寬工藝窗口，物料適應(yīng)性增強(qiáng)；(7)采用在基體聚丙烯中添加接枝馬來酸酐的功能化聚丙烯、偶聯(lián)劑等方法，改善玻璃纖維增強(qiáng)聚復(fù)合體系的界面結(jié)合，大幅提高熱塑性復(fù)合材料的力學(xué)性能；
(8)塑化過程中，樹脂不易降解；(9)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料沖擊韌性高。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 取50 %的聚丙烯(單位為重量百分?jǐn)?shù))、45 %的長玻璃纖維、0. 3 %的 NH2CH2SiOCH3^ 1 %的馬來酸酐接枝聚丙烯、1 %的共聚聚丙烯、1 %的聚烯烴彈性體、0. 7 %的二苯胺(芳香胺類抗氧劑)及1 %的滑石粉，將長玻璃纖維預(yù)熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的的長玻璃纖維， 加工溫度在180 240°C ；加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成2 5mm厚的片材，即成型。實(shí)施例2 取55 %的聚丙烯(單位為重量百分?jǐn)?shù))、38 %的長玻璃纖維、0. 5 %的 CH2CH(CH) 2SiCl、2%的馬來酸酐接枝聚丙烯、2%的共聚聚丙烯、0.5%的苯乙烯嵌段共聚物和2%的叔丁基對二苯酚(受阻酚類抗氧劑)，將長玻璃纖維預(yù)熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 240°C ；加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成2 5mm厚的片材，即成型。實(shí)施例3 取60 %的聚丙烯(單位為重量百分?jǐn)?shù))、32 %的長玻璃纖維、1 %的H2C (0) CHCH2SiOC2H5、l%的馬來酸酐接枝聚丙烯、2%的共聚聚丙烯、2%的硫代二丙酸雙酯(輔助抗氧劑)及2%的碳酸鈣，將長玻璃纖維預(yù)熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 2400C ；加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成2 5mm厚的片材，即成型。實(shí)施例4 取65 %的聚丙烯(單位為重量百分?jǐn)?shù))、觀％的長玻璃纖維、0. 5 %的 HS (CH2) 3Si0CH3、0. 5%的共聚聚丙烯、1 %的聚乙烯彈性體、3 %的對苯二胺(芳香胺類抗氧劑)及2%的玻璃微珠，將長玻璃纖維預(yù)熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 2400C ；加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成2 5mm厚的片材，即成型。實(shí)施例5:取70 %的聚丙烯(單位為重量百分?jǐn)?shù))、25 %的長玻璃纖維、0. 5 %的 CH2CHCH2SiOC2H5U^的馬來酸酐接枝聚丙烯、2%的乙丙橡膠、0. 5%的亞磷酸酯(輔助抗氧劑)及1 %的滑石粉，將長玻璃纖維預(yù)熱至150 200°C，將其他組分混合均勻；將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C ；將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的的長玻璃纖維，加工溫度在180 M0°C; 加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成2 5mm厚的片材，即成型。
權(quán)利要求
1.一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，其特征在于，包括以下重量百分比的組分 50 70%的聚丙烯、25 45%的長玻璃纖維、0. 3 的偶聯(lián)劑、0 10%的馬來酸酐接枝聚丙烯、0 15%的共聚聚丙烯、0 5%的增韌劑、0. 3 0. 6%的抗氧劑和0 20%的填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，通式為Y(CH2)nSiX, Y=乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基；η = 0 3 ;X =氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，其特征在于，所述增韌劑為聚烯烴彈性體、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯彈性體或乙丙橡膠中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，其特征在于，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑或輔助抗氧劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，其特征在于，所述填料為滑石粉、碳酸鈣、玻璃微珠或馬來酸酐接枝聚丙烯廢料中的一種。
6.制備權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按配方量取聚丙烯、偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚丙烯、共聚聚丙烯、增韌劑、抗氧劑及填料，將其混合均勻；(2)將混合物加入到一號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，加工溫度在180 240°C；(3)將一號雙螺桿擠出機(jī)擠出的混合熔體注入二號雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)引入已經(jīng)預(yù)熱分散的配方量的長玻璃纖維，加工溫度在180 240°C ；(4)加熱完畢后，將二號雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的混合物擠出，再由四輪壓輥將其壓制成2 5mm厚的片材，即成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材的方法，其特征在于， 所述步驟C3)長玻璃纖維的預(yù)熱溫度為150 200°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合片材，包括以下重量百分比的組分55～70％的聚丙烯、45～30％的長玻璃纖維、0.3～1％的偶聯(lián)劑、0～10％的MPP相容劑、0～15％的共聚聚丙烯、0～5％的增韌劑、0.3～0.6％的抗氧劑和0～20％的填料。同時(shí)，本發(fā)明還公開了上述復(fù)合片材的制備方法。本發(fā)明采用直接法生產(chǎn)長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料片材的技術(shù)，簡化了預(yù)浸料的冷卻凝固和加熱熔融的工藝環(huán)節(jié)，節(jié)省了能源消耗，降低成本，生產(chǎn)工藝靈活。
文檔編號C08L23/16GK102311585SQ201110269380
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者呂國君, 呂翰旭 申請人:無錫利?？萍及l(fā)展有限公司