專(zhuān)利名稱(chēng)：一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
玄武巖作為一種火山巖，它是在地球深處經(jīng)過(guò)高溫高壓和漫長(zhǎng)的歷史演變而成。玄武巖通過(guò)澆鑄工藝制成瓦及板用于建筑市場(chǎng)已有多年歷史。此外，在工業(yè)用途方面澆鑄的玄武巖鋼管內(nèi)襯也有很高的耐磨性。玄武巖是一種高性能的火山巖組份，這種特殊的硅酸鹽，使玄武巖纖維具有優(yōu)良的耐化學(xué)性，特別具有耐堿性的優(yōu)點(diǎn)。采用玄武巖擠出的連續(xù)纖維，在幾乎所有的用途方面都可以用來(lái)替代石棉纖維。近十年，玄武巖纖維已成為增強(qiáng)復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)性材料。玄武巖 纖維與碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維等高技術(shù)纖維相比，除了具有高技術(shù)纖維高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)外，玄武巖纖維還具有耐高溫性佳、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、過(guò)濾性好、抗壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度高、適應(yīng)于各種環(huán)境下使用等優(yōu)異性能，且性?xún)r(jià)比高，是一種純天然的無(wú)機(jī)非金屬材料，也是一種可以滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的新的基礎(chǔ)材料和高技術(shù)纖維。聚丙烯作為一種通用塑料，進(jìn)入了日常生活的各個(gè)角落，經(jīng)過(guò)E-玻璃纖維改性的聚丙烯材料憑借其良好的剛性，在部分應(yīng)用上取代了工程塑料。而玄武巖纖維的出現(xiàn)，進(jìn)一步提升了聚丙烯材料性能的提升空間，同時(shí)，玄武巖纖維具有更多的表面活性位點(diǎn)，可以在更大程度上提高材料的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，在聚丙烯復(fù)合材料制備過(guò)程中加入了玄武巖纖維，提高了復(fù)合材料的剛性和韌性，特別是大幅度增強(qiáng)了復(fù)合材料的彎曲模量，同時(shí)，也使得復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐酸、耐堿效果。本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了提供這種聚丙烯復(fù)合材料的制備方法本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包含以下按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料
聚丙烯50%-82. 5%
玄武巖纖維5%-50%
熱穩(wěn)定劑O. m-2%
加工助劑O. 05%-1%
相容劑所述原料中還含有填料,該填料的加入量為聚丙烯加入量的0%-20%。所述填料為硫酸鋇、碳酸鈣、滑石粉、云母中的一種或幾種混合物。熱穩(wěn)定劑的作用在于減少材料在加工過(guò)程中及后期使用過(guò)程中材料的分解，所述熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑選自硫代二丙酸二月桂酯、二苯胺、對(duì)苯二胺和二氫喹啉中的一種或幾種混合物，主要作用是抑制加工過(guò)程中產(chǎn)生的降解。所述加工助劑選自選自硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、芥酸酰胺中一種或幾種混合物。所述相容劑為極性單體接枝聚合物，選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α -乙烯-辛烯共聚物中的一種幾種混合物；所述的極性單體為馬來(lái)酸酐及其衍生物，丙烯酸及其酯類(lèi)衍生物一種或幾種混合物。優(yōu)選的，相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯或馬來(lái)酸酐接枝乙烯-α -乙烯_辛烯。 所述玄武巖纖維為短切纖維或連續(xù)纖維。優(yōu)選的，玄武巖纖維為短切纖維。本發(fā)明所用的聚丙烯的熔指為O. 5 - 40g/10min (測(cè)試條件溫度230° C，砝碼重量2. 16KG)。優(yōu)選的，聚丙烯熔指為10-30g/10min。玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的方法，包括如下步驟(I)按配比稱(chēng)量各種原料；(2)將聚丙烯、玄武巖纖維、熱穩(wěn)定劑、加工助劑、相容劑、增韌劑、填料加入長(zhǎng)徑比為36 40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，擠出溫度為200°C _230°C，玄武巖纖維從側(cè)喂料口處加入。本發(fā)明的有益效果是在聚丙烯復(fù)合材料的加工配方中加入了一定比例的玄武巖纖維，使得聚丙烯材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性，特別是耐酸、耐堿性顯著，并且綜合力學(xué)性能也得到了提高，如彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及拉伸模量都大幅度增強(qiáng)，這樣擴(kuò)大了聚丙烯材料的使用范圍，尤其是一些特殊的使用場(chǎng)合，如航空航天、冶金化工、橋梁隧道等領(lǐng)域。玄武巖纖維的加工過(guò)程無(wú)污染、綠色環(huán)保，而且玄武巖纖維的價(jià)格便宜，從而也降低了聚丙烯復(fù)合材料的價(jià)格，有益于消費(fèi)者。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例I將75公斤聚丙烯PP M2600R(上海石化，熔指27g/10min)、I. 2公斤熱穩(wěn)定劑(O. 6公斤硫代二丙酸二月桂酯和O. 6公斤對(duì)苯二胺)、0. 8公斤加工助劑芥酸酰胺和8公斤馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯加入長(zhǎng)徑比為38:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，15公斤短切玄武巖纖維從側(cè)喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產(chǎn)品。所得料粒經(jīng)制樣并測(cè)試性能，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下面表格。實(shí)施例2將64公斤聚丙烯PP V30G (海南石化，熔指16g/10min)、I. O公斤熱穩(wěn)定劑(O. 3公斤硫代二丙酸二月桂酯和O. 7公斤二氫喹啉)、0. 7公斤加工助劑硬脂酸鋅、4公斤馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯和10公斤滑石粉(過(guò)篩率為1250目)加入長(zhǎng)徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，20公斤短切玄武巖纖維從側(cè)喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產(chǎn)品。所得料粒經(jīng)制樣并測(cè)試性能，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下面表格。實(shí)施例3
將54公斤聚丙烯KlOll (臺(tái)灣石化,熔指llg/10min)、0. 9公斤熱穩(wěn)定(O. 5公斤二苯胺和O. 4公斤二氫喹啉)劑、O. 8公斤加工助劑硬脂酸鈣、8公斤馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(TOYOTA),6公斤馬來(lái)酸酐接枝乙烯- α -乙烯-辛烯(杜邦)加入長(zhǎng)徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，30公斤短切玄武巖纖維從側(cè)喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產(chǎn)品。所得料粒經(jīng)制樣并測(cè)試性能，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下面表格。實(shí)施例4將55公斤聚丙烯PP Y2600T (上海石化，熔指22g/10min)、0. 9公斤熱穩(wěn)定劑硫代二丙酸二月桂酯、O. 8公斤加工助劑(O. 4公斤硬脂酸鋅和O. 4公斤芥酸酰胺)和3公斤馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯加入在長(zhǎng)徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，40公斤短切玄武巖纖維從側(cè)喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產(chǎn)品。所得料粒經(jīng)制樣并測(cè)試性能，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下面表格。對(duì)比例
將54公斤聚丙烯KlOll (臺(tái)灣石化,熔指llg/10min) >0. 9公斤熱穩(wěn)定(O. 5公斤二苯胺和O. 4公斤二氫喹啉)劑、O. 8公斤加工助劑硬脂酸鈣、8公斤馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(TOYOTA),6公斤馬來(lái)酸酐接枝乙烯- α -乙烯-辛烯(杜邦)加入長(zhǎng)徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，30公斤短切玻璃纖維從側(cè)喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產(chǎn)品。所得料粒經(jīng)制樣并測(cè)試性能，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下面表格。表一性能檢測(cè)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于包含以下按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料 聚丙烯50%-82. 5 玄武巖纖維5%-50% 熱穩(wěn)定劑O. 05%-2%。 加工助劑O. 05%-1% 相容劑1%-10%
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于還含有填料，該填料的重量為聚丙烯重量的0% -20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述填料為硫酸鋇、碳酸鈣、滑石粉、云母中的一種或幾種混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述熱穩(wěn)定劑選自硫代二丙酸二月桂酯、二苯胺、對(duì)苯二胺和二氫喹啉中的一種或幾種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述加工助劑選自硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、芥酸酰胺中一種或幾種混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述相容劑為極性單體接枝聚合物，聚合物選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α -乙烯-辛烯共聚物中的一種或幾種混合物； 所述的極性單體為馬來(lái)酸酐及其衍生物，丙烯酸及其酯類(lèi)衍生物一種或幾種混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述玄武巖纖維為短切纖維或連續(xù)纖維。
8.一種制備權(quán)利要求I所述的玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的方法，包括如下步驟 (1)按配比稱(chēng)量各種原料； (2)將聚丙烯、玄武巖纖維、熱穩(wěn)定劑、加工助劑、相容劑、增韌劑、填料加入長(zhǎng)徑比為36 40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，擠出溫度為200°C _230°C，玄武巖纖維從側(cè)喂料口處加入。
全文摘要
本發(fā)明屬于新型復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，它包含以下按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料聚丙烯50％-82.5％，玄武巖纖維5％-50％，熱穩(wěn)定劑0.05％-2％，加工助劑0.05％-1％，相容劑1-10％，增韌劑0-20％，填料0-20％。所述玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的方法為，首先按配比稱(chēng)量上述各種原料，然后將稱(chēng)量好的原料加入長(zhǎng)徑比為36～40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒。所述聚丙烯材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性，特別是耐酸、耐堿性顯著，并且綜合力學(xué)性能也得到了提高，如彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及拉伸模量都大幅度增強(qiáng)。
文檔編號(hào)C08K3/26GK102964678SQ20121042551
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者楊澤, 夏建盟, 邵華, 何威, 肖鵬 申請(qǐng)人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司