一种玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等特点，并具有良好的耐化学性能，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。因聚丙烯本身刚性和耐热性有限，所以会添加一些无机物进行增强改性，添加玻璃纤维就是大家常规会选择的改性方式，但是玻璃纤维增强聚丙烯材料容易出现玻纤外露的缺陷，外观较差，大大限制了其应用范围。

现有技术中公开了一种低浮纤玻纤增强增韧聚丙烯复合材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：聚丙烯30-80、玻璃纤维10-60、弹性体3-12、接枝单体1-5、引发剂0.2-1、抗氧剂0.2-1、其他助剂0.2-2.0但其是利用弹性体对聚丙烯结晶的影响达到低浮纤的效果，但是该专利还加入了接枝单体和引发剂等原料，在高温下会发生反应，在双螺杆挤出机中会存在一定的不稳定性以及会生产车间环境造成影响。还有一些现有技术中公开了一种低浮纤高光泽玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其包括如下重量份数的各组分：聚丙烯30～80份，聚乙烯10～20份，硫酸钙晶须10～20份，玻璃纤维0～40份，弹性体3～12份，相容剂3～8份，抗氧剂0.2～1份，其他助剂0.2～2.0份，该专利是通过硫酸钙晶须部分替代玻璃纤维，减少玻璃纤维的用量，从而降低了浮纤，但是硫酸钙晶须对聚丙烯材料的增强作用有限，无法达到和玻璃纤维增强聚丙烯材料同等的刚性。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，通过采用高流动性的聚丙烯和增韧剂，从而使得在玻纤增强聚丙烯改性料在进行注塑或者其他二次成型过程中，熔融物中的聚丙烯和增韧剂粘度较低，可以更快的到达模腔表面，从而减少浮纤现象的产生，本发明中的玻纤增强聚丙烯材料性质稳定且各方面力学性能优异，解决了现有技术中改善浮纤存在的不稳定，以及增强作用有限等技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种玻纤增强聚丙烯材料，其是由聚丙烯20-80份、玻璃纤维10-60份、增韧剂3-12份、相容剂2-8份、无机填料2-8份、成核剂母粒1-5份、润滑剂0.5-1.5份和抗氧剂0.2-0.6份按照重量份制备而成，其中，所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数≥60g/10min；所述增韧剂在190℃、2.16kg条件下的熔指≥10g/10min。

优选的，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的一种或者两种的混合物。

进一步的，所述玻璃纤维为短切玻纤，其长度为2-6mm。

进一步的，所述相容剂为接枝物接枝聚丙烯，所述接枝物为马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯、马来酸、丙烯酸中的至少一种，所述相容剂的接枝率为0.5-1.5％。

进一步的，所述无机填料选自碳酸钙、硫酸钡中的一种或两种的混合。

进一步的，所述成核剂母粒的制备方法为：将均聚聚丙烯90份、山梨醇类α型成核剂10份、高分子量聚硅氧烷0.3份、复合抗氧剂0.3份按照重量份数充分混合后，加入各区温度为180-210℃的双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制得所述成核剂母粒，其中所述均聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为10g/10min，所述复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按照重量比1：1复配而成，所述高分子量聚硅氧烷的分子量不低于20万。

进一步的，所述润滑剂为分子量不低于10万的芥酸酰胺、分子量不低于20万的聚硅氧烷中的一种或两种的混合。

进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1:1组成的复配物。

本发明的第二个方面公开了一种如本发明第一个方面所述的玻纤增强聚丙烯材料，包括以下步骤：

按照配比称取聚丙烯、增韧剂、相容剂、无机填料、成核剂母粒、润滑剂和抗氧剂充分混合后，得到均匀的混合物料；

将所述混合物料从主喂料口加入，将玻璃纤维从侧喂料口加入，经过熔融挤出造粒，制得所述玻纤增强聚丙烯材料。

进一步的，所述双螺杆挤出机的加工温度为180-210℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所使用的聚丙烯，其在230℃、2.16kg条件下的熔融指数≥60g/10min；所使用的增韧剂，其在190℃、2.16kg条件下的熔指≥10g/10min，均为高流动性聚合物，在玻纤增强聚丙烯改性料在进行注塑或者其他二次成型过程中，熔融物中的聚丙烯和增韧剂粘度较低，可以更快的到达模腔表面，从而减少浮纤现象的产生。

2、本发明添加有成核剂，一方面可以加快聚丙烯的结晶过程，通过快速结晶以及结合聚丙烯基体的高流动性，使得聚丙烯更快的到达模腔表面以及快速结晶，而协助改善浮纤现象；另一方面，可以通过快速结晶而缩短成型时间，提高生产效率。

3、本发明中的成核剂，其是通过先做成母粒再添加到玻纤增强聚丙烯材料中的，这是因为成核剂添加量较低，直接添加容易分散不均，导致二次成型过程中成核作用不明显。

4、本发明所使用的无机填料对聚丙烯玻纤材料具有一定的物理遮盖作用，目视感官上对材料浮纤会有改善效果。

5、本发明优选高分子量芥酸酰胺和高分子量聚硅氧烷作为润滑剂，一方面可以作为无机填料的表面处理剂，协同无机填料在聚丙烯玻纤材料中分散的均匀性，协同增强其物理遮盖作用；另一方面，这两种均为高效的外润滑材料，可以提高挤出过程和注塑过程的润滑性；另外所使用的润滑剂分子量大，也可以避免材料长期使用过程中出现表面析出的问题。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以下实施例和对比例中所用的双螺杆挤出机的长径比40：1，生产厂家是德国BRABEBDER公司。

以下所用聚丙烯熔融指数为100g/10min(230℃，2.16kg)；

所用的短切玻纤长度为3.5mm；

所用的增韧剂乙烯-辛烯共聚物(POE)为陶氏公司的POE8137，熔指为13g/10min(190℃，2.16kg)；

所用的相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(GMA-g-PP)；

所用的无机填料为碳酸钙2000目、硫酸钡2500目；

所用的润滑剂高分子量芥酸酰胺分子量为10万，高分子量聚硅氧烷分子量为25万；

所用的抗氧剂1010、抗氧剂168为市售。

所用的成核母粒由均聚聚丙烯90份、山梨醇类α型成核剂10份、高分子量聚硅氧烷0.3份、复合抗氧剂0.3份按照重量份数充分混合后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒制得玻纤增强聚丙烯材料，其中双螺杆挤出机1-9区温度分别为180℃、185℃、190℃、200℃、205℃、210℃、210℃、210℃、205℃。所述均聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为10g/10min，所述复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按照重量比1：1复配而成，所述高分子量聚硅氧烷的分子量不低于20万。

本发明的产品表面浮纤效果是采用GB 8410的标准注塑为燃烧速度板进行目视对比测试。

表1实施例和对比例中各组分和组分添加量(重量份)

实施例和对比例中的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法如下：

按照表1中的重量份配比称取聚丙烯、增韧剂、相容剂、无机填料、成核剂母粒、润滑剂和抗氧剂充分混合后，得到均匀的混合物料；

将所述混合物料从主喂料口加入，将玻璃纤维从侧喂料口加入，经过熔融挤出造粒，制得所述玻纤增强聚丙烯材料，其中，所述双螺杆挤出机1-9区温度分别为180℃，185℃，190℃，200℃，205℃，210℃，210℃，210℃，205℃。

由于双螺杆挤出机的加工温度对本发明中最终制成的玻纤增强聚丙烯材料的性能几乎没有影响，因此，实施例中仅给出最优的加工参数，对其他温度的加工参数不再一一举例。

通过表1中实施例和对比例的测试结果可以看出，本发明所使用的高流动性聚丙烯和高流动性增韧剂可以避免浮纤现象；所制得的成核剂，可以协助改善浮纤现象；所使用的无机填料对聚丙烯玻纤材料具有一定的物理遮盖作用，目视感官上对材料浮纤会有改善效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。