一种耐候玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种耐候玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料或粉料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，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。

玻纤增强聚丙烯是一种轻质高强度工程结构材料，由于纤维具有很好的力学性能，当有外力作用时，载荷通过纤维传递，所以玻纤增强聚丙烯的拉伸、弯曲、冲击强度和抗蠕变、耐疲劳特性远好于非增强聚丙烯，并具有优异的刚性、韧性、防翘曲性等优点。玻纤增强聚丙烯的应用非常广泛，在西欧约有50％的玻纤增强聚丙烯应用于汽车工业。玻纤增强聚丙烯的性能主要取决于以下因素：①玻纤含量：一般来说，玻纤含量越高，玻纤增强聚丙烯的力学性能也越高，但玻纤含量太高，对加工设备磨损严重，且易使材料脆性提高和密度增大；同时当玻纤含量超过某一临界值(50wt％)后，随着玻纤含量进一步增加，机械性能反而下降；②玻纤在树脂基体中的长度；③玻纤与树脂基体之间的粘结力以及其分散的均匀性。

玻纤增强聚丙烯复合材料以其优异的机械性能和高的性价比成为一种广泛采用的复合材料。为了实现玻纤增强类材料的户外使用，如何实现玻纤复合材料优异的机械性能同时实现抗紫外老化成为一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐候玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种耐候玻纤增强聚丙烯组合物，由以下组分按重量份制成：

作为优选的技术方案，所述聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下的熔融指数为60-100g/10min。

作为优选的技术方案，所述无碱玻纤为短切无碱玻纤；所述短切无碱玻纤的长度为3-5mm，单丝直径为10-15μm。

作为优选的技术方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-G)；进一步优选的，所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为1.0％-1.5％。

本发明的另一个目的是提供上述所述的耐候玻纤增强聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯100份，相容剂5-10份，N,N-二苯基对苯二胺0.3-0.5份，抗氧剂17900.3-0.5份，聚乙烯蜡1-2份先加入高速混合机中混合得到混合物；所述高速混合机的转速为300-500rpm，混合的温度30-50℃，时间为1-2分钟；

(2)将步骤(1)得到的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将无碱玻纤30-60份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；所述双螺杆挤出机的挤出温度为180～230℃。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明通过添加抗氧剂1790与辅助抗氧剂N,N-二苯基对苯二胺协同作用，长期抗老化性能优异。在长期耐候方面，本发明复配抗氧剂比现有技术中抗氧剂1010与抗氧剂168、光稳剂3808PP5与光稳剂531更具优势。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下列实施例或对比例中所用试剂的型号以及供应商如下：

聚丙烯为韩国SK公司的BX3800，温度230℃和载荷2.16kg条件下的熔融指数为30g/10min；

短切无碱玻纤生产商为泰山玻璃纤维公司，玻纤长度为3mm，单丝直径为11μm。

马来酸酐接枝聚丙烯生产商为沙特巴塞尔，牌号SH-352K。

聚乙烯蜡生产商霍尼韦尔，牌号RL-657。

N,N-二苯基对苯二胺生产商上海麦克林生化科技。

抗氧剂1790、光稳剂3808PP5、光稳剂531生产商为氰特化学。

需要说明的是，下列实施例中所用试剂的型号以及供应商只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。

实施例1

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯5份，N,N-二苯基对苯二胺0.3份，抗氧剂1790 0.3份，聚乙烯蜡1份先加入高速混合机中混合1分钟，转速300rpm，温度30℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤30份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，195℃，195℃，200℃，205℃、模头210℃。

实施例2

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯10份，N,N-二苯基对苯二胺0.5份，抗氧剂1790 0.5份，聚乙烯蜡2份先加入高速混合机中混合2分钟，转速500rpm，温度50℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤60份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。

实施例3

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，N,N-二苯基对苯二胺0.4份，抗氧剂1790 0.4份，聚乙烯蜡2份先加入高速混合机中混合2分钟，转速400rpm，温度40℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤40份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。

对比例1

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份，聚乙烯蜡2份先加入高速混合机中混合2分钟，转速400rpm，温度40℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤40份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。

对比例2

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，抗氧剂1098 0.4份，抗氧剂168 0.4份，聚乙烯蜡2份先加入高速混合机中混合2分钟，转速400rpm，温度40℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤40份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。

对比例3

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，抗氧剂1098 0.4份，光稳剂3808PP50.4份，聚乙烯蜡2份先加入高速混合机中混合2分钟，转速400rpm，温度40℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤40份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。

对比例4

(1)将聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，光稳剂531 0.4份，光稳剂3808PP50.4份，聚乙烯蜡2份先加入高速混合机中混合2分钟，转速400rpm，温度40℃；

(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，将短切无碱玻纤40份双螺杆挤出机的侧喂料口加入，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述耐候玻纤增强聚丙烯组合物；双螺杆挤出机各挤出区间的挤出温度分别为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。

上述实施例或对比例制得的产品按照ISO标准进行注塑样条，注塑样条在23℃、相对湿度50％条件下稳定48h后进行性能测试，测试标准如下：

拉伸强度按照ISO 527，样条尺寸为170mm*10mm*4mm，5mm/min的拉伸速度。悬臂梁缺口冲击强度按照ISO 180，样条尺寸80*10*4mm，1A型缺口，5.5J能量的摆锤。耐热性按照150℃*1000h老化前后拉伸强度性能保持率，耐候性按照氙灯老化ISO4892.2标准老化2000h前后拉伸强度性能保持率，性能测试结果见表1。

表1各实施例和对比例制得的产品的性能检测结果

从上述表1可以看出，本发明通过添加抗氧剂1790与辅助抗氧剂N,N-二苯基对苯二胺协同作用，长期抗老化性能优异。在长期耐候方面，本发明复配抗氧剂比现有技术中抗氧剂1010与抗氧剂168、光稳剂3808PP5与光稳剂531更具优势。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以轻易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。