CN102167867B - 一种连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其组成原料各组分的质量百分比为：聚丙烯4.2-82.8％、尼龙5-17.3％、玻璃纤维10-60％、抗氧剂0.1-1％、相容剂2-15％、玻纤分散剂0.1-2.5％。所得连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料颗粒的长度为3-7mm。制备时，将聚丙烯、尼龙及其助剂混合均匀，通过挤出机混炼形成合金后，注入到挤出模头中，将玻璃纤维引入到挤出模头中，强制分散开后，与聚丙烯/尼龙合金熔体充分接触、浸润，然后通过口模挤出，进行冷却、风干、牵引、切粒，得到产品。该产品具有高强度、高模量、高韧性，极低蠕变及低翘曲变形等特点。
Description
技术领域
本发明提供了一种连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料以及制备方法，属于高分子合金材料领域。
背景技术
长玻璃纤维增强聚丙烯材料具有高强度、高模量、高冲击强度，极低蠕变及翘曲变形，优异的耐动态疲劳性能等突出优点，因其性价比高，作为重要结构件被广泛应用于汽车、机电、建筑等领域。业内广泛采用熔融浸渍的拉挤造粒工艺生产长玻纤增强聚丙烯，该法所制得长玻璃纤维增强聚丙烯颗粒的纤维长度与颗粒等长，约为10-25mm。该颗粒采用注塑成型生产制品，必须使用特殊的成型设备及工艺，才能使玻纤在制品中保持理想的长度，发挥其作用，同时由于粒径较长，容易出现“粒子架桥”从而下料不畅，进而影响生产效率，经注塑机螺杆剪切后，实际玻璃纤维长度保留很小。
专利号：200610070280.9，“连续长玻璃纤维增强聚丙烯树脂粒料的制备方法”中所制得的粒子长度为11～35mm，需特殊的设备和工艺，才能充分发挥玻纤在聚丙烯基体中的增强作用。
短玻璃纤维增强聚丙烯材料对成型工艺要求低，加工方便，但强度、韧性，耐疲劳性难以满足结构件的严格要求。
长玻璃纤维增强尼龙材料与普通短玻璃纤维增强尼龙材料相比，强度、模量、韧性、耐蠕变性及耐磨、耐热性等都得以提高，从而进一步拓宽了其应用范围。长玻纤增强尼龙在汽车、机械、电器、军工等领域有巨大的发展潜力，可用其制造汽车保险杠发动机隔噪罩、座椅骨架、车头灯、风扇、散热器格栅、仪表盘托架等。但长玻纤增强尼龙材料加工难度大，尼龙材料不易浸润到玻璃纤维中。
发明内容
本发明提供了一种连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料及其制备方法。所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，综合性能优异且加工方便，颗粒长度在3～7毫米，无需特殊的设备和工艺，使玻纤在制品中保持原有的长度，分散均匀，可充分发挥其作用，而且不会出现“粒子架桥”的现象，并且比长度在12-30毫米长度的长玻纤增强聚丙烯性能优越。
为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：其组成原料各组分的质量百分比为：
所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯，共聚聚丙烯的一种或它们的混合物。
所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的尼龙为PA6。
所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为12-25μm。
所述连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类等热稳定剂中的一种或其混合物。
所述连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS中的一种或几种混合物。
所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的玻纤分散剂选自低分子烃类、金属皂类、硬脂酸类、酰胺类、硅酮类加工助剂中的一种或几种混合物。
所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)将计量的聚丙烯、尼龙、相容剂、抗氧剂和玻纤分散剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将上述混合物从挤出机的加料斗加入，物料在挤出机中充分熔融塑化形成聚丙烯/尼龙合金后，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为210-260℃；
(3)连续玻璃纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后，与熔融的聚丙烯/尼龙合金混合物接触，被充分浸渍，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，既得连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料。
连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料的制备方法中，所得连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料颗粒的长度为3-7mm，颗粒内部玻璃纤维长度也为3-7毫米，是连续的、平行的，纤维很好地被塑料所浸渍包覆。
本发明的有益效果：
1、产品为短切粒复合材料：采用简单、实用的方法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，所得连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料的颗粒长度为3-7mm，颗粒内部玻璃纤维长度也为3-7毫米。
2、工艺简单，设备成本低，生产效率高：本发明所制得的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，不需要复杂的成型工艺，在普通注塑机上即可完成注塑成型，因其下料容易，生产效率较高。
3、产品的机械性能卓越：由于纤维在颗粒中是连续的、平行的，纤维和颗粒的长度是相同的，纤维很好地被塑料所包覆浸渍，因此颗粒在注塑过程中能很好地保留纤维的长度，制造出机械性能卓越的产品；采用聚丙烯/尼龙合金体系的颗粒长度仅为3毫米的材料性能比颗粒长度为12-30毫米的长玻纤增强聚丙烯的性能优越。而目前常用的短纤增强塑料颗粒，纤维在塑料中分布，长度不规则，经过注塑后，生产的制品中纤维更短，其增强效果受到一定的限制。
总之，本发明所生产的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料能满足高强度结构件的性能要，同时其制备过程简单，生产工艺容易控制，生产效率较高，相比普通长玻璃纤维增强聚丙烯材料，不需要复杂的成型工艺，下料容易，注塑成型效率高。
具体实施方式
下面结合实施例具体说明本发明.
实施例1
将以上混合物通过加料斗加入到挤出机内，加工温度为210-260℃，物料在挤出机中充分塑化熔融形成合金后，注入到挤出模头中。30份长玻璃纤维经预热处理后，牵引入挤出模头，同聚丙烯/尼龙合金混合物一同挤出，最后冷却、切粒，得到连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料。调节切粒装置的刀距及牵引速度，使塑料颗粒长度为3mm.
将上述连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料在普通注塑机内完成注塑成型制成标准样条，成型加工参数设置如下：注塑温度210-260℃，射胶速度30-50％，射胶压力30-50％。
实施例2
调节切粒装置的刀距及牵引速度，使塑料颗粒长度为5mm，其主要物理性能见表1。
实施例3
调节切粒装置的刀距及牵引速度，使塑料颗粒长度为7mm，其主要物理性能指标见表1。
表1
实施例4：
制样方法同实施例1，保持颗粒长度在5毫米。其主要物理性能指标见表2。
实施例5：
制样方法同实施例1，保持颗粒长度在6毫米。其主要物理性能指标见表2。
实施例6：
加工制样方法同实施例1，保持颗粒长度在7毫米。其主要物理性能指标见表2。
实施例7：
加工方法，制样方法同实施例1，保持颗粒长度在7毫米。其主要物理性能指标见表2。
实施例8：
加工方法，制样方法同实施例1，保持颗粒长度在7毫米。其主要物理性能指标见表2。
添加着色剂、光稳定剂、抗静电剂、阻燃剂等功能助剂到该配方体系中，使复合材料具有相应特性，亦受本发明保护。
Claims (8)
1.一种连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：其组成原料各组分的质量百分比为：
聚丙烯 4.2-82.8%
尼龙 5-17.3%
玻璃纤维 10-60%
抗氧剂 0.1-1 %
相容剂 2-15%
玻纤分散剂 0.1-2.5%，所述的玻璃纤维为连续无捻粗纱，纤维直径为12-25μm。
2.根据权利要求1所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的尼龙为PA6。
4.根据权利要求1所述连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料，其特征在于：所述的玻纤分散剂选自金属皂类、硬脂酸类、酰胺类、硅酮类加工助剂中的一种或几种混合物。
7.如权利要求1-6中任一项所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）将计量的聚丙烯、尼龙、相容剂、抗氧剂和玻纤分散剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
（2）将上述混合物从挤出机的加料斗加入，物料在挤出机中充分熔融塑化，形成聚丙烯/尼龙合金后，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为210-260℃；
（3）连续玻璃纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后，与熔融的聚丙烯/尼龙合金接触，被充分浸渍，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料。
8.根据权利要求7所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的连续玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙合金短切材料颗粒，长度为3-7毫米，颗粒内部玻璃纤维长度为3-7毫米。
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