CN107778652A - 一种云母玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云母玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，包括：60份‑70份PP树脂；10份‑20份玻璃纤维；10份‑20份云母粉；0.1份‑1份偶联剂；0.5份‑2份其他助剂。其制备方法：按照配比称取PP树脂、偶联剂和其他助剂在高混机中混合1‑3min，得到预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从第3‑6节侧喂料口加入云母粉，从第7‑9节侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出，造粒干燥，即得。本发明将特定目数的云母粉通过侧喂喂入挤出机的特定螺筒，避免了云母粉和PP树脂预混的过程，减少了生产车间的粉尘量；且制备得到的云母玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度和悬臂梁缺口冲击强度得到明显提高，同时发现生产的稳定性也得到显著提高。制备方法简单，适合大批量生产。

Description

一种云母玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料改性领域，特别涉及一种云母玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
云母玻纤增强聚丙烯复合材料具有低翘曲，高强度，高模量等特性，云母粉与玻璃纤维复合增强一方面可以降低产品的成本，同时云母粉具有良好的弹性、韧性、绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，可以广泛应用于家用电器领域，如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等。
云母玻纤增强聚丙烯复合材料的传统工艺是将云母粉与聚丙烯树脂共混，通过计量秤喂入挤出机下料口，玻璃纤维通过侧喂料机从挤出机中部侧喂进入螺筒。该工艺严重污染工厂环境，同时会造成生产不稳定，且该复合材料的力学性能也一般。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的首要目的是提供一种能够显著提高拉伸强度和悬臂梁缺口冲击强度的云母玻纤增强聚丙烯复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种云母玻纤增强聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下组分：
PP树脂 60份-70份；
玻璃纤维 10份-20份；
云母粉 10份-20份；
偶联剂 0.1份-1份；
其他助剂 0.5份-2份。
其中，所述PP树脂为均聚聚丙烯树脂或者共聚聚丙烯树脂。
其中，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。
其中，所述云母粉的目数为30目-100目，优选为40目-60目；此目数范围内的云母粉增强以及改善翘曲效果明显，且易于加工。当云母粉的目数低于30目，云母粉难以分散开；当云母粉的目数超过100目，增强改性效果不明显。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述其他助剂选自抗氧剂、润滑剂、光稳定剂中的一种或几种；所述抗氧剂为主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168；所述润滑剂为酰胺类润滑剂和酯类润滑剂；所述光稳定剂为受阻胺复合类光稳定剂。
此外，本发明还公开了上述云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）按照配比称取PP树脂、偶联剂和其他助剂在高混机中混合1-3min，得到预混料；
2）将得到的预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从第3-6节侧喂料口加入云母粉，从第7-9节侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出，造粒干燥，即得。
其中，所述双螺杆挤出机长径比为46：1-50：1。
其中，所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为：一区温度120℃-160℃，二区温度200℃-230℃，三区温度200℃-230℃，四区温度200℃-220℃，五区温度200℃-220℃，六区温度200℃-220℃，七区温度200℃-220℃，八区温度200℃-220℃，九区温度200℃-220℃，十区温度200℃-220℃，十一区温度200℃-220℃，机头温度220℃-240℃，主机转速350转/分钟-500转/分钟。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1）本发明将特定目数的云母粉通过侧喂喂入挤出机的特定螺筒，避免了云母粉和PP树脂预混的过程，减少了生产车间的粉尘量，实现了清洁生产，同时保护了员工的身体健康；且制备得到的云母玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度和悬臂梁缺口冲击强度得到明显提高，同时发现生产的稳定性也得到显著提高。
2）本发明云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法简单，适合大批量生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明的实施例及对比例采用如下原料，但不仅限于这些原料：
PP树脂：PP 150粉，均聚聚丙烯树脂；厂家：茂名石化；
玻璃纤维：短切玻璃纤维，玻纤 ECS13-03-534A 厂家：巨石；
云母粉：云母粉-1：目数为40目，厂家：石家庄托玛琳；
云母粉-2：目数为60目，厂家：石家庄托玛琳；
云母粉-3：目数为30目，厂家：石家庄托玛琳；
云母粉-4：目数为100目，厂家：石家庄托玛琳；
云母粉-5：目数为200目，厂家：石家庄托玛琳；
云母粉-6：目数为20目，厂家：石家庄托玛琳；
偶联剂：硅烷偶联剂，KH-550 厂家：郑州瑞昌；
其他助剂： 光稳定剂：光稳定剂944，厂家：巴斯夫；
抗氧剂：IRGANOX1010，IRGAFOS 168 厂家：巴斯夫；
润滑剂：EBS P-130 厂家：印尼。
各性能指标的测试方法：
拉伸强度：按照ISO 527-2进行测试，拉伸速度为10mm/min；
弯曲强度：按照ISO 178进行测试、弯曲速度2mm/min；
弯曲模量：按照ISO 178进行测试、弯曲速度2mm/min；
悬臂梁冲击强度：按照ISO 180进行测试，A型缺口；
灰分的测试方法：采用马弗炉850℃，焚烧40min，测量剩余无机物占比，每个实施例平均取10个样测灰份，求出每个实施例灰份平均值、灰分最大值、灰分最小值，灰份Cpk采用Minitab软件自动计算，公式为：Cpk=Cp*(1- Ca )，Ca：制程准确度，Cp：制程精密度。
云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备
实施例1-6：
按表1的配比称取PP树脂、偶联剂和其他助剂在高混机中混合1-3min，得到预混料；将得到的预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从第3-6节侧喂料口加入云母粉，从第7-9节侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出，造粒干燥，即得；其中，所述双螺杆挤出机长径比为46：1-50：1；所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为：一区温度120℃-160℃，二区温度200℃-230℃，三区温度200℃-230℃，四区温度200℃-220℃，五区温度200℃-220℃，六区温度200℃-220℃，七区温度200℃-220℃，八区温度200℃-220℃，九区温度200℃-220℃，十区温度200℃-220℃，十一区温度200℃-220℃，机头温度220℃-240℃，主机转速350转/分钟-500转/分钟。
所述云母玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁冲击强度（缺口）、灰分平均值、灰分最大值、灰分最小值、灰分CPK的具体测试数据如表1所示。
对比例1-3：
按表1的配比称取PP树脂、云母粉、偶联剂和其他助剂在高混机中混合1-3min，得到预混料；将得到的预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从第7-9节侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出，造粒干燥，即得；其中，所述双螺杆挤出机长径比为46：1-50：1；所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为：一区温度120℃-160℃，二区温度200℃-230℃，三区温度200℃-230℃，四区温度200℃-220℃，五区温度200℃-220℃，六区温度200℃-220℃，七区温度200℃-220℃，八区温度200℃-220℃，九区温度200℃-220℃，十区温度200℃-220℃，十一区温度200℃-220℃，机头温度220℃-240℃，主机转速350转/分钟-500转/分钟。
所述云母玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁冲击强度（缺口）、灰分平均值、灰分最大值、灰分最小值、灰分Cpk的具体测试数据如表1所示。
表1 实施例1-6及对比例1-3的各组分配比（重量份）及各性能测试结果
从表1的实施例1-6及对比例1-3的比较可知，本发明将特定目数的云母粉通过侧喂喂入挤出机的特定螺筒，避免了云母粉和PP树脂预混的过程，减少了生产车间的粉尘量，实现了清洁生产，同时保护了员工的身体健康；且制备得到的云母玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度和悬臂梁缺口冲击强度得到明显提高，同时发现生产的稳定性也得到显著提高。

Claims (8)

1.一种云母玻纤增强聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下组分：
PP树脂 60份-70份；
玻璃纤维 10份-20份；
云母粉 10份-20份；
偶联剂 0.1份-1份；
其他助剂 0.5份-2份。
2.根据权利要求1所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述PP树脂为均聚聚丙烯树脂或者共聚聚丙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述云母粉的目数为30目-100目，优选为40目-60目。
5.根据权利要求1所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述其他助剂选自抗氧剂、润滑剂、光稳定剂中的一种或几种。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照配比称取PP树脂、偶联剂和其他助剂在高混机中混合1-3min，得到预混料；
2）将得到的预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从第3-6节侧喂料口加入云母粉，从第7-9节侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出，造粒干燥，即得。
7.根据权利要求6所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机长径比为46：1-50：1。
8.根据权利要求6所述的云母玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为：一区温度120℃-160℃，二区温度200℃-230℃，三区温度200℃-230℃，四区温度200℃-220℃，五区温度200℃-220℃，六区温度200℃-220℃，七区温度200℃-220℃，八区温度200℃-220℃，九区温度200℃-220℃，十区温度200℃-220℃，十一区温度200℃-220℃，机头温度220℃-240℃，主机转速350转/分钟-500转/分钟。
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