CN110452456B - 一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，尤其是一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。本发明的材料包括以下重量份数的组分：聚丙烯40‑70份，玻璃纤维20‑60份，超分散剂0.5‑4份，分散协效剂0.5‑3份，相容剂1‑5份，除味剂1‑4份，其他助剂0.5‑2份。本发明在保证长玻璃纤维增强聚丙烯中玻璃纤维足够长度的同时，玻纤分散效率更高，解决了产品浮纤以及长玻璃纤维堆叠问题，使得零部件成型过程中可获得高焊接强度，优良气密性，同时还兼具有低气味、低VOC特点,满足主机厂环保和散发要求。另外，本发明性价比高，易工业化。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车轻量化趋势发展，以塑代钢已经成为汽车空调研究的热点方向之一。其中，长玻璃纤维增强聚丙烯材料因其具有优良的力学强度、耐热、尺寸稳定性被广泛用于汽车、电动工具等领域。但是，在用于零部件焊接时，因材料中玻璃纤维长度过长，分散困难，纤维间的堆叠严重，加之浮纤问题，造成焊接时零部件焊接缝强度不够，气压或水压***不合格，易脱落。而且，随着现在产品轻薄化发展，产品的壁厚减薄趋势明显，此问题越发严重，材料无法使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明材料通过科学的配方设计，在保证玻璃纤维在保留足够长度的同时，玻纤分散效率更高，解决了产品浮纤以及长玻璃纤维堆叠问题，使得零部件成型过程中获得了高焊接强度，比现有材料性能大幅提升，同时还兼具有低气味、低VOC特点。本发明性价比高，易工业化。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯40-70份
玻璃纤维20-60份
超分散剂0.5-4份
分散协效剂0.5-3份
相容剂1-5份
除味剂1-4份
其他助剂0.5-2份。
进一步方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种混合物，熔体流动速率大于等于50g/10min，优选熔体流动速率为100g/10min的共聚聚丙烯。
进一步方案，所述玻璃纤维为无碱玻纤。
进一步方案，所述超分散剂为环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、环氧乙烷-四氢呋喃共聚物、端羧基超支化聚酯、端羟基聚丙烯酸酯、端基聚异丁烯、长链多胺基酰胺中的一种或两种组合，优选环氧乙烷-四氢呋喃共聚物与端羧基超支化聚酯组合物，优选重量比为1：1。
进一步方案，所述分散协效剂为聚羧酸盐、长链酰胺磷酸盐、油酸盐、硫酸酯盐中的一种，优选油酸钠。
进一步方案，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-α烯烃共聚物、马来酸酐接枝SEBS中的一种，优选马来酸酐接枝聚丙烯。
进一步方案，所述除味剂为水、低分子醇类、低分子氨基酸的混合物，其重量比例为1：2：1。其中低分子醇类为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种；低分子氨基酸为赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸中的一种。
进一步方案，所述的助剂为抗氧剂和润滑剂。其中抗氧剂为硫醇类、受阻酚类、硫代双酚、亚磷酸酯中的一种，优选亚磷酸酯；润滑剂为硅酮、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡中的一种，优选硅酮。
一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将聚丙烯40-70份，超分散剂0.5-4份，分散协效剂0.5-3份，相容剂1-5份，其他助剂0.5-2份充分混合。
步骤二：将上述混合物到双螺杆挤出机内，将除味剂1-4份通过侧喂料口利用液体泵泵入螺杆挤出机中，并通过真空口抽出；将以上步骤获得的混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中，然后将长玻璃纤维20-60份通过浸渍模具，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵 引、切粒，即得到高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料；材料颗粒中纤维保留长度6-15mm；其中挤出机温度为150-250℃。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明采用超分散剂与分散协效剂有效复配，能够在玻璃纤维表面形成多点锚固，一方面提高了聚丙烯基体树脂与玻纤粘接牢度，不易解吸。另一方面，二者亲油基团碳链更长，可起到有效的空间稳定作用，将玻纤更有效的疏散开，避免堆叠，解决了浮纤和纤维堆叠问题，更好的界面融合，改善了长玻璃纤维增强聚丙烯材料在焊接过程的气密性和焊接强度。用其注塑零部件产品平直度高、无变形，焊接过程简易、顺畅。
2、本发明采用环保无毒小分子除味剂，在长玻璃纤维增强聚丙烯材料成型过程中将产生气味、VOC等小分子物质安全脱离出聚丙烯熔体，获得低气味、低VOC特性的高性能聚丙烯材料，满足汽车主机厂日益严格的散发要求。
3、本发明所选原料均为工业化原料，廉价易得，性价比高。
4、本发明提供该材料的制备方法，工艺简单，生产成本低，效率高、易于实现工业化。
附图说明
图1为本发明制备的聚丙烯材料的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚丙烯40-70份，超分散剂0.5-4份，分散协效剂0.5-3份，相容剂1-5份，其他助剂0.5-2份充分混合。
步骤二：将上述混合物到双螺杆挤出机内，将除味剂1-4份通过侧喂料口利用液体泵泵入螺杆挤出机中，并通过真空口抽出；将以上步骤获得的混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中，然后将长玻璃纤维20-60份通过浸渍模具，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵 引、切粒，即得到高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，颗粒中纤维保留长度6-15mm；；其中挤出机温度为150-250℃。
所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种混合物，熔体流动速率大于等于50g/10min，优选熔体流动速率为100g/10min的共聚聚丙烯。
所述玻璃纤维为无碱玻纤。
所述超分散剂为环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、环氧乙烷-四氢呋喃共聚物、端羧基超支化聚酯、端羟基聚丙烯酸酯、端基聚异丁烯、长链多胺基酰胺中的一种或两种组合，优选环氧乙烷-四氢呋喃共聚物与端羧基超支化聚酯组合物，优选重量比为1：1。
所述分散协效剂为聚羧酸盐、长链酰胺磷酸盐、油酸盐、硫酸酯盐中的一种，优选油酸钠。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-α烯烃共聚物、马来酸酐接枝SEBS中的一种，优选马来酸酐接枝聚丙烯。
所述除味剂为水、低分子醇类、低分子氨基酸的混合物，其重量比例为1：2：1；其中低分子醇类为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种；低分子氨基酸为赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸中的一种。
所述的助剂为抗氧剂和润滑剂。其中抗氧剂为硫醇类、受阻酚类、硫代双酚、亚磷酸酯中的一种，优选亚磷酸酯；润滑剂为硅酮、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡中的一种，优选硅酮。
根据上述制备方法，对比例1，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，具体配方如下表所示。
表1实施例组分表
图1为本发明制备的产品，从图中可以看出，产品无气泡、无气痕、无浮纤等缺陷，表观质量好。
通过对比，可以看出来，与对比例相比，本发明具有更高的强度、模量和冲击强度，尤其是应用在***产品中时，具有显著优势。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯 40-70份
玻璃纤维 20-60份
超分散剂 0 .5-4份
分散协效剂 0 .5-3份
相容剂 1-5份
除味剂 1-4份
其他助剂 0 .5-2份；
所述超分散剂为环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、环氧乙烷-四氢呋喃共聚物、端羧基超支化聚酯、端羟基聚丙烯酸酯中的一种或两种组合；
所述分散协效剂为聚羧酸盐、油酸盐、硫酸酯盐中的一种；
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-α烯烃共聚物、马来酸酐接枝SEBS中的一种；
所述除味剂为水、低分子醇类、低分子氨基酸的混合物，其重量比为1：2：1；其中，低分子醇类为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种；低分子氨基酸为赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸中的一种。
2.根据权利要求1所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种混合物，其熔体流动速率大于等于50g /10min。
3.根据权利要求2所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率为100g/10min的共聚聚丙烯。
4.根据权利要求1所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻纤。
5.根据权利要求1所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：所述超分散剂为环氧乙烷-四氢呋喃共聚物与端羧基超支化聚酯的组合，其重量比为1：1；所述分散协效剂为油酸钠。
6.根据权利要求1所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：所述助剂为抗氧剂和润滑剂，其中，抗氧剂为硫醇类、受阻酚类、硫代双酚、亚磷酸酯中的一种；润滑剂为硅酮、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡中的一种。
7.根据权利要求6所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：
所述抗氧剂为亚磷酸酯；
所述润滑剂为硅酮。
8.根据权利要求1所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
9.权利要求1-8任一项所述高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将聚丙烯40-70份，超分散剂0 .5-4份，分散协效剂0 .5-3份，相容剂1-5份，其他助剂0 .5-2份充分混合；
步骤二：将上述混合物放入双螺杆挤出机内，将除味剂1-4份通过侧喂料口利用液体泵泵入螺杆挤出机中，并通过真空口抽出；将获得的混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中，然后将玻璃纤维20-60份通过浸渍模具，使玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵引、切粒，即得到高焊接强度长玻璃纤维增强聚丙烯材料；颗粒中纤维保留长度6-15mm；其中挤出机温度为150-250℃。
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