CN110564056A - 一种碳纤维增强pp-pa6复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强PP‑PA6复合材料及其制备方法，包括以下步骤：（1）碳纤维依次经过退浆处理、抽提、电化学处理后，进行表面胺基化处理得到改性碳纤维；（2）PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中，改性碳纤维从侧喂料口加入，挤出造粒得到改性碳纤维/PA6母粒；（3）将改性碳纤维/PA6母粒与聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂进行混合后，投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到碳纤维增强PP‑PA6复合材料。本发明制备的改性碳纤维具有较好的表面活性，能够改善碳纤维表面润湿性，使其较好的分散在PP/PA6复合材料中，提高了复合材料的力学性能。本发明的制备方法工艺简单，可用于工业化生产。

Description

一种碳纤维增强PP-PA6复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤维增强热塑性复合材料技术领域，特别涉及一种碳纤维增强PP-PA6复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来碳纤维增强热塑性复合材料得到广泛的应用与发展，其具有质量轻、强度高、生产效率高、可循环重复使用等特点，可采用注塑、模压等工艺制造产品，当前在汽车领域已经逐步替代部分金属材料，在保证汽车安全使用性的同时，大幅度对汽车进行减重与降本。
碳纤维增强PA6复合材料具有优异的机械强度、耐热性、耐疲劳性能，但是存在吸水率较大，吸水后材料强度降低等缺点，且其成本远远高于碳纤维增强聚丙烯材料。碳纤维增强聚丙烯(PP)复合材料在制备过程中，聚丙烯与碳纤维基体之间的相容性差，即便在添加相容剂的条件下，也很难完全改善两者之间的相容性，易造成复合材料的性能不佳。国内公开专利号104098838A：“一种高性能PP/PA6合金材料及其制备方法”采用改性纳米三氧化二铬促使PP的异相成核，从而使PP的结晶更加完整，来提高PP/PA6合金材料的力学性能，但是产品的力学性能远远低于碳纤维增强的PP/PA6复合材料。
因此，为了改善碳纤维增强PP/PA6复合材料中碳纤维与树脂基体的相容性差、分散不均的缺陷，有必要进一步加强研究工作，开发出一种工艺简便、碳纤维分散性好、力学性能优异的碳纤维增强PP/PA6复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纤维增强PP-PA6复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种碳纤维增强PP-PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备改性碳纤维：碳纤维依次经过退浆处理、抽提、电化学处理后，进行表面胺基化处理制备得到改性碳纤维；
(2)制备改性碳纤维/PA6母粒：PA6干燥后投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将改性碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒；
(3)将改性碳纤维/PA6母粒与聚丙烯树脂(PP)、相容剂、抗氧剂进行搅拌混合后，投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥，得到碳纤维增强PP-PA6复合材料。
进一步方案，步骤(1)中，所述碳纤维的型号是T300、T700中的一种。
进一步方案，步骤(1)中，所述退浆处理的温度为400-600℃，时间为10-30min；所述抽提所用抽提溶剂为丙酮，抽提的温度为60-80℃，时间为2～8h；抽提结束后，用去离子水对碳纤维进行清洗后干燥；
进一步方案，步骤(1)中，所述电化学处理的方法为：在碳纤维上加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，电解液为氯化钠、硫酸钾、碳酸氢钠、次氯酸钠及铵盐中的一种，在电流强度为1-3A的条件下电化学处理1-3min，水洗、干燥。
进一步方案，步骤(1)中，所述表面胺基化处理的方法为：将碳纤维、对胺基苯甲酸、多聚磷酸混合后加热至110-150℃，惰性气氛下，搅拌反应3-5h后，加入五氧化二磷，继续反应24-72h，水洗烘干得到改性碳纤维；其中，碳纤维、对胺基苯甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷的质量比为：(2-8)：(2-8)：(8-10)：(2-10)。
进一步方案，步骤(3)中，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯丙烯酸甲酯的乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯醋酸乙烯的乙烯共聚物中的一种或多种。
进一步方案，步骤(3)中，所述抗氧剂是四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯按质量比为2:1混合的混合物。
进一步方案，各组分按质量份配比如下：聚丙烯树脂50-75份，PA6树脂10-50份，相容剂0.01-10份，抗氧剂0.01-10份，改性碳纤维5-40份。
进一步方案，在步骤(3)中，所述双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度70～100℃，二区温度120～260℃，三区温度170～260℃，四区温度170～260℃，五区温度170～260℃，六区温度170～260℃，七区温度170～260℃，八区温度170～260℃；所述双螺杆挤出机的机头温度为170～260℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为180～300r/min。
本发明的另一个目的是提供上述所述的制备方法制得的碳纤维增强PP-PA6复合材料。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明首先对碳纤维进行退浆、丙酮抽提处理，再用电化学处理后进行表面胺基化，有利于增加表面不饱和碳原子的存在，可以提高碳纤维的表面活性，有利于提高PP/PA6与碳纤维的浸润作用，能够使碳纤维较好的分散在PP/PA6复合材料中，提高复合材料的界面结合强度，提高了PP/PA6复合材料的力学性能。
(2)本发明先制备改性碳纤维/PA6母粒，再与PP进行共混挤出，可有效改善碳纤维与PP的相容性，且制备方法工艺简单，可用于工业化生产。
(3)本发明添加甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物为相容剂，改善了PP与PA6的相容性，使得碳纤维在PP/PA6复合材料中分散更均匀，从而获得高强度的碳纤维增强PP/PA6复合材料。
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。
下面实施例中使用的部分原料的生产厂家以及型号分别为：为甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物，日本住友公司，BF-7M；甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯丙烯酸甲酯的乙烯共聚物，厦门科艾斯塑胶科技有限公司，E001；甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯醋酸乙烯的乙烯共聚物，佳易容相容剂江苏有限公司；聚丙烯树脂(PP)，神华宁煤集团有限公司，均聚PP 1100N。
下面实施例中所采用的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯按质量比为2:1混合。
实施例1
(1)先将T300成品碳纤维在氮气的保护下，放入退浆炉中10min，退浆炉的温度为400℃；取出后放入蛇形脂肪抽出器用丙酮冷凝回流2h，水浴温度为60℃，取出用去离子水对碳纤维进行3次清洗，在80℃真空干燥箱内干燥4h后取出；将上述碳纤维，加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，并且通过1A电流的引入，电解液为碳酸氢钠，2min取出清理，在100℃的高温下干燥；取上述碳纤维200g，对胺基苯甲酸200g，多聚磷酸(PPA)800g，放入三口烧瓶中加热到110℃，搅拌反应3h，之后加入五氧化二磷(P205)200g，继续反应24h，所有的反应都在氮气的保护下。取出碳纤维用去离子水清洗、烘箱烘干，得到改性碳纤维。
(2)将PA6在80℃下干燥烘干12小时，将80份的PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将20份上述(1)中的改性碳纤维投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒。
(3)将25份上述(2)中的碳纤维/PA6母粒与70份聚丙烯树脂(PP)、4.7份的甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物、0.3份的抗氧剂按配比一起通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70℃，二区温度150℃，三区温度200℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度220℃，八区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速230r/min。
实施例2
(1)先将T700成品碳纤维在氮气的保护下，放入退浆炉中30min，退浆炉的温度为600℃；取出后放入蛇形脂肪抽出器用丙酮冷凝回流8h，水浴温度为80℃，取出用去离子水对碳纤维进行5次清洗，在120℃真空干燥箱内干燥6h后取出；将上述碳纤维，加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，并且通过3A电流的引入，电解液为氯化钠，3min取出清理，在150℃的高温下干燥；取上述碳纤维800g，对胺基苯甲酸800g，多聚磷酸(PPA)1000g，放入三口烧瓶中加热到150℃，搅拌反应5h，之后加入五氧化二磷(P205)1000g，继续反应72h，所有的反应都在氮气的保护下。取出碳纤维用去离子水清洗、烘箱烘干，得到改性碳纤维。
(2)将PA6在100℃下干燥烘干10小时，将70份的PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将30份上述(1)中的改性碳纤维投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒。
(3)将25份上述(2)中的碳纤维/PA6母粒与70份聚丙烯树脂(PP)、4.7份的甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯丙烯酸甲酯的乙烯共聚物、0.3份的抗氧剂按配比一起通过高速混合机搅拌12分钟，形成混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度80℃，二区温度150℃，三区温度190℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速180r/min。
实施例3
(1)先将T700成品碳纤维在氮气的保护下，放入退浆炉中30min，退浆炉的温度为500℃；取出后放入蛇形脂肪抽出器用丙酮冷凝回流8h，水浴温度为80℃，取出用去离子水对碳纤维进行5次清洗，在120℃真空干燥箱内干燥6h后取出；将上述碳纤维，加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，并且通过3A电流的引入，电解液为硫酸钾，3min取出清理，在150℃的高温下干燥；取上述碳纤维300g，对胺基苯甲酸300g，多聚磷酸(PPA)1000g，放入三口烧瓶中加热到130℃，搅拌反应5h，之后加入五氧化二磷(P205)1000g，继续反应60h，所有的反应都在氮气的保护下。取出碳纤维用去离子水清洗、烘箱烘干，得到改性碳纤维；
(2)将PA6在100℃下干燥烘干10小时，将60份的PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将40份上述(1)中的改性碳纤维投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒。
(3)将25份上述(2)中的碳纤维/PA6母粒与70份聚丙烯树脂(PP)、4.7份甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯醋酸乙烯的乙烯共聚物、0.3份抗氧剂按配比一起通过高速混合机搅拌15分钟，形成混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70℃，二区温度170℃，三区温度200℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度220℃，八区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速300r/min。
实施例4
(1)先将T300成品碳纤维在氮气的保护下，放入退浆炉中20min，退浆炉的温度为500℃；取出后放入蛇形脂肪抽出器用丙酮冷凝回流2h，水浴温度为60℃，取出用去离子水对碳纤维进行3次清洗，在80℃真空干燥箱内干燥4h后取出；将上述碳纤维，加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，并且通过2A电流的引入，电解液为次氯酸钠，2min取出清理，在100℃的高温下干燥；取上述碳纤维200g，对胺基苯甲酸200g，多聚磷酸(PPA)900g，放入三口烧瓶中加热到130℃，搅拌反应3h，之后加入五氧化二磷(P205)500g，在130℃下反应48h，所有的反应都在氮气的保护下。取出碳纤维用去离子水清洗、烘箱烘干，得到改性碳纤维。
(2)将PA6在120℃下干燥烘干12小时，将60份的PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将40份上述(1)中的改性碳纤维投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒。
(3)将35份上述(2)中的碳纤维/PA6母粒与60份聚丙烯树脂(PP)、4.7份的甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物、0.3份的抗氧剂按配比一起通过高速混合机搅拌15分钟，形成混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70℃，二区温度190℃，三区温度220℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速260r/min。
实施例5
(1)先将T700成品碳纤维在氮气的保护下，放入退浆炉中15min，退浆炉的温度为450℃；取出后放入蛇形脂肪抽出器用丙酮冷凝回流6h，水浴温度为80℃，取出用去离子水对碳纤维进行5次清洗，在100℃真空干燥箱内干燥4h后取出；将上述碳纤维，加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，并且通过3A电流的引入，电解液为碳酸氢钠，3min取出清理，在150℃的高温下干燥；取上述碳纤维200g，对胺基苯甲酸200g，多聚磷酸(PPA)1000g，放入三口烧瓶中加热到130℃，搅拌反应5h，之后加入五氧化二磷(P205)1000g，继续反应60h，所有的反应都在氮气的保护下。取出碳纤维用去离子水清洗、烘箱烘干，得到改性碳纤维；
(2)将PA6在100℃下干燥烘干8小时，将60份的PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将40份上述(1)中的改性碳纤维投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒。
(3)将45份上述(2)中的碳纤维/PA6母粒与50份聚丙烯树脂(PP)、4.7份的甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物、0.3份的抗氧剂按配比一起通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70℃，二区温度180℃，三区温度220℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速200r/min。
对比例1
PA6在100℃下干燥烘干8小时，将25份PA6、70份聚丙烯树脂、4.7份甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物、0.3份抗氧剂一起通过高速混合机搅拌15分钟，形成混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70℃，二区温度170℃，三区温度200℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，机头温度230℃；螺杆转速200r/min。
将实施例1-5与对比例1制备的PP/PA6复合材料按相关测试标准分别测试其拉伸强度、弯曲强度与弯曲模量，其测试标准与产品性能数据如下表1所示：
表1各实施例产品性能测试
测试标准 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
拉伸强度 ISO 527 MPa 58.5 69.7 64.1 74.9 76.2 47.9
弯曲强度 ISO178 MPa 61.7 63.8 65.5 76.3 79.7 50.3
弯曲模量 ISO178 MPa 3680 4216 4758 5335 5869 2820
注：上述测试的具体条件如下：
测试拉伸强度的拉伸样条为1A型的哑铃型试样，型号为(170.0±5.0)mm*(20.0±0.2)mm*(4.0±0.2)mm，拉伸速率20mm/min；
测试弯曲强度的弯曲样条型号为(80±5.0)mm*(10.0±0.5)mm*(4.0±0.2)mm，弯曲速率20mm/min；
测试弯曲模量的弯曲样条型号为(80±5.0)mm*(10.0±0.5)mm*(4.0±0.2)mm，弯曲速率20mm/min；
通过上表的数据比较可以发现，本发明实施例1-5中均添加了改性碳纤维增强的PP/PA6复合材料，比对比例1中没有添加碳纤维的PP/PA6复合材料的拉伸强度、弯曲强度与弯曲模量均有大幅度的增加。这是由于改性处理可以改善碳纤维表面润湿性，使碳纤维较好的分散于PP/PA6复合材料中，提高复合材料的界面结合强度，提高了PP/PA6复合材料的力学性能。这样大大扩展了碳纤维增强PP/PA6复合材料的应用领域，具有非常重要的现实意义。

Claims (10)

1.一种碳纤维增强PP-PA6复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备改性碳纤维：碳纤维依次经过退浆处理、抽提、电化学处理后，进行表面胺基化处理制备得到改性碳纤维；
（2）制备改性碳纤维/PA6母粒：PA6干燥后投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将改性碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒；
（3）将改性碳纤维/PA6母粒、聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂进行搅拌混合后，投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥，得到碳纤维增强PP-PA6复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述碳纤维的型号是T300、T700中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述退浆处理的温度为400-600℃，时间为10-30min；所述抽提所用溶剂为丙酮，抽提的温度为60-80℃，时间为2~8h；抽提结束后，用去离子水对碳纤维进行清洗后干燥。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述电化学处理的方法为：在碳纤维上加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，电解液为氯化钠、硫酸钾、碳酸氢钠、次氯酸钠及铵盐中的一种，在电流强度为1-3A的条件下电化学处理1-3min，水洗、干燥。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述表面胺基化处理的方法为：将碳纤维、对胺基苯甲酸、多聚磷酸混合后加热至110-150 ℃，惰性气氛下，搅拌反应3 -5h后，加入五氧化二磷，继续反应24-72 h，水洗烘干得到改性碳纤维；其中，碳纤维、对胺基苯甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷的质量比为：（2-8）：（2-8）：（8-10）：（2-10）。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸酐的乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯丙烯酸甲酯的乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯醋酸乙烯的乙烯共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯按质量比为2:1混合的混合物。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：各组分按质量份配比如下：聚丙烯树脂 50-75份，PA6树脂 10-50份，相容剂 0.01-10份，抗氧剂 0.01-10份，改性碳纤维 5-40份。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度70～100℃，二区温度120～260℃，三区温度170～260℃，四区温度170～260℃，五区温度170～260℃，六区温度170～260℃，七区温度170～260℃，八区温度170～260℃；所述双螺杆挤出机的机头温度为170～260℃ ；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为180～300r/min。
10.如权利要求1-9任一所述的制备方法制得的碳纤维增强PP-PA6复合材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113603971A (zh) * 2021-09-01 2021-11-05 苏州禾润昌新材料有限公司 一种高强度聚丙烯复合材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1810872A (zh) * 2006-02-23 2006-08-02 广州金发科技股份有限公司 一种连续长纤维增强尼龙/聚烯烃复合材料及其制备方法
CN101190982A (zh) * 2006-11-21 2008-06-04 上海普利特复合材料有限公司 一种长纤维增强聚丙烯/尼龙复合材料及其制备方法
CN105177652A (zh) * 2015-10-29 2015-12-23 无锡桥阳机械制造有限公司 一种碳纤维镀层工艺
CN108912514A (zh) * 2018-06-27 2018-11-30 大连工业大学 抗浮纤母粒、低浮纤玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1810872A (zh) * 2006-02-23 2006-08-02 广州金发科技股份有限公司 一种连续长纤维增强尼龙/聚烯烃复合材料及其制备方法
CN101190982A (zh) * 2006-11-21 2008-06-04 上海普利特复合材料有限公司 一种长纤维增强聚丙烯/尼龙复合材料及其制备方法
CN105177652A (zh) * 2015-10-29 2015-12-23 无锡桥阳机械制造有限公司 一种碳纤维镀层工艺
CN108912514A (zh) * 2018-06-27 2018-11-30 大连工业大学 抗浮纤母粒、低浮纤玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113603971A (zh) * 2021-09-01 2021-11-05 苏州禾润昌新材料有限公司 一种高强度聚丙烯复合材料及其制备方法

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