CN111117061A - 一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法,其配方是由以下组分按重量份比制备：再生聚丙烯树脂15～30份，常规聚丙烯树脂35～65份、玻璃纤维20～30份、相容剂1～3份、炭黑母粒1～2份、抗氧剂0.5～1.5份，耐光照助剂0.5～1.5份,香精0.03～0.05份。本发明制备的长玻纤增强聚丙烯复合材料与市面上常见的同牌号长玻纤增强材料相比，其基础原料包含一定的再生聚丙烯树脂，既降低了生产成本，同时符合市场主流的低碳环保理念。对于再生材料带来的后续气味不良等问题，通过工艺手段对再生聚丙烯原料进行处理，最终产品不仅具有生产成本低低，表面缺陷少，同时其气味得到改善，可以广泛应用于汽车材料，市政工程等领域。

Description

一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，特别是一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。材料适用于制造汽车外观部件，电器配件，市政工程用品等。
背景技术
近年来低碳环保理念的逐渐兴起，汽车行业逐渐加大了对于环保材料的重视与开发利用，如一线品牌奥迪宝马等车企正在逐步增大再生材料在其产品中的应用比例，不仅能降低产品的生产成本，同时对于材料的回收利用降低能耗方面也有着重大的意义。在这种绿色环保的的概念下，可再生料的开发与应用在汽车工业里得到越来越多的关注。增强聚丙烯具有较高的拉伸、弯曲强度和模量，有助于实现塑料在汽车工业承载部件上的广泛应用，也利于实现降低能耗与成本，提升效益的目标。因此，近年来增强聚丙烯材料广泛应用于汽车领域、家电等领域等。
传统长玻纤材料用于増强聚丙烯材料有着一些缺陷需要继续完善。虽然具有着优秀的性能，但是其生产成本一直处于高位，同时由于其材料本身的特性所决定，在生产过程及后续的使用过程中往往具有一定程度的刺激性气味。这些不足就使得近年来改善气味和降低成本成为长玻纤增强聚丙烯材料的主要关注点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有内饰用长玻纤增强聚丙烯材料生产的成本过高同时气味不良，提供一种新型低成本环保长玻纤增强聚丙烯复合材料：
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，以重量份计，包含再生聚丙烯树脂15～30份，常规聚丙烯树脂35～65份、玻璃纤维20～30份、相容剂1～3份、炭黑母粒1～2份、抗氧剂0.5～1.5份，耐光照助剂0.5～1.5份,香精0.03～0.05份。
所述的再生聚丙烯树脂具有稳定的流动性，其MFR≥10。
所述的常规聚丙烯基料为高流动性PP，其MFR≥75
所述的玻纤纤维为高模量无碱玻璃纤维：单丝直径10-17μm，900tex-2400tex。
所述的相容剂为低气味低散发马来酸酐接枝PP,硅烷偶联剂及丙烯酸接枝PP中的至少一种。
所述的抗氧剂为通用型168，619F，1010，1076中的至少一种。
所述的光稳定剂为选用的光稳定剂选自水杨酸对辛基苯基酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯中的至少一种。
所述的香精选自薄荷香精、绿茶香精、玫瑰香精中的至少一种。
一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将再生聚丙烯原料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空***；
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒及香精按比例高速混合搅拌；
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***；
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散；
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
在本发明长玻纤增强聚丙烯材料的生产过程中，从企业的生产要求出发，选择再生材料作为生产的主要原料之一，有效的降低了长玻纤增强材料的生产成本。再生聚丙烯作为原材料的过程很有可能导致材料气味变差，或产生刺激性气味，为避免这种问题，优先对再生聚丙烯材料进行处理，同时通过添加极低比例的香精对材料的气味进行改善并降低了常规的接枝物添加比例，有效的抑制了材料本身小分子带来的刺激性气味。在生产过程中采用了真空抽气体系及超声分散***对熔融状态下的基料聚丙烯进行处理，减少了聚丙烯基料小分子及接枝物小分子产生的气味影响。以低碳环保概念为指导，在保证产品性能复合常见材料标准的前提下，提高了玻纤的浸渍效果，避免玻纤受损同时有效提高了生产的增强聚丙烯产品的力学性能。相对传统长玻纤增强复合材料，其生产成本得到了有效控制。
具体实施方式
以下结合实施来进一步解释本发明内容，但实施例并不对本发明做任何形式的限制。
实施例1：
(1)将常规聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂及炭黑母粒按比例高速混合搅拌。
(2)将步骤(1)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***。
(3)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(4)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
实施例2：
(1)将再生聚丙烯原料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空***。
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒及香精按比例高速混合搅拌。
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***。
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
实施例3：
(1)将再生聚丙烯原料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空***。
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒及香精按比例高速混合搅拌。
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***。
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。其制备过程同实施例2。
对比例1：
(1)将再生聚丙烯原料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空***。
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂及炭黑母粒按比例高速混合搅拌。
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***。
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
对比例2
(1)将再生聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒按比例高速混合搅拌。
(2)将步骤(1)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***。
(3)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散。
(4)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱。浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。其制备过程同对比例1。
表1：实施例1-3和对比例1-2的配方表
原料配比 实例1 实例2 实例3 对比例1 对比例2
再生聚丙烯 0 14.97 24.97 25 76.97
常规聚丙烯 77 62 52 52 0
长玻璃纤维 20 20 20 20 20
相容剂 2 2 2 2 2
光稳定剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
抗氧剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
香精 0 0.03 0.03 0 0.03
表2：实施例1-3和对比例1-2的测试结果
Figure BDA0002315295930000061
从表1和表2的数据可以看出，与常规生产方式生产的长玻纤增强聚丙烯材料相比，利用再生聚丙烯材料进行成产的产品子啊力学性能上有一定损失，但是依然可以满足常见的主机厂材料标准，这就为后续生产降低成本提供了可行性方案。通过对产品本身的接枝物残留小分子及生产过程中产生的原料小分子进行抑制可以有效的提高产品的气味等级。当产品全部采用再生原料进行生产的时候，产品的加工难度提高同时性能会严重下降无法满足常规材料的力学性能要求。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：以重量份计，包含再生聚丙烯树脂15～30份，常规聚丙烯树脂35～65份、玻璃纤维20～30份、相容剂1～3份、炭黑母粒1～2份、抗氧剂0.5～1.5份，耐光照助剂0.5～1.5份,香精0.03～0.05份。
2.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的再生聚丙烯树脂具有稳定的流动性，其MFR≥10。
3.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的常规聚丙烯基料为高流动性PP，其MFR≥75。
4.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的玻纤纤维为高模量无碱玻璃纤维：单丝直径10-17μm，900tex-2400tex。
5.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为低气味低散发马来酸酐接枝PP,硅烷偶联剂及丙烯酸接枝PP中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为通用型168，619F，1010，1076中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂为选用的光稳定剂选自水杨酸对辛基苯基酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的香精选自薄荷香精、绿茶香精、玫瑰香精中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任意之一所述新型环保低成本长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将再生聚丙烯原料与常规聚丙烯混合挤出并切粒作为原料聚丙烯，挤出过程加入真空***；
(2)将聚丙烯、相容剂，抗氧剂，光稳定剂，炭黑母粒及香精按比例高速混合搅拌；
(3)将步骤(2)物料混合均匀后进入双螺杆挤出机，再进入熔融浸渍模头，加工温度为220–250℃，主机转速是300-500rpm。挤出过程中加入真空抽气***；
(4)将连续长玻璃纤维预热干燥3-5小时使其温度为80-90℃，并经过张力架对玻纤进行预分散；
(5)多股无捻长玻纤纱分别从纱管引出，导入熔融浸渍模箱；浸渍模头加入超声分散装置，对模箱内施加固定频率的超声波，无捻纤维被熔融改性聚丙烯树脂熔体包覆浸渍，加工温度为230–300℃，玻纤牵拉速度为10-30m/min，采用拉挤工艺，均匀包覆被牵引的多股长玻纤纱，然后经水槽冷却、切粒机切粒制备成长度为9-13mm的长玻纤增强聚丙烯粒料，纤维重量含量为20-30％。
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