CN111925592A - 一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料及其制备方法及用途。一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，包含以下重量份的原料：聚丙烯25‑50份、POE树脂1‑5份、玻璃纤维10‑30份、吸附剂1‑5份、填料15‑25份、三元乙丙橡胶1‑5份、增塑剂1‑5份，增塑剂为醚酯化合物与己二酸聚酯复配。本发明的聚丙烯塑料可应用于汽车保险杠，其具有较好的塑性，且塑性稳定，降低保险杠的塑性随着温度的变化的可能性，同时降低塑性随着时间的推移下降的可能性。

Description

一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚丙烯塑料领域，更具体地说，它涉及一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是一种半结晶的热塑性塑料，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，在工业界有广泛的应用，是常见的高分子材料之一。通常，加入玻璃纤维对聚丙烯进行改性，在加入玻璃纤维后，聚丙烯脆性增加，为了提高聚丙烯塑性，降低聚丙烯脆性，通常需要加入增塑剂增加聚丙烯的塑性。

CN200610146883.2的专利公开了一种醚酯增塑剂，该申请提供既含有侧链醚基又含有侧链酯基的化合物，该化合物适合用作增塑剂。上述中的现有技术方案存在以下缺陷：该增塑剂为单体增塑剂，单体增塑剂耐久性差，易迁移，高温易挥发。

CN201510634130.5的专利公开了一种聚酯增塑剂的制备方法，在高压反应釜内，以超声波法制备的双金属氰化络合物为催化剂，催化二氧化碳和环氧化合物共聚反应合成聚碳酸酯。上述中的现有技术方案存在以下缺陷：聚酯增塑剂的塑化效率略差，耐低温性较差。

单体增塑剂作为增塑剂增塑聚丙烯塑料时，聚丙烯塑料的塑性耐久性差、高温下易失去塑性，聚酯增塑剂增塑聚丙烯塑料时，聚丙烯塑料的塑化效率差，加工困难，在低温下容易失去塑性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，所述产品具有塑性稳定优点。

本发明的第二个目的在于提供一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的制备方法，所述制备方法具有使聚丙烯塑料塑性稳定的优点。

本发明的第三个目的在于提供一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的用途，所述添加玻璃纤维的聚丙烯塑料应用于汽车保险杠时有较好的塑性，且塑性稳定，降低保险杠的塑性随着温度的变化及时间的推移下降的可能性。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，所述添加玻璃纤维的聚丙烯塑料包含以下重量份的原料：聚丙烯25-50份、POE树脂1-5份、玻璃纤维10-30份、吸附剂1-5份、填料15-25份、三元乙丙橡胶1-5份、增塑剂1-5份、所述增塑剂为醚酯化合物与己二酸聚酯复配。

通过采用上述技术方案，醚酯化合物作为单体增塑剂，低温下性质稳定，添加玻璃纤维的聚丙烯塑料在低温环境下塑性稳定，己二酸聚酯作为聚酯增塑剂，耐久性较好、不易迁移、在高温下性质稳定，因此，添加玻璃纤维的聚丙烯塑料在高温环境下塑性稳定且塑性持久不易老化。

进一步地，所述醚酯化合物与己二酸聚酯的质量比为(1.5-2.5):1。

通过采用上述技术方案，由于醚酯化合物的塑化效率较高，粘度较小，易于加工，因此，醚酯化合物与己二酸聚酯复配作为增塑剂时，通过调整二者比例，使得添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，在不同温度下保持塑性、不易老化的同时，易于从双螺杆挤出机中挤出，便于加工。

进一步地，所述醚酯化合物为腰果酚丁基醚丙酯，所述腰果酚丁基醚丙酯的制备方法为：将环氧腰果酚丁基醚、丙酸、2-酮基-D-葡萄糖酸混合加热，2-3小时后，过滤除去滤渣得到滤液，用分水器将副产物水分出，萃取滤液得到腰果酚丁基醚丙酯。

腰果酚丁基醚丙酯结构式：

通过采用上述技术方案，制得腰果酚丁基醚丙酯为单体增塑剂，腰果酚丁基醚丙酯在高温下不易分解，作为增塑剂制得的添加玻璃纤维的聚丙烯塑料在不同的温度环境下塑性稳定不易老化，2-酮基-D-葡萄糖酸为固体，便于从产物中去除催化剂。

进一步地，所述环氧腰果酚丁基醚与丙酸的质量比为(1-2):1。

通过采用上述技术方案，环氧腰果酚丁基醚过量，过量的环氧腰果酚丁基醚促进反应正向进行，提高腰果酚丁基醚丙酯的产量。

进一步地，所述2-酮基-D-葡萄糖酸质量为腰果酚丁基醚丙酯的1％-2％。

进一步地，所述吸附剂为活性炭或蛭石。

进一步地，所述填料为粉煤灰或硅酸钙。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将增塑剂混合均匀后加入混合机；

(2)将其余原料加入混合机中，在400-600转/分的转速下搅拌3-5分钟混合均匀，得到混合料；

(3)将混合料投入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400-600转/分，主喂料处C1段的温度为180-220℃、C2段的温度为220-260℃、C3段的温度为220-260℃、C4段的温度为220-260℃；自然排气处C5段的温度为160-200℃；侧喂料处C6段的温度为160-200℃，C7段的温度为180-220℃,C8段的温度为180-220℃；真空排气处C9段的温度为180-220℃,C10段的温度为180-220℃；机头处的温度为180-220℃；

(4)挤出、水冷、造粒，置于180-220℃的烘箱中保温1.5-2小时，得到添加玻璃纤维的聚丙烯。

通过采用上述技术方案，腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯作为增塑剂加入添加玻璃纤维的聚丙烯，添加玻璃纤维的聚丙烯在高温、低温下均具有良好的塑性，且塑性保持时间长，不易老化。

为实现上述第三个目的，本发明提供了如下技术方案：添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的用途，所述添加玻璃纤维的聚丙烯塑料用于制备汽车保险杠外壳。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用醚酯化合物与己二酸聚酯复配作为增塑剂，由于醚酯化合物是单体增塑剂，单体增塑剂低温下性质稳定,聚酯增塑剂耐久性较好、不易迁移、在高温下性质稳定，添加玻璃纤维的聚丙烯塑料在不同的温度下保持塑性，且塑性持久，不易老化的效果。

2.本发明中优选采用环氧腰果酚丁基醚与丙酸酯化成的腰果酚丁基醚丙酯作为增塑剂，由于腰果酚丁基醚丙酯在高温下不易分解，应用在添加玻璃纤维的聚丙烯塑料时在高温下塑化性质稳定，添加玻璃纤维的聚丙烯塑料具有不易老化的效果。

3.本发明中优选采用了2-酮基-D-葡萄糖酸作为环氧腰果酚丁基醚与丙酸酯化的催化剂，2-酮基-D-葡萄糖酸作为强酸性树脂催化剂，活性基团位于表面，增加反应物与活性位的接触几率，具有较高的活性，提高反应速率；且2-酮基-D-葡萄糖酸不溶于水、环氧腰果酚丁基醚、丙酸和腰果酚丁基醚丙酯，反应完成后过滤去除2-酮基-D-葡萄糖酸，不引入其他物质，减少增塑剂中含有杂质的可能性，提高增塑剂的增塑率。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步详细说明。

原料制备例

制备例1：一种醚酯化合物，在本制备例中，这种醚酯化合物设置为腰果酚丁基醚丙酯，腰果酚丁基醚丙酯由包含如表1所示重量份数的原料制成。

腰果酚丁基醚丙酯的制备方法包括以下步骤：将环氧腰果酚丁基醚与丙酸加入反应釜中，在加入过程中不断搅拌形成混合溶液，加热混合溶液，在混合溶液中加入丙酸重量2％的2-酮基-D-葡萄糖酸，在150℃下反应2.5小时，过滤出2-酮基-D-葡萄糖酸，得到滤液，在滤液中加入环己烯，混合均匀后静置滤液1小时，通过视镜观察溶液，溶液有明显的分层时，取出下层溶液，腰果酚丁基醚丙酯的制备完成。

制备例2-8：一种腰果酚丁基醚丙酯，与实施例1的不同之处在于，其由包含如表1所示重量份数的原料制成。

表1制备例1-8中原料及其重量

表2制备例1-8中产物的重量份数

	腰果酚丁基醚丙酯(kg)
		制备例1	0.85
制备例2	0.64
		制备例3	0.84
制备例4	0.41
		制备例5	0.82
制备例6	0.72
		制备例7	0.83
制备例8	0.53

试验结果及分析：结合制备例1-5和表2可以看出，当环氧腰果酚丁基醚的量少于丙酸时，丙酯的产量最低，随着环氧腰果酚丁基醚含量的增加，丙酯的产量大幅度提升；但是增加到一定程度时，丙酯的产量增加缓慢，继续增加环氧腰果酚丁基醚的含量，腰果酚丁基醚丙酯的产量无明显变化。从实验数据可以看出，当环氧腰果酚丁基醚的数量略多于丙酸时，腰果酚丁基醚丙酯的得率最高，但当环氧腰果酚丁基醚与丙酸的比例大于1.5:1时，得率的涨幅变缓，可以得出适量多加环氧腰果酚丁基醚可以促进反应正向进行，且在一定范围里，随着环氧腰果酚丁基醚加入量的增加效果提高，但当环氧腰果酚丁基醚与丙酸的比例大于1.5：1时，效果增加缓慢，当环氧腰果酚丁基醚与丙酸比例大于2:1时，效果不再提高，因此，当环氧腰果酚丁基醚与丙酸的比例大于2:1时，超量环氧腰果酚丁基醚对反应正向进行几乎没有促进作用。

结合制备例3、制备例6、制备例7和表2可以看出，2-酮基-D-葡萄糖酸作为催化剂，添加量从丙酸的1％提高到丙酸的2％时，两个小时后腰果酚丁基醚丙酯的产量增高，且催化剂添加量为1％-2％时腰果酚丁基醚丙酯的产量高于不添加催化剂时，可以得出，2-酮基-D-葡萄糖酸有催化环氧腰果酚丁基醚与丙酸酯化的作用，并且在2-酮基-D-葡萄糖酸添加量为丙酸的1％-2％的范围里，2-酮基-D-葡萄糖酸的催化效果增强。添加量从丙酸的2％提高到丙酸的3％时，两个小时后腰果酚丁基醚丙酯的产率无明显变化，可以得出催化剂添加量超过丙酸的2％后，催化剂的增量对催化反应进行无明显作用。

实施例

以下实施例和对比例中采用制备例1制备得到的腰果酚丁基醚丙酯。

实施例1：

一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，添加玻璃纤维的聚丙烯塑料由包含如表3所示重量份数的原料制成。其中，吸附剂是活性炭，填料是硅酸钙。

添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的制备方法包括以下步骤：

(1)将腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯加入混合机；

(2)将其余原料加入混合机中，在400转/分的转速下搅拌3分钟混合均匀，得到混合料；

(3)将混合料投入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400转/分，主喂料处C1段的温度为180℃、C2段的温度为220℃、C3段的温度为220℃、C4段的温度为220℃；自然排气处C5段的温度为160℃；侧喂料处C6段的温度为160℃，C7段的温度为180℃,C8段的温度为180℃；真空排气处C9段的温度为180℃,C10段的温度为180℃；机头处的温度为180℃；

(4)挤出、水冷、造粒，置于180℃的烘箱中保温1.5小时，得到添加玻璃纤维的聚丙烯。

实施例2-3：一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，与实施例1的不同之处在于，其由包含如表3所示的原料制成。

表3实施例1-3中原料配比

	实施例1	实施例2	实施例3
				聚丙烯(kg)	25	35	50
POE树脂(kg)	1	3	5
				玻璃纤维(kg)	10	20	30
吸附剂(kg)	1	3	5
				填料(kg)	15	20	25
三元乙丙橡胶(kg)	1	3	5
				增塑剂(kg)	1	3	5
腰果酚丁基醚丙酯：己二酸聚酯	2:1	2:1	2:1

实施例4-7：一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，与实施例2的不同之处在于，其增塑剂的复配比例如表4所示重量份数的组分制成。

表4实施例4-7中增塑剂的比例

	腰果酚丁基醚丙酯：己二酸聚酯
		实施例4	1:1
实施例5	3:1
		实施例6	1.5:1
实施例7	2.5:1

实施例8：一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯加入混合机；

(2)将其余原料加入混合机中，在600转/分的转速下搅拌3-5分钟混合均匀，得到混合料；

(3)将混合料投入双螺杆挤出机中，螺杆转速为600转/分，主喂料处C1段的温度为220℃、C2段的温度为260℃、C3段的温度为260℃、C4段的温度为260℃；自然排气处C5段的温度为200℃；侧喂料处C6段的温度为200℃，C7段的温度为220℃,C8段的温度为220℃；真空排气处C9段的温度为220℃,C10段的温度为220℃；机头处的温度为220℃；

(4)挤出、水冷、造粒，置于180-220℃的烘箱中保温2小时，得到添加玻璃纤维的聚丙烯。

表5实施例8中原料的重量与比例

	实施例8
		聚丙烯(kg)	35
POE树脂(kg)	3
		玻璃纤维(kg)	20
吸附剂(kg)	3
		填料(kg)	20
三元乙丙橡胶(kg)	3
		增塑剂(kg)	3
腰果酚丁基醚丙酯：己二酸聚酯	2:1

对比例1-6：一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，与实施例2的不同之处在于，其增塑剂的成分及配比如表6所示。

表6对比例1-6中增塑剂的重量

性能检测试验试验方法：将各实施例、对比例所得的添加玻璃纤维的聚丙烯塑料制成厚度为1mm半径为1cm的圆形塑料薄片试样，将塑料薄片试样在室温下保存7天，然后在60℃温度下保存7天，再将圆形塑料薄片在5℃温度下保存7天。采用TENSILON 200测试仪以50mm/min的速率进行抗拉试验，得到断裂强度、断裂伸长率的数据，通过上述数据进行添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的塑性评估。

表7实施例1-8和对比例1-6的断裂强度和断裂伸长率

结合实施例1-8和对比例1-6并结合表7可以看出，实施例1-3、实施例8的断裂长度和断裂伸长率接近，略大于实施例6-7的断裂长度和断裂伸长率，明显大于实施例4-5、对比例1-6，因此可以推测出实施例1-3、实施例8的塑性较好，实施例6-7的塑性低于实施例1-3、实施例8，实施例4-5、对比例1-6的塑性较差。

根据实施例1-3、实施例8塑性最好且相近可得出，当使用腰果酚丁基醚丙酯和己二酸聚酯复配作为增塑剂，且腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯的比例为2：1时，不同原料成分构成的添加玻璃纤维的聚丙烯塑料都有较高的塑化程度且在一定时长、不同温度的条件下塑性的保持率较好。

根据实施例6、实施例7的塑性较好且优于实施例4-5、对比例1-6的塑性，可以得出使用腰果酚丁基醚丙酯和己二酸聚酯复配作为增塑剂且腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯的比例在(1.5-2.5)：1之间时，塑化程度较高且在一定时长、不同温度的条件下塑性的保持率较好，腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯复配的最优比例为2。

根据实施例4-5的塑性优于对比例1-2的塑性，可以得出当腰果酚丁基醚丙酯和己二酸聚酯复配作为增塑剂时，腰果酚丁基醚丙酯与己二酸聚酯的比例在(1.5-2.5)：1之间时增塑效果最好，但比例超出(1.5-2.5)：1时，仍较单独使用腰果酚丁基醚丙酯或己二酸聚酯有更好的增速效果。

根据实施例2的塑性优于对比例3-5的塑性，可以得出当腰果酚丁基醚丙酯和己二酸聚酯复配作为增塑剂的增塑效果优于其他单体增塑剂与己二酸聚酯复配、腰果酚丁基醚丙酯与其他聚酯增塑剂复配、其他单体增塑剂与其他聚酯增塑剂复配更好的增塑效果。

根据实施例2的塑性优于对比例6的塑性，添加玻璃纤维的聚丙烯塑料中不加增塑剂时塑性劣于加入增塑剂，增塑剂对添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的塑性增加有着积极作用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述添加玻璃纤维的聚丙烯塑料包含以下重量份的原料：

聚丙烯25-50份；

POE树脂1-5份；

玻璃纤维10-30份；

吸附剂1-5份；

填料15-25份；

三元乙丙橡胶1-5份；

增塑剂1-5份；

所述增塑剂为醚酯化合物与己二酸聚酯复配。

2.根据权利要求1所述的一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述醚酯化合物与己二酸聚酯的质量比为（1.5-2.5）:1。

3.根据权利要求1所述的一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述醚酯化合物为腰果酚丁基醚丙酯，所述腰果酚丁基醚丙酯的制备方法为：将环氧腰果酚丁基醚、丙酸、2-酮基-D-葡萄糖酸混合加热，2-3小时后，过滤除去滤渣得到滤液，通过分水器将副产物水分出，萃取无水滤液得到腰果酚丁基醚丙酯。

4.根据权利要求3所述的一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述环氧腰果酚丁基醚与丙酸的质量比为（1-2）:1。

5.根据权利要求3所述的一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述2-酮基-D-葡萄糖酸质量为丙酸的1%-2%。

6.根据权利要求1所述的一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述吸附剂为活性炭或蛭石。

7.根据权利要求1所述的一种添加玻璃纤维的聚丙烯塑料，其特征在于，所述填料为粉煤灰或硅酸钙。

8.权利要求1-7任一所述的添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将增塑剂混合均匀后加入混合机；

（2）将其余原料加入混合机中，在400-600转/分的转速下搅拌3-5分钟混合均匀，得到混合料；

（3）将混合料投入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400-600转/分，主喂料处C1段的温度为180-220℃、C2段的温度为220-260℃、C3段的温度为220-260℃、C4段的温度为220-260℃；自然排气处C5段的温度为160-200℃；侧喂料处C6段的温度为160-200℃，C7段的温度为180-220℃,C8段的温度为180-220℃；真空排气处C9段的温度为180-220℃,C10段的温度为180-220℃；机头处的温度为180-220℃；

（4）挤出、水冷、造粒，置于180-220℃的烘箱中保温1.5-2小时，得到添加玻璃纤维的聚丙烯塑料。

9.权利要求1-7任一所述的添加玻璃纤维的聚丙烯塑料的用途，其特征在于，所述添加玻璃纤维的聚丙烯塑料用于制备汽车保险杠外壳。