CN114479270A - 一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料及其制备方法，属于复合树脂技术领域。本发明公开了一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料，所述复合材料包括以下组分：聚丙烯树脂70‑90份，改性玻璃纤维20‑30份，相容剂2‑4份，抗氧剂0.1‑3份，含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅0.1‑5份，其他助剂0‑10份。本发明还公开了一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂、其他助剂进行第一次混合，提高温度后再加入含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维侧喂，熔融共混后挤出，得复合材料。
Description
技术领域
本发明属于复合树脂技术领域，涉及一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
汽车中通常都会设置汽车杯架等内饰件，乘客在使用过程中通常会携带有液体饮品；而在车辆行驶过程中产生的振荡可能会使液体洒出，并且长时间的放置或使用会使材料表面覆盖水渍或污渍，因此提高材料的疏水性能具有较好的实际应用价值，使杯架具备一定的疏水性能，便于清理。衡量材料疏水性能的指标主要是根据接触角和滚动角，接触角越大，疏水性能越好。并且低表面自由能是决定材料是否能够具有良好疏水性的重要因素；因此需要对材料进行改性处理。目前主要的改性处理方法包括表面处理改性和低表面自由能改性；但是目前这些改性方法多存在技术难度大，操作复杂等问题。
并且为了满足汽车轻量化的要求，现在多采用树脂材料来制备汽车内外饰件；并且由于特殊的使用环境，材料还需要兼具其他的性能。聚丙烯(PP)是由丙烯聚合而成的高分子化合物。由于原料丰富，合成工艺简单，与其他一般热塑性塑料相比，PP具有相对密度低、价格低廉、耐应力、抗裂、耐磨等优点。近年来发展迅速。它是一般热塑性塑料中增长最快的品种。它在经济建设和人民生活中发挥着越来越重要的作用。它已成为增长最快的塑料品种。但聚丙烯也存在低温脆性、机械强度和硬度低、成型收缩率大、易老化、耐温性差等缺点。为了长期使用和扩大应用范围，聚丙烯塑料需要进行改性。PP改性的主要方法有化学方法(共聚、交联、接枝)和物理方法(填充和共混)。国外对接枝等化学改性方法的研究较多。但总的来说，化学改性方法难度大，经济技术要求高，树脂牌号少，不能满足行业对材料的高冲击要求。因此，需要在现有技术的基础上，继续研究改进材料性能的方式。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有良好的机械强度的疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料。
本发明可通过下列技术方案来实现：一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料，所述复合材料包括以下组分：聚丙烯树脂70-90份，改性玻璃纤维20-40份，相容剂2-4份，抗氧剂0.1-3份，含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅0.1-5份，其他助剂0-10份。
作为优选，所述聚丙烯树脂、玻璃纤维的质量比为(1-4)：1。
作为优选，所述含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅中改性二氧化硅、含氟硅氧烷的质量比为(0.9-1.2)：1。
作为优选，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
作为优选，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂。
作为优选，所述抗氧剂包括主抗氧剂1010和辅抗氧剂DSTP。
进一步优选，所述主抗氧剂、辅抗氧剂的质量比为1：(1-2)。
聚丙烯对光敏感，叔碳原子上的氢容易被氧化，因此需要加入抗氧剂。同时加入主抗氧剂和辅抗氧剂可以发挥协同作用；若单独使用硫酯类，不使用酚类，不能产生稳定的效果。
作为优选，所述含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅中含氟硅氧烷为羟基聚甲基三氟丙基硅氧烷。
含氟硅氧烷具有良好的耐热性、耐氧化性能，具有低表面能、较好的疏水性；含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅，能更好的增强材料的疏水性能。
作为优选，所述其他助剂包括光稳定剂、抗菌剂、硬脂酸钙、滑石粉中的一种或多种。
进一步优选，所述光稳定剂为受阻胺类，包括944、770。
作为优选，所述改性玻璃纤维经过预处理后再经硅烷偶联剂改性，所述预处理过程包括将玻璃纤维置于浓度为1-1.5mol/L的盐酸溶液中浸泡10-40min，取出后清洗烘干。
本发明还提供了一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂、其他助剂进行第一次混合，提高温度后再加入含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维侧喂，熔融共混后挤出，得复合材料。
作为优选，所述第一次混合温度为60-95℃，时间为3-6h；第二次混合温度为110-125℃。
作为优选，所述双螺杆挤出机中熔融温度为190-220℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度＞-0.06MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制得的材料具有良好的机械强度和疏水性。
2、本发明通过加入玻璃纤维增强材料的机械性能，且改性后的玻璃纤维能更好的与材料结合。
3、本发明中加入两种抗氧剂，使协同作用增加，并与其他组分复配，提高抗氧剂效果。
4、本发明制得的复合材料通过第一次混合进行固相接枝反应，并使预混料在真空环境中进行挤出，使材料气味较低。
5、本发明在第二次混合中通过增加反应温度使含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅与其他材料充分反应。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
将72份聚丙烯、2.3份相容剂、1份抗氧剂1010、1.5份抗氧剂DSTP、0.5份光稳定剂944、0.5份滑石粉在80℃下进行第一次混合，时间为5h，温度提高到120℃后再加入0.5份含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，25份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为370r/min，在200℃熔融共混，真空度为-0.07MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
实施例2
与实施1相比，区别在于将72份聚丙烯、2.2份相容剂、1份抗氧剂1010、1份抗氧剂DSTP、0.7份光稳定剂944、0.5份滑石粉在70℃下进行第一次混合，时间为6h，温度提高到120℃后再加入3.9份含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，22份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为380r/min，在210℃熔融共混，真空度为-0.08MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
实施例3
与实施1相比，区别在于将72份聚丙烯、2.2份相容剂、1份抗氧剂1010、1份抗氧剂DSTP、0.8份光稳定剂944、0.5份滑石粉在85℃下进行第一次混合，时间为5.5h，温度提高到120℃后再加入0.4份含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，25份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为360r/min，在200℃熔融共混，真空度为-0.09MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
实施例4
与实施1相比，区别在于将72份聚丙烯、2.2份相容剂、1份抗氧剂1010、1.5份抗氧剂DSTP、0.8份光稳定剂944、0.1份硬脂酸钙、0.1份滑石粉在80℃下进行第一次混合，时间为7h，温度提高到110℃后再加入0.2份含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，17份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为360r/min，在200℃熔融共混，真空度为-0.08MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
对比例1
与实施1相比，区别在于将72份聚丙烯、2.3份相容剂、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂DSTP、0.1份光稳定剂944、0.1份滑石粉在80℃下进行混合，时间为5h，然后直接加入到双螺杆挤出机，25份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为370r/min，在190℃熔融共混，真空度为-0.08MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
对比例2
与实施1相比，区别在于将72份聚丙烯、2.3份相容剂、0.5份抗氧剂DSTP、0.1份光稳定剂944、0.1份滑石粉在90℃下进行第一次混合，时间为4.5h，温度提高到120℃后再加入0.45份含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，22份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为380r/min，在200℃熔融共混，真空度为-0.09MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
对比例3
与实施1相比，区别在于将72份聚丙烯、2.3份相容剂、1份抗氧剂1010、1份抗氧剂DSTP、0.8份光稳定剂944、0.7份滑石粉在80℃下进行第一次混合，时间为2h，温度提高到120℃后再加入0.9份含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，25份改性玻璃纤维侧喂，螺杆转速为360r/min，在210℃熔融共混，真空度为-0.07MPa下挤出、注塑，得聚丙烯/玻璃纤维复合材料。制得的复合材料的性能见表1。
表1、复合材料性能数据表
| 拉伸强度/MPa | 弯曲强度/MPa | 水接触角/<sup>o</sup> | |
| 实施例1 | 127.6 | 157.9 | 120 |
| 实施例2 | 128.4 | 159.2 | 121 |
| 实施例3 | 119.5 | 142.0 | 116 |
| 实施例4 | 120.4 | 149.5 | 118 |
| 对比例1 | 102.5 | 130.7 | 91 |
| 对比例2 | 118.3 | 142.1 | 113 |
| 对比例3 | 109.2 | 137.4 | 101 |
综上所述，本发明通过加入含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅使制得的复合材料具有良好的疏水性；抗氧剂和光稳定剂的加入使复合材料不易变色氧化，并通过本发明的方法使材料具有较好的性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述复合材料包括以下组分：聚丙烯树脂70-90份，改性玻璃纤维20-30份，相容剂2-4份，抗氧剂0.1-3份，含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅0.1-5份，其他助剂0-10份。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂、含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅的质量比为(20-160)：1。
3.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅中改性二氧化硅、含氟硅氧烷的质量比为(0.9-1.2)：1。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂、玻璃纤维的质量比为(1-4)：1。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂1010和辅抗氧剂DSTP。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述其他助剂包括光稳定剂、硬脂酸钙、滑石粉中的一种或多种。
7.一种如权利要求1所述的疏水聚丙烯/玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂、其他助剂进行第一次混合，提高温度后再加入含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅进行第二次混合得到预混料，然后加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维侧喂，熔融共混后挤出，得复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一次混合温度为60-95℃，时间为3-6h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二次混合温度为110-125℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中熔融温度为190-220℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度＞-0.06MPa。
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