CN114507400B - 一种改性玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物由以下组分按重量份制成：聚丙烯100份，改性中碱玻纤10‑50份，抗氧剂1010 0.3‑0.5份，抗氧剂168 0.3‑0.5份；改性中碱玻纤通过以下制备方法得到：将中碱玻纤加入氧化聚乙烯蜡乳液中进行浸渍处理，然后取出、干燥后即得改性中碱玻纤。本发明通过氧化聚乙烯蜡对中碱玻纤进行改性处理，一方面，氧化聚乙烯蜡表面带有的羧基能够较好的与中碱玻纤表面的羟基相结合，增强二者的界面结合力；另一方面，聚乙烯蜡能够较好的包覆中碱玻纤单丝，能够使中碱玻纤单丝均匀分散在聚丙烯中，进而能够大幅增强聚丙烯组合物的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度。

Description

一种改性玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种改性玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料或粉料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。
玻纤增强聚丙烯是一种轻质高强度工程结构材料，由于纤维具有很好的力学性能，当有外力作用时，载荷通过纤维传递，所以玻纤增强聚丙烯的拉伸、弯曲、冲击强度和抗蠕变、耐疲劳特性远好于非增强聚丙烯，并具有优异的刚性、韧性、防翘曲性等优点。玻纤增强聚丙烯的应用非常广泛，在西欧约有50％的玻纤增强聚丙烯应用于汽车工业。玻纤增强聚丙烯的性能主要取决于以下因素：①玻纤含量：一般来说，玻纤含量越高，玻纤增强聚丙烯的力学性能也越高，但玻纤含量太高，对加工设备磨损严重，且易使材料脆性提高和密度增大；同时当玻纤含量超过某一临界值(50wt％)后，随着玻纤含量进一步增加，机械性能反而下降；②玻纤在树脂基体中的长度；③玻纤与树脂基体之间的粘结力以及其分散的均匀性。
因此，如何提供一种分散均匀，同时与聚丙烯树脂基体能够有强粘结力的玻纤，是迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种改性玻纤增强聚丙烯组合物。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种改性玻纤增强聚丙烯组合物，由以下组分按重量份制成：
所述改性中碱玻纤通过以下制备方法得到：将中碱玻纤加入氧化聚乙烯蜡乳液中进行浸渍处理，然后取出、干燥后即得改性中碱玻纤。
作为优选的技术方案，所述浸渍处理的时间为30-60min；所述干燥的温度为50-60℃，干燥的时间为40-60min。上述干燥温度不宜超过60℃，干燥时间不宜超过60分钟，否则玻纤表面易出现粘结问题。
作为优选的技术方案，所述聚丙烯为共聚聚丙烯。
作为优选的技术方案，所述中碱玻纤为短切中碱玻纤，其平均长度为5-12mm，单丝直径为10-15μm。
本发明的第二个目的是提供上述所述的改性玻纤增强聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在室温下将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.3-0.5份，抗氧剂168 0.3-0.5份进行混合均匀得到混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将改性中碱玻纤10-50份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经过挤出、造粒得到最终产物。进一步优选的，所述双螺杆挤出机的挤出温度为180～230℃。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明通过氧化聚乙烯蜡对中碱玻纤进行改性处理，一方面，氧化聚乙烯蜡表面带有的羧基能够较好的与中碱玻纤表面的羟基相结合，增强二者的界面结合力；另一方面，聚乙烯蜡能够较好的包覆中碱玻纤单丝，能够使中碱玻纤单丝均匀分散在聚丙烯中，进而能够大幅增强聚丙烯组合物的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度。
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。
本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：
聚丙烯为上海赛科PPK7926，熔融指数为26g/10min；
短切中碱玻纤生产商为泰山玻璃纤维公司，玻纤平均长度为8mm，单丝直径为11μm。
氧化聚乙烯蜡乳液生产商为南通奥诺化工有限公司，牌号HA-soft80，固含量为40％。
抗氧剂1010，抗氧剂168生产商为氰特化学。
KH550、KH570、钛酸酯偶联剂NXH-101、铝酸酯偶联剂NXH-821生产商均为南京轩浩新材料科技有限公司。
上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
下述实施例1-5中所用的改性中碱玻纤，由以下工艺制备而成：
室温下，把中碱玻纤置入其10倍重量份的氧化聚乙烯蜡乳液中浸润45分钟，取出，55℃干燥45分钟，保存备用。
实施例1
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.3份，抗氧剂168 0.5份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤10份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。
实施例2
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.5份，抗氧剂168 0.5份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤20份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。
实施例3
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤30份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，190℃，200℃，210℃，220℃，225℃、模头230℃。
实施例4
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.5份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤50份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，220℃，225℃、模头230℃。
实施例5
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
对比例1
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性无碱玻纤(泰山988A)40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
本对比例改性无碱玻纤，由以下工艺制备而成：
把无碱玻纤置入10倍重量份的偶联剂KH550水溶液(质量分数2％)中浸润45分钟，取出，55℃干燥45分钟，保存。
对比例2
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将未处理的中碱玻纤40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
对比例3
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
本对比例改性中碱玻纤，由以下工艺制备而成：
把中碱玻纤置入10倍重量份的偶联剂KH550水溶液(质量分数2％)中浸润45分钟，取出，55℃干燥45分钟，保存。
对比例4
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
本对比例改性中碱玻纤，由以下工艺制备而成：
把中碱玻纤置入10倍重量份的铝酸酯偶联剂NXH-821水溶液(质量分数2％)中浸润45分钟，取出，55℃干燥45分钟，保存。
对比例5
(1)将聚丙烯100份，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂168 0.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将改性中碱玻纤40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
本对比例改性中碱玻纤，由以下工艺制备而成：
把中碱玻纤置入10倍重量份的钛酸酯偶联剂NXH-101水溶液(质量分数2％)中浸润45分钟，取出，55℃干燥45分钟，保存。
对比例6
(1)将聚丙烯100份，5份氧化聚乙烯蜡，抗氧剂1010 0.4份，抗氧剂1680.4份先加入高速混合机中常温混合均匀；
(2)将步骤(1)制得的混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，将中碱玻纤40份从侧喂料口加入挤出机，然后经双螺杆挤出机挤出造粒得到所述特种玻纤增强聚丙烯组合物。各加热区间温度为180℃，200℃，210℃，220℃，230℃，230℃、模头230℃。
机械性能测试方法：
上述实施例和对比例制得的产物采用ASTM标准注塑。样条尺寸(长度×宽度×厚度)分别为：拉伸强度与弯曲强度测试用样条为哑铃型，170mm×13mm×3.2mm；悬臂梁缺口冲击强度测试用样条，127mm×13mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5；拉伸强度按照ASTMD638进行测试，拉伸速度为5mm/min；弯曲强度按照ASTM D790进行测试，弯曲速度为1.25mm/min；悬臂梁缺口冲击性能按照ASTM D256进行测试；结果见下表1。
表1各实施例和对比例制得的产品的性能检测结果
从表1可看出，实施例4-5制得的产品的性能最佳，主要原因在于其改性玻纤含量事宜且改性玻纤在体系中具有良好的分散性。本发明中碱玻纤经过聚乙烯蜡乳液浸润后，一方面，聚乙烯蜡表面带有的羧基能够较好的与中碱玻纤表面的羟基相结合，增强二者的界面结合力；另一方面，聚乙烯蜡能够较好的包覆中碱玻纤单丝，能够使中碱玻纤单丝均匀分散在聚丙烯中，进而能够大幅增强聚丙烯组合物的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以轻易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改性玻纤增强聚丙烯组合物，其特征在于：由以下组分按重量份制成：
聚丙烯100份，
改性中碱玻纤10-50份，
抗氧剂10100.3-0.5份，
抗氧剂1680.3-0.5份；
所述改性中碱玻纤通过以下制备方法得到：将中碱玻纤加入氧化聚乙烯蜡乳液中进行浸渍处理，然后取出、干燥后即得改性中碱玻纤；
所述浸渍处理的时间为30-60min；
所述干燥的温度为50-60℃，干燥的时间为40-60min；
所述中碱玻纤为短切中碱玻纤，其平均长度为5-12mm，单丝直径为10-15μm。
2.根据权利要求1所述的改性玻纤增强聚丙烯组合物，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯。
3.如权利要求1或2所述的改性玻纤增强聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在室温下将聚丙烯100份，抗氧剂10100.3-0.5份，抗氧剂1680.3-0.5份进行混合均匀得到混合物；
（2）将步骤（1）制得的混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将改性中碱玻纤10-50份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经过挤出、造粒得到最终产物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的挤出温度为180~230℃。
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