《玻纤增强共聚聚丙烯复合材料及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玻纤增强共聚聚丙烯复合材料及其制备方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 102181100 B (45)授权公告日 2012.12.19 CN 102181100 B *CN102181100B* (21)申请号 201110065557.X (22)申请日 2011.03.18 C08L 23/16(2006.01) C08L 53/00(2006.01) C08L 51/06(2006.01) C08L 23/12(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/06(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 5/14(2006.01) B29B 9/06(2006.01) B29C 4。
2、7/92(2006.01) (73)专利权人 四川长虹电器股份有限公司 地址 621000 四川省绵阳市高新区绵兴东路 35 号 专利权人 四川大学 (72)发明人 白时兵 潘晓勇 王琪 李斌 胡帅领 杜江伟 (74)专利代理机构 成都科海专利事务有限责任 公司 51202 代理人 唐丽蓉 CN 1193631 A,1998.09.23, 权利要求 1. CN 1315465 A,2001.10.03,说明书第1页第 4 段至第 2 页第 13 段 , 实施例 1. (54) 发明名称 玻纤增强共聚聚丙烯复合材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开的玻纤增强共聚聚丙烯复合材料 及其制备方法。
3、是将共聚聚丙烯、 聚丙烯接枝马来 酸酐、 均聚聚丙烯有机过氧化物引发剂、 抗氧剂按 配比混合均匀后， 加入双螺杆挤出机中， 同时将玻 璃纤维合股无捻粗纱加入， 在温度 170-220下 熔融挤出造粒而成， 所得复合材料的熔融指数为 18 35g/10min， 拉伸强度为 49 89MPa， 断裂伸 长率为935， 杨氏模量为2.35.3GPa， 缺口 冲击强度为 10 33kJ/m2。本发明提供的玻纤增 强共聚聚丙烯复合材料不仅具有突出的强度、 模 量、 抗冲击性能和耐热性能， 而且还具有良好的加 工流动性， 能够注塑加工成型出外观良好、 形状复 杂的薄壁制品， 且具有质轻价廉的特点， 可替代。
4、昂 贵的 ABS、 尼龙等工程塑料。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 程晓奕 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种玻纤增强共聚聚丙烯复合材料， 其特征在于该复合材料所含组分按重量份数计 为 ： 且该复合材料的熔融指数在 200， 载荷 2.26Kg 下为 1835g/10min， 拉伸强度为 4989MPa， 断裂伸长率为 935%， 杨氏模量为 2.35.3GPa， 缺口冲击强度为 10 33kJ/m2， 其中所述的共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯。
5、， 且其悬臂梁缺口冲击强度 50kJ/m2， 熔融指数为0.35g/10min ； 所述的玻璃纤维合股无捻粗纱为表面经过硅烷偶联 剂处理且单丝直径为 617m 的长纱 ； 所述的均聚聚丙烯熔融指数为 210 g/10min。 2. 根据权利要求 1 所述的玻纤增强共聚聚丙烯复合材料， 其特征在于该复合材料中所 述的聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率为 0.51.0% ； 所述的有机过氧化物引发剂为过氧化二 异丙苯或过氧化苯甲酰。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的玻纤增强共聚聚丙烯复合材料， 其特征在于该复合材料 中所述的抗氧剂为抗氧剂 1010、 抗氧剂 168 中的至少一种。 4. 一种制备权。
6、利要求 1 所述的玻纤增强共聚丙烯复合材料的方法， 其特征在于该 方法是直接将 5080 份共聚聚丙烯、 510 份聚丙烯接枝马来酸酐、 210 份均聚聚丙烯、 0.010.1 份有机过氧化物引发剂和 0.050.3 份抗氧剂按混合均匀后， 加入双螺杆挤出 机中， 同时将 1040 份玻璃纤维合股无捻粗纱从双螺杆挤出机的玻纤加入口加入， 并在 170-220挤出造粒即可， 其中所述的共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯， 且 其悬臂梁缺口冲击强度50kJ/m2， 熔融指数为0.35g/10min ； 所述的玻璃纤维合股无捻粗 纱为表面经过硅烷偶联剂处理且单丝直径为 617m 的长纱 ； 。
7、所述的均聚聚丙烯熔融指数 为 210 g/10min。 5. 根据权利要求 4 所述的制备玻纤增强共聚聚丙烯复合材料的方法， 其特征在于该方 法中所述的聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率为 0.51.0% ； 所述的有机过氧化物引发剂为过 氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。 6. 根据权利要求 4 或 5 所述的制备玻纤增强共聚聚丙烯复合材料的方法， 其特征在于 该方法中所述的抗氧剂为抗氧剂 1010、 抗氧剂 168 中的至少一种。 权 利 要 求 书 CN 102181100 B 2 1/4 页 3 玻纤增强共聚聚丙烯复合材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于玻纤增强聚丙烯 (PP/GF) 复。
8、合材料及其制备技术领域， 具体涉及一种 高强度、 高模量、 高韧性且加工性能优良的玻纤增强共聚聚丙烯复合材料及其制备方法。 背景技术 0002 聚丙烯原料丰富， 合成工艺简单， 价格低廉， 树脂综合性能良好， 用途十分广泛， 是 一种十分重要的通用塑料。但聚丙烯低温韧性差、 缺口敏感性强， 机械性能不高， 也限制了 其在功能结构部件上的应用 ( 汪多仁， 合成树脂与工程塑料生产技术， 北京， 中国轻工业出 版社， 2001， 8)。 0003 玻璃纤维增强聚丙烯虽极大地提高了材料的拉伸强度、 模量和耐热性， 且性价比 明显高于一般的工程塑料， 因而在航空航天、 船舶和汽车领域获得了广泛的应用。。
9、但因传 统的玻纤增强聚丙烯的基体树脂一般采用的是均聚聚丙烯 ( 刘学习， 庄辉， 程勇峰， 长玻 纤增强 PET 工程塑料的性能研究 . 塑料工业， 2006， 34(12) ： 26-28 ； Thomasset J， Carreau P J， Sanschagrin B， et al.Rheologlealproperties of long glass fiberfilled polypropylene.JNon-Newtonian Fluid Mech， 2005， 125 ： 25-34 ； 王 洪 增， 李 荣 勋， 刘 保 成， . 增强聚丙烯汽车发动机风扇改性料的研制， 塑料科。
10、技， 2005(6) ： 32-35 ； 张宁， 李忠恒， 陶宇， 长玻纤增强聚丙烯复合材料的研究， 塑料工业， 2006， 34(12) ： 29-32 ； 等 )， 因而使所 制备的玻纤增强聚丙烯材料仍存在一定的性能缺陷 ： 0004 1) 因所使用的均聚聚丙烯自身缺口冲击强度低， 仅为 5kJ/m2， 虽然加入玻纤后 冲击强度有所提高， 但材料的韧性尤其是缺口冲击强度和断裂伸长率提高十分有限， 仍不 能满足某些功能结构部件的使用要求。 0005 2) 由于玻纤增强聚丙烯熔体粘度大， 尤其是玻纤含量较高时， 因而流动性较差， 不 易注塑成型。 0006 3) 由于添加的玻纤与均聚聚丙烯的相。
11、容性较差， 因而在所制备的玻纤增强聚丙烯 制品中往往有玻纤浮于制品表面， 造成 “浮纤现象” ， 严重影响制品外观。 0007 针对传统玻纤增强聚丙烯材料存在的这些性能缺陷， 国内外学者进行了大量的研 究， 力图找出克服这些缺陷的解决办法。但遗憾的是所寻求到的解决办法或是采用外加 增韧剂 ( 如 SEBS、 TPU 等 )， 或是采用外润滑剂 ( 聚丙烯腊、 硬脂酸盐等 ) 来改善材料的韧 性、 加工性能或制品外观 ( 连荣炳， 徐名智， 李强， 黄锐， 玻纤增强聚丙烯复合材料性能研 究， 塑料科技， 2008， 36(8) ： 40-44 等， Tjong SC， Xu SA， Li RK，。
12、 et al.MechanicalBehavior and Fracture Toughness Evaluation of Maleic AnhydideCompatibilized Short GlassFiber/SBS/Polypropylene Hybrid Composites.Composites Science andTechnology， 2002， 62 ： 831 840)， 但添加的增韧剂价格昂贵， 成本较高 ； 而添加的外润 滑剂虽然能在一定程度上改善材料的流动性， 但其与基体树脂相容性不佳， 存在润滑剂迁 移、 造成制品表面泛白， 影响外观等问题。 说 明 书 CN。
13、 102181100 B 3 2/4 页 4 发明内容 0008 本发明的目的是针对现有技术的的不足， 提供一种高强度、 高模量、 高韧性且加工 性能优良的玻纤增强共聚聚丙烯复合材料。 0009 本发明另一目的是提供制备上述玻纤增强共聚聚丙烯复合材料方法。 0010 本发明提供的玻纤增强共聚聚丙烯复合材料， 其特征在于该复合材料所含组分按 重量份数计为 ： 0011 共聚聚丙烯 50 80 份 0012 玻璃纤维合股无捻粗纱 10 40 份 0013 聚丙烯接枝马来酸酐 5 10 份 0014 均聚聚丙烯 2 10 份 0015 有机过氧化物引发剂 0.01 0.1 份 0016 抗氧剂 0.。
14、05 0.3 份， 0017 且该复合材料的熔融指数 (200， 载荷 2.26Kg) 为 18 35g/10min， 拉伸强度 为 49 89MPa， 断裂伸长率为 9 35， 杨氏模量为 2.3 5.3GPa， 缺口冲击强度为 10 33kJ/m2。 0018 该复合材料中所述的共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯， 且其悬臂 梁缺口冲击强度 50kJ/m2， 熔融指数为 0.3 5g/10min ； 所述的玻璃纤维合股无捻粗纱为 表面经过硅烷偶联剂处理且单丝直径为 6 17m 的长纱 ； 所述的均聚聚丙烯熔融指数为 2 10g/10min。 0019 该复合材料中所述的聚丙烯接枝马。
15、来酸酐的接枝率为 0.5 1.0 ； 所述的有机 过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。 0020 该复合材料中所述的抗氧剂为抗氧剂 1010、 抗氧剂 168 中的至少一种。 0021 本发明提供的制备上述的玻纤增强共聚丙烯复合材料的方法， 其特征在于该方法 是直接将 50 80 份共聚聚丙烯、 5 10 份聚丙烯接枝马来酸酐、 2 10 份均聚聚丙烯、 0.01 0.1 份有机过氧化物引发剂和 0.05 0.3 份抗氧剂混合均匀后， 加入双螺杆挤出 机中， 同时将 10 40 份玻璃纤维合股无捻粗纱从双螺杆挤出机的玻纤加入口加入， 并在 170-220挤出造粒即可。 0022 该方。
16、法中所述的共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯， 且其悬臂梁缺 口冲击强度 50kJ/m2， 熔融指数为 0.3 5g/10min ； 所述的玻璃纤维合股无捻粗纱为表面 经过硅烷偶联剂处理且单丝直径为 6 17m 的长纱 ； 所述的均聚聚丙烯熔融指数为 2 10g/10min。 0023 该方法中所述的聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率为 0.5 1.0 ； 所述的有机过氧 化物引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。 0024 该方法中所述的抗氧剂为抗氧剂 1010、 抗氧剂 168 中的至少一种。 0025 本发明与现有技术相比， 具有以下优点 ： 0026 1、 由于本发明提供的复合材料基体。
17、采用的是共聚聚丙烯 (PPR) 为乙烯和丙烯的 共聚物， 其相对于均聚聚丙烯而言具有更高的拉伸屈服强度和抗冲击性能， 尤其是其缺口 冲击强度可高达 80kJ/m2， 在此基础上， 再通过玻纤增强， 就可制备出既具有良好刚性又具 有优良韧性， 尤其是缺口冲击强度远高于传统的玻纤增强聚丙烯基复合材料， 解决了现有 说 明 书 CN 102181100 B 4 3/4 页 5 技术中 PP/GF 韧性差的问题。 0027 2、 由于本发明提供的复合材料中含有的有机过氧化物引发剂在加工过程中可打 断部分聚丙烯的分子链， 拓宽聚丙烯的分子量分布， 因而可降低材料的粘度， 大幅提高玻纤 增强共聚聚丙烯的加。
18、工流动性， 特别适宜于注射加工， 尤其是制备薄壁制品。 0028 3、 由于本发明提供的复合材料中含有的有机过氧化物引发剂在加工过程中可打 断部分聚丙烯的分子链， 使材料中聚丙烯的分子量分布变宽， 且因其中分子量较小的聚丙 烯流动性优于分子量较大的聚丙烯和玻纤无机材料， 在加工过程的剪切中易于分布在制品 表面， 因而可将浮于表面的玻纤遮盖， 基本消除了现有技术的 “浮纤” 现象。 0029 4、 由于本发明提供的复合材料中含有的共聚聚丙烯的分子量分布变宽， 低分子量 的聚丙烯增多， 而低分子量的聚丙烯与基体既有很好的相容性， 又能改善材料的流动性， 因 而不需要再外加润滑剂， 也就避免了外加润。
19、滑剂带来的表面迁移， 造成制品表面泛白， 影响 外观等问题。 0030 5、 由于本发明所制备的玻纤增强聚丙烯复合材料原料成本和所制备的制品的比 重都较工程塑料 (ABS、 PA、 POM 等 ) 低， 且性能却接近甚至超过 ABS( 见表 ) 和尼龙， 因而其 性价比高， 可替代部分工程塑料。 0031 6、 本发明方法工艺简单， 加工成本低， 易于实现工业化。 具体实施方式 0032 下面通过实施例对本发明进行具体的描述， 有必要指出的是本实施例只用于对本 发明进行进一步说明， 不能理解为对本发明保护范围的限制， 该领域的技术熟练人员根据 上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整仍属本发明。
20、的保护范围。 0033 另外， 值得说明的是， 以下各实施例制备的材料的熔融指数是在 200、 载荷 2.26Kg 下测试 ； 拉伸强度、 断裂伸长率和杨氏模量是按 GB/T 1040-92 标准测试的 ； 缺口冲 击强度是按 GB/T 1843-94 标准测试。 0034 实施例 1 0035 将 50 份悬臂梁缺口冲击强度为 50kJ/m2、 熔融指数为 5g/10min 的嵌段共聚聚丙 烯， 10 份接枝率为 0.5的聚丙烯接枝马来酸酐， 2 份熔融指数为 2g/10min 的均聚聚丙烯， 0.01 份过氧化二异丙苯， 0.1 份抗氧剂 1010 一起混合均匀， 将混合好的物料从加料口加。
21、入 双螺杆挤出机中， 同时从螺杆熔融段的料筒壁上方玻纤入口处加入 40 份表面经硅烷偶联 剂处理且单丝直径为 6m 的玻璃纤维合股无捻粗纱， 并于 170 220下熔融挤出造粒即 可获得高性能的玻纤增强嵌段共聚聚丙烯复合材料。 经测试， 该材料的熔融指数(200， 载 荷 2.26Kg) 为 35g/10min， 拉伸强度为 89MPa， 断裂伸长率为 9， 杨氏模量为 5.3GPa， 缺口 冲击强度为 10kJ/m2。 0036 实施例 2 0037 将 80 份悬臂梁缺口冲击强度为 80kJ/m2、 熔融指数为 0.3g/10min 的无规共聚聚 丙烯， 5 份接枝率为 1的聚丙烯接枝马来。
22、酸酐， 5 份熔融指数为 10g/10min 的均聚聚丙烯， 0.1份过氧化苯甲酰， 0.05份抗氧剂168一起混合均匀， 将混合好的物料从加料口加入双螺 杆挤出机中， 同时从螺杆熔融段的料筒壁上方玻纤入口处加入 10 份表面经硅烷偶联剂处 理且单丝直径为17m的玻璃纤维合股无捻粗纱， 并于170220下熔融挤出造粒即可获 说 明 书 CN 102181100 B 5 4/4 页 6 得高性能的玻纤增强嵌段共聚聚丙烯复合材料。经测试， 该材料的熔融指数 (200， 载荷 2.26Kg) 为 21g/10min， 拉伸强度为 49MPa， 断裂伸长率为 35， 杨氏模量为 2.3GPa， 缺口冲。
23、 击强度为 33kJ/m2。 0038 实施例 3 0039 将 60 份悬臂梁缺口冲击强度为 60kJ/m2、 熔融指数为 3g/10min 的无规共聚聚丙 烯， 7 份接枝率为 0.8的聚丙烯接枝马来酸酐， 8 份熔融指数为 8g/10min 的均聚聚丙烯， 0.05份过氧化苯甲酰， 0.1份按11比例混合的抗氧剂168与抗氧剂1010一起混合均匀， 将混合好的物料从加料口加入双螺杆挤出机中， 同时从螺杆熔融段的料筒壁上方玻纤入口 处加入 20 份表面经硅烷偶联剂处理且单丝直径为 10m 的玻璃纤维合股无捻粗纱， 并于 170 220下熔融挤出造粒即可获得高性能的玻纤增强嵌段共聚聚丙烯复合。
24、材料。经测 试， 该材料的熔融指数 (200， 载荷 2.26Kg) 为 18g/10min， 拉伸强度为 63MPa， 断裂伸长率 为 22， 杨氏模量为 3.5GPa， 缺口冲击强度为 24kJ/m2。 0040 实施例 4 0041 将 70 份悬臂梁缺口冲击强度为 70kJ/m2、 熔融指数为 2g/10min 的嵌段共聚聚丙 烯， 6 份接枝率为 0.7的聚丙烯接枝马来酸酐， 10 份熔融指数为 5g/10min 的均聚聚丙烯， 0.06份过氧化苯甲酰， 0.3份按21比例混合的抗氧剂168与抗氧剂1010一起混合均匀， 将混合好的物料从加料口加入双螺杆挤出机中， 同时从螺杆熔融段的。
25、料筒壁上方玻纤入口 处加入 30 份表面经硅烷偶联剂处理且单丝直径为 15m 的玻璃纤维合股无捻粗纱， 并于 170 220下熔融挤出造粒即可获得高性能的玻纤增强嵌段共聚聚丙烯复合材料。经测 试， 该材料的熔融指数 (200， 载荷 2.26Kg) 为 28g/10min， 拉伸强度为 77MPa， 断裂伸长率 为 18， 杨氏模量为 4.0GPa， 缺口冲击强度为 20kJ/m2。 0042 实施例 5 0043 将50份悬臂梁缺口冲击强度为90kJ/m2、 熔融指数为0.3g/10min的嵌段共聚聚丙 烯， 7 份接枝率为 0.9的聚丙烯接枝马来酸酐， 5 份熔融指数为 8g/10min 。
26、的均聚聚丙烯， 0.08 份过氧化二异丙苯， 0.2 份按 1 2 比例混合的抗氧剂 168 与抗氧剂 1010 一起混合均 匀， 将混合好的物料从加料口加入双螺杆挤出机中， 同时从螺杆熔融段的料筒壁上方玻纤 入口处加入 10 份表面经硅烷偶联剂处理且单丝直径为 9m 的玻璃纤维合股无捻粗纱， 并 于 170 220下熔融挤出造粒即可获得高性能的玻纤增强嵌段共聚聚丙烯复合材料。经 测试， 该材料的熔融指数 (200， 载荷 2.26Kg) 为 21g/10min， 拉伸强度为 52MPa， 断裂伸长 率为 18， 杨氏模量为 2.8GPa， 缺口冲击强度为 23kJ/m2。 0044 表 本发明所制备的玻纤增强复合材料与 ABS 性能对比 0045 说 明 书 CN 102181100 B 6 。