一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
【专利说明】-种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙婦复合材料及其 制备方法
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技术领域
[0002] 本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙 帰复合材料及其制备方法。
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【背景技术】
[0004] 连续纤维增强的聚丙帰材料作为一种通用工程塑料，它具有高强度、高刚度、刚冲 击强度、低密度、低翅曲蠕变性、抗动态疲劳性能优异的性能，因其性价比高，广泛应用于汽 车、家电等结构零部件；目前不仅应用在汽车外部结构部件，如发动机罩盖、前端支架等，而 且因为其优异的力学性能和高的性价比，也开始广泛应用在汽车内饰部件，如内护板、仪表 板、安全气囊壳体等部件。送些部件注塑成型后还要粘附聚氨醋泡沫层，W增加汽车的安全 性和乘客的舒适感，然而聚丙帰是一种典型的非极性结晶高分子材料，其表面能较低，表面 附着力非常差，零部件厂家为增加聚丙帰内饰件的表面附着力，必须额外增加表面处理的 工艺。
[0005] 如何采用简单的加工方法，使聚丙帰表面具有较为持久的功能改性效果，一直是 国内外研究的热点。目前对聚丙帰表面改性的主要方法有；化学氧化处理法、等离子体处理 法、火焰及热处理法、电晕处理法、接枝共聚法W及共混改性法等。
[0006] 其中，热处理的方法已成为大多数的零部件厂家用来提高聚丙帰制件表面张力的 预处理方法，但是在实际生产中，由于火焰温度不宜控制，极易产生变色或者变形，最终导 致难W装配，从而造成了成品损失。此外火焰处理的过程既耗能又费时费力，致使生产效率 明显降低。
[0007] 为了提高聚丙帰的表面张力，改善制件的表面附着力，中国专利CN102532696A 公开了一种聚丙帰复合材料，其是通过添加 PA/PP接枝物，改善聚丙帰材料的表面张力， 但是该专利中所用到的PA/PP接枝物的接枝率比较低，市场化的成本较高。中国专利 CN101638535A公开的改性聚丙帰塑胶涂料W及生产工艺，采用聚丙帰与己帰/醋酸己帰醋 共聚物、氯化聚丙帰树脂、附着力树脂等混合，制备具有良好附着力的聚丙帰材料，但是聚 丙帰的用量太少，无法发挥聚丙帰廉价的优势，而造成生产成本高。而目前对于改善连续玻 纤增强聚丙帰体系的表面张力的暂无资料报道。
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【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于为了克服现有技术的缺陷，而提供一种高表面张力的连续玻璃 纤维增强聚丙帰复合材料材料及其制备方法，在使用该材料注塑的制件时，就不必对零部 件进行预处理工艺，从而达到提高加工效率，降低加工成本，减少不良品。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙帰复合材料，由W下组分按重量份制备而 成： 聚丙帰 40~65份， 功能聚丙帰共聚物 2~5份， 连续玻璃纤维 30~50份， 偶联剂 0. 5~1份， 主抗氧剂 0. 1~0. 5份， 辅助抗氧剂 0. 2~0. 8份， 润滑剂 0. 5~1份， 相容剂 0. 5~5份， 所述的功能聚丙帰共聚物为聚丙帰/聚己帰基化咯焼丽嵌段共聚物，其烙指在 23(TC /2. 1服g条件下为26~80g/10min ;所述功能聚丙帰共聚物中的聚己帰基化咯焼丽质 量百分含量为60~80〇/〇。
[0011] 进一步，所述的聚丙帰选自均聚聚丙帰或共聚聚丙帰中的一种或者两种，其烙指 在 230°C /2. 1 服g 条件为 26~350g/10min〇
[0012] 所述的连续玻璃纤维选自连续无碱玻璃纤维，其直径为10~22 μ m、线密度为 1000~4800tex。
[0013] 所述的偶联剂为Y-氨丙基Η己氧基娃焼（K册50)或Y-2, 3环氧丙氧-丙基Η 甲氧基娃焼（Κ册60);优选为Υ-氨丙基Η己氧基娃焼（Κ册50)。
[0014] 所述的主抗氧剂选自四[甲基-目-(3,5-二叔了基-4-居基苯基）丙酸醋] 季戊四醇醋（1010)、目-(3, 5-二叔了基-4-居基苯基）丙酸正十八碳醇醋（1076)或 Ν，Ν'-双-(3-化5-二叔了基-4-居基苯基）丙醜基）己二胺（1098);优选为四[甲 基-目-(3, 5-二叔了基-4-居基苯基）丙酸醋]季戊四醇醋(简称抗氧剂1010); 所述的辅助抗氧剂选自Η巧.4-二叔了基苯基]亚磯酸醋（168)或二亚磯酸季戊四醇 二硬脂醇醋（618)，优选为Η [2. 4-二叔了基苯基]亚磯酸醋(简称抗氧剂168)。
[0015] 所述的润滑剂选自己撑双硬脂醜胺、硬脂酸巧、聚己帰蜡或季戊四醇硬脂酸脂中 的至少一种。
[0016] 所述的相容剂为马来酸酢接枝聚丙帰，其接枝率为0. 1~10%、烙指在 230°C /2. 16Kg 条件下为 60~220g/10min〇
[0017] 本发明的另一个目的是提供上述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙帰复合材 料的制备方法，包含W下步骤： (1)制备功能聚丙帰共聚物 a. 双端基聚丙帰的合成；将等规聚丙帰加入过量的浓硝酸中，加热到100~12(TC进行 回流反应4~6h，然后对反应液冷却过滤后分别用水、丙丽冲洗至抑值为5. 8~6. 2,除尽残余 硝酸后干燥得双端基聚丙帰； b. 端居基聚己帰基化咯焼丽的合成；W N-己帰基化咯焼丽为单体，水作溶剂，过氧 化氨为引发剂，浓氨水为活性剂，将上述物料在氮气保护下升温至60~8(TC进行聚合反应 2~4h，反应结束后用丙丽沉淀，并对沉淀物进行干燥得端居基聚己帰基化咯焼丽； C.功能聚丙帰共聚物的合成；将双端基聚丙帰和聚己帰基化咯焼丽按质量比为1.6 : 2. 0~11. 0溶解在环己丽中，然后加入2-氯-1-甲基贿代化巧和Η己胺，所述双端基聚丙 帰、2-氯-1-甲基贿代化巧和Η己胺Η者之间的质量比为1. 6 ;0. 25~0. 5 ;0. 1~0. 5 ;升温至 110~13(TC反应8~12h后进行冷却至室温，然后过滤、真空干燥得到功能聚丙帰共聚物； (2) 混合物料 按配比将聚丙帰、功能聚丙帰共聚物、偶联剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂、相容剂， 依次加入到高混机中，于40~6(TC混合3-5分钟； (3) 制备聚丙帰复合材料 将步骤（2)中混合物料通过双螺杆挤出机烙融塑化注入到与双螺杆挤出机机头相连接 的浸溃模具中，然后将连续玻璃纤维在牵引机的作用下牵引进入浸溃模具中并与烙融混合 物料进行浸溃分散，最后切粒成长度为粒径为2. 5~3. 5mm的聚丙帰复合材料。
[001引进一步，所述的双螺杆挤出机的螺杆直径20~65mm、螺杆的长径比为40 ;1，双螺杆 挤出机的混合烙融温度设定为；第一段160~18(TC，第二段180~19(TC，第Η段190~20(TC， 第四段200~210°C，第五段210~220°C，烙体温度205~215°C，机头温度215~225°C ; 所述的浸溃模具的温度为220~23(TC ; 所述复合材料中连续玻璃纤维的含量是通过定型口模的尺寸来调整的，所述定型口模 为的直径为2. 0mm~3. 5mm。
[0019] 切粒可通过调整切粒机的切刀转速，使制备得到的聚丙帰复合材料的切成长度为 粒径为2. 5~3. 5mm的颗粒状。
[0020] 本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果： 1、本发明通过添加自制的功能聚丙帰共聚物作为高分子表面活性剂，可W明显提高连 续玻纤增强聚丙帰材料的表面张力，改善聚丙帰树脂和玻纤的界面相容性，从而使制成的 零部件表面附着力增大而不需要粘附前对零部件表面进行预处理，送是因为功能聚丙帰共 聚物中的共混改性的聚己帰基化咯焼丽基团具有较强的极性和稳定的，同时双端基聚丙帰 与聚丙帰树脂具有良好的相容性。
[0021] 2、本发明采用烙融浸溃工艺制备连续玻璃纤维增强聚丙帰树脂，制得粒料长度为 由于该工艺中玻纤没有受到双螺杆的剪切作用，纤维保留长度与粒料等长，其中 玻璃纤维在聚丙帰中沿切粒方向有序排列，长径比远远大于普通短纤增强材料，连续纤维 在成型制件中可W形成Η维网络结构，从而使得材料同时具备优异的刚性、冲击初性和良 好的耐热温度，特别是具有优异的低温冲击性能。
[0022] 3、本发明操作简单、生产效率高、产品中玻纤含量容易控制，同时还保留了连续纤 维增强聚丙帰优异的力学性能和良好的耐热性能。
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【具体实施方式】
[0024] W下结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
[0025] 1、功能聚丙帰共聚物的制备： 1)双端基聚丙帰的合成；在2化反应蓋中加入1. OKg等规聚丙帰和4.化浓硝酸，加热 到 110°c回流反应4h，冷却过滤后分别用水、丙丽冲洗至pH值为6,除尽残余硝酸，干燥得双 端基聚丙帰； 2) 端居基聚己帰基化咯焼丽的合成；W化的N-己帰基化咯焼丽为单体，2化水作溶 剂，0.化过氧化氨(质量浓度为30%)为引发剂，0.化浓氨水(体积浓度为25%)为活性剂，将 上述物料加到50L的反应蓋中，在氮气保护下升温至7(TC进行聚合反应化，反应结束后用 丙丽沉淀，于5(TC真空干燥24h得端居基聚己帰基化咯焼丽； 3) 功能聚丙帰共聚物的合成；将1. 6Kg合成的双端基聚丙帰和8. OKg端居基聚己帰基 化咯焼丽溶解在1化环己丽中，加入到50L的反应蓋中，再加入0. 3Kg的2-氯-1-甲基贿 代化巧和0. 24Kg的Η己胺，升温至12(TC反应lOh，冷却至室温后过滤、真空干燥得到功能 聚丙帰共聚物； 所述等规聚丙帰为扬子石化的等规聚丙帰PP F401，等规度96%，融指3. 5g/10min (测 试条件；230度，2. 1服g); 所述浓硝酸为市售质量分数65%的硝酸溶液； 所述丙丽、N-己帰基化咯焼丽、30%的过氧化氨溶液、25%的浓氨水溶液、环己丽、 2-氯-1-甲基贿代化巧、Η己胺均为市售试剂； 2、高表面张力的连续玻纤增强聚丙帰材料的制备，包括W下步骤： 1)按配比将聚丙帰、功能聚丙帰共聚物、偶联剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂、相容 剂，依次加入到高混机中，于40~6(TC混合3-5分钟； (3)制备聚丙帰复合材料 将步骤（2)中混合物料通过双螺杆挤出机烙融塑化注入到与双螺杆挤出机机头相连接 的浸溃模具中，然后将连续玻璃纤维在牵引机的作用下牵引进入浸溃模具中并与烙融的混 合物料行浸溃分散，最后切粒成长度为粒径为2. 5~3. 5mm的聚丙帰复合材料。