基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及塑胶原料领域，具体涉及一种基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料及其制备方法，基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，包括以下重量份数的组分，PP 60‑80份；玄武岩纤维12‑20份；主抗氧剂3‑6份；辅抗氧剂1‑3份；偶联剂1‑4份；相容剂1‑4份；阻燃剂2‑5份；阻燃协效剂1‑3份；光稳定剂0‑2份；耐热剂0‑2份；增塑剂0‑2份。本发明专利技术机械强度好、耐热性强、耐寒性强、耐候性好、不易老化、使用寿命长。

Basalt fiber reinforced high weather resistant PP composite material and preparation method thereof

The present invention relates to the field of plastic raw materials, in particular to a high resistance of PP composite material and preparation method of basalt fiber reinforced based on high resistance PP of basalt fiber reinforced composites based on weight comprises the following components, PP 60 80 basalt fiber; 12 20 main; antioxidant 3 6; 1 secondary antioxidant coupling agent 1 3; 4; 1 compatibilizer 4; 2 5 flame retardant; flame retardant synergistic agent 1 3; light stabilizer 0 2; 0 heat resisting agent 2; plasticizer 0 2. The invention has the advantages of good mechanical strength, strong heat resistance, strong cold resistance, good weather resistance, aging resistance and long service life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及塑胶原料领域，特别是涉及基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯，英文缩写为PP，是继聚乙烯(PE)之后的又一个重要的塑料品种，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，具有相对密度小、力学性能好、化学性能好、电绝缘性好、透明性好等优良特性，广泛用于工业生产中，如汽车工业。在汽车工业中，汽车座椅加工多用改性聚丙烯，其具有成型加工性好，质量轻等优点。但一方面，PP抗冲击性能较差，无法满足当代社会中汽车座椅对机械强度的要求，第二方面，PP耐寒性差，耐候性也不好，高温则刚性不足。但当受到光照、冷热、风雨等影响时，采用PP生产的汽车座椅会出现老化现象，如泛黄、失去光泽、表面龟裂，力学性能大幅度下降等，造成汽车座椅使用寿命短。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种机械强度好、耐热性强、耐寒性强、耐候性好、不易老化、使用寿命长的基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料。本专利技术所采用的技术方案是：基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，包括以下重量份数的组分，PP60-80份；玄武岩纤维12-20份；主抗氧剂3-6份；辅抗氧剂1-3份；偶联剂1-4份；相容剂1-4份；阻燃剂2-5份；阻燃协效剂1-3份；光稳定剂0-2份；耐热剂0-2份；增塑剂0-2份。对上述技术方案的进一步改进为，所述玄武岩纤维为长径比为1500的连续纤维。对上述技术方案的进一步改进为，所述偶联剂为环氧树脂E51和脂环族环氧复配上浆得到的KH-550；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、环氧油酸丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或磷酸三甲苯酯中的一种或多种。对上述技术方案的进一步改进为，所述主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯。对上述技术方案的进一步改进为，所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物。对上述技术方案的进一步改进为，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷如4010、溴化环氧如CXB-714C和聚合型阻燃剂FR-Emerald1000中的一种或几种的混合物；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、无机粉体和超高分子量聚硅氧烷组成的复配物，该复配物中三氧化二锑的重量百分含量为20-80％。对上述技术方案的进一步改进为，包括以下重量份数的组分，PP70份；玄武岩纤维14份；主抗氧剂3.5份；辅抗氧剂1.5份；偶联剂2份；相容剂2份；阻燃剂3份；阻燃协效剂1.5份；光稳定剂0.5份；耐热剂1份；增塑剂1份。基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料的制备方法，包括以下步骤，a.取配方量的PP、玄武岩纤维、主抗氧剂3.5份、辅抗氧剂1.5份、偶联剂2份、相容剂2份、阻燃剂3份、阻燃协效剂1.5份、光稳定剂0.5份、耐热剂1份、增塑剂1份，混合均匀；b.将步骤a中的各组分导入螺杆挤出机内进行挤出得到料条；c.对料条进行水冷、风干处理；d.取步骤c中冷却干燥的料条进行切粒。对上述技术方案的进一步改进为，步骤b中，螺杆挤出机的螺筒温度为，一区180-190℃，二区185-195℃，三区185-195℃，四区185-195℃，机头190-200℃，螺杆转速为160r/m-180r/m本专利技术的有益效果为：1、一方面，由于本专利技术中增加了玄武岩纤维，玄武岩纤维是一种高强、高模的无机矿物纤维，具有耐高温，耐腐蚀等性能优秀，是一种绿色无污染的理想材料，并且，玄武岩纤维抗拉强度突出，玄武岩纤维来能显著增大PP的抗拉强度，制备的复合材料弯曲强度高、拉伸强度高、冲击强度好，在高温等情况下也能表现出突出的机械强度；第二方面，本专利技术中各种助剂的加入，能提高复合材料的耐热性、耐寒性、耐候性，改善复合材料的抗老化性，从而提高复合材料的使用寿命。2、玄武岩纤维为长径比为1500的连续纤维，在复合材料中，采用连续纤维，使得玄武岩纤维最小保留尺度较大，分散均匀，并且在复合材料内部，连续玄武岩纤维可形成纤维互相缠绕的三维网络结构，使得纤维增强效应更加明显，进一步有利于提高复合材料的强度。另外，纤维端部的应力集中点也是裂纹引发点，容易造成应力开裂，从而造成韧性下降。由于连续纤维复合材料样品中的纤维最小保留长度较长，端部数量则会显著减少，从而保持有较好的冲击性能。3、偶联剂为环氧树脂E51和脂环族环氧复配上浆得到的KH-550，由于玄武岩纤维模量较高，PP把玄武岩纤维粘接起来后作为一个整体来承受载荷，如玄武岩纤维和PP树脂的界面粘接强度不高，则复合材料的强度增强不明显，因此，本专利技术中加入了偶联剂，通过偶联剂提高玄武岩纤维和PP树脂之间的粘接强度，有利于提高复合材料整体的抗拉强度。本专利技术中偶联剂选用环氧树脂E51和脂环族环氧复配上浆得到的KH-550，KH-550水解反应后的基团能与玄武岩纤维表面吸水后生产的羟基稳定结合，也能与PP树脂结合，从而有效提高玄武岩纤维PP树脂的界面结合力，进一步有利于提高复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度，从而改善复合材料整体的机械强度。4、增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、环氧油酸丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或磷酸三甲苯酯中的一种或多种。增塑剂能改善在成型加工时树脂的流动性，并使制品具有柔韧性，增加树脂的可塑性，改善在成型加工时树脂的流动性，并使树脂在较低温度时也具有一定的流动性和柔韧性，提高树脂的脆化温度，从而提高复合材料的耐寒性。5、主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯。由于聚丙烯老化是由于热的影响，引发一系列化学反应，使材料分子结构发生变化，分子量下降，聚丙烯氧化反应的机理为，链引发-链增长-链支化-链终止。在聚丙烯制品使用过程中，由于机械应力和热的作用,碳-氢或碳-碳键均裂会形成大分子烷基自由基,高分子与氧气的直接作用也导致形成自由基。然而,无论链引发阶段如何,只要氧存在,所形成的自由基就会与氧反应形成氢过氧化物,氢过氧化物对氧化反应有自动催化作用,进行自动氧化。因此，要改善聚丙烯的抗老化性能，必须及时清除聚丙烯老化过程中形成的各种自由基和氢过氧化物，从而阻止聚合物自动氧化反应的进行。本专利技术中含有主抗氧剂和辅抗氧剂，通过主抗氧化剂和辅抗氧剂的协同作用，阻止聚丙烯链引发-链增长-链支化-链终止等一系列氧化反应的正常进行。本专利技术中，主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种，主抗氧剂是作用于以氧原子为中心的自由基，终止链终止反应的继续进行，从而阻止自由基和氢过氧化物的生成；辅抗氧剂为预防性抗氧剂，其功能是分解氢过氧化物而不生成自由基，阻止链支化反应的进行，从而阻止聚丙烯氧化反应的顺利进行。6、相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物，相容剂能与PP中的极性基团反应，提高PP和玄武岩纤维的粘接强度，进一步有利于提高复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度。7、阻燃剂为十溴二苯乙烷如4010、溴化环氧如CXB-714C和聚合型阻燃剂FR-Emerald1000中的一种或几种的混合物；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、无机粉体和超高分子量聚硅氧烷组成的复配物，该复配物中三氧化二锑的重量百分含量为20-80％。一方面，本专利技术所选的阻燃剂阻燃效果好、耐高温，能提高本专利技术的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分，PP 60‑80份；玄武岩纤维12‑20份；主抗氧剂3‑6份；辅抗氧剂1‑3份；偶联剂1‑4份；相容剂1‑4份；阻燃剂2‑5份；阻燃协效剂1‑3份；光稳定剂0‑2份；耐热剂0‑2份；增塑剂0‑2份。

【技术特征摘要】
1.基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分，PP60-80份；玄武岩纤维12-20份；主抗氧剂3-6份；辅抗氧剂1-3份；偶联剂1-4份；相容剂1-4份；阻燃剂2-5份；阻燃协效剂1-3份；光稳定剂0-2份；耐热剂0-2份；增塑剂0-2份。2.根据权利要求1所述的基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维为长径比为1500的连续纤维。3.根据权利要求2所述的基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：所述偶联剂为环氧树脂E51和脂环族环氧复配上浆得到的KH-550；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、环氧油酸丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或磷酸三甲苯酯中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：所述主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯。5.根据权利要求4所述的基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物。6.根据权利要求5所述的基于玄武岩纤维增强的高耐候性PP复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷如4010...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海勇，叶海军，张宏伟，
申请(专利权)人：东莞市基一核材有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44