玻璃纤维增强聚丙烯树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供便宜的玻璃纤维增强聚丙烯树脂及其制备方法。从双螺杆挤出机主供给口处供应不含抗氧剂的聚丙烯和相对于聚丙烯为０．２重量％的羧酸、少量过氧化物，从挤出机下流的第二供给处强制供应切碎玻璃纤维。必要时在加入玻璃纤维的同时适当加入抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂、着色剂。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及廉价且机械强度优良的玻璃纤维增强聚丙烯树脂及其制造方法。由于玻璃纤维增强聚丙烯树脂是机械强度、耐热性、成型性等优良而且廉价的材料，所以用于各种工业零件等。特别是由于玻璃纤维的增强，提高了强度、刚性等机械性能，所以期望其用途可以扩大到所谓工程塑料所使用的范围。可是，短纤维玻璃纤维增强的聚丙烯的基本问题在于即使用有机硅烷偶合剂表面处理，玻璃纤维与聚丙烯几乎也没有粘着性，所以稍微施加一点外力，聚丙烯与玻璃纤维的接触表面就会剥离开，不能发挥传导力的作用。为此，在聚丙烯中引入羧基等极性基团改性聚丙烯。这种改性聚丙烯一般是在熔融状态下使聚丙烯与马来酸酐反应的方法制造的，并且将由此得到的用0.4-10重量％马来酸酐改性的聚丙烯与含有0.05-0.2重量％马来酸酐的聚丙烯进行混合，再加入玻璃纤维进行挤出，制得玻璃纤维增强的聚丙烯复合物。另外，作为此情况下提高强度原理是因为如图2所示，充分改性的聚丙烯分子22相(层)与玻璃纤维21化学结合并包围玻璃纤维21，而且，未改性聚丙烯分子23相一部分在周围相容，并包围其周围，由此可以得到聚丙烯与玻璃纤维良好的表面粘着性。但是以这种方法制得的玻璃纤维增强聚丙烯的机械强度还是不充分的。为了使羧酸等充分进行接枝反应，也要求延长必要的反应时间，为了制造这样的聚丙烯，必须采用溶液法进行反应，为了制造酸改性聚丙烯还必须特意使用专用的双螺杆挤出机。更进一步，由于使用由其它工艺特意制造的但产量小的改性聚丙烯，必定会使成本提高。另外，由于接枝反应使聚丙烯主链断裂，造成分子量变低，这使复合物的强度下降。再者，改性聚丙烯由于无论如何也要在高温状态下造粒而暴露于空气中，这使制品稍稍改变颜色。为此，希望开发一种不仅是机械强度优良而且在价格和美观方面也优良的玻璃纤维增强的聚丙烯及其制造方法。本申请的专利技术者们，为解决上述课题进行了锐意的研究，发现了以下事实，以此完成了本专利技术。首先第一步，即使不将充分改性的聚丙烯混入未改性聚丙烯中，只要整体的改性程度相同，使用均匀改性聚丙烯的玻璃纤维增强的效果也就相同。可以认为作为这种理由是因为由于改性度大的聚丙烯与玻璃纤维牢固粘附，所以妨碍了其分子的运动，此界面层变脆，而且在与未改性聚丙烯层之间处产性应力集中，但是在整体均一改性时，如上述这种现象不会发生。其次，据此如果用0.05-1.0重量％，优选0.05-0.5重量％，更优选0.1-0.2重量％的羧酸和二羧酸使聚丙烯全部均匀改性的话，使用常规挤出机就可以制造。第二步，即使使用现有挤出机进行酸改性，也不能制造出具有接枝效率低，高附着性效果的改性的聚丙烯，其原因之一就是，聚丙烯颗粒由于多年氧化及在高温加工时和在高温下使用时被氧化，因此为了防止氧化变质应使其含有抗氧剂。由于此种抗氧剂的作用，显著延迟并抑制由于过氧化物引发的聚丙烯自由基聚合。然而在本专利技术中，不需要高浓度地改性，为了使聚丙烯低浓度全部均匀改性，即使存在抗氧剂，具体地说含有0.05-0.1％抗氧剂也可以进行充分达到目的的酸改性。因而与配合使用现有技术中高浓度改性的聚丙烯的玻璃纤维增强制品相比较，能够低价格地制造优良的制品。具体内容如下在权利要求1记载的专利技术中使用在第一段中配置的捏合型和/或圆盘型混炼结构，在第二段中配置圆盘型混炼结构的双螺杆挤出机的玻璃纤维增强聚丙烯树脂的制造方法，其特征在于具有以下二个步骤从上流主给料口处加入聚丙烯，同时加入相对于上述聚丙烯的0.05-1.0重量％的羧酸或二羧酸或者其酸酐，0.01-0.5重量％的有机过氧化物的制造改性聚丙烯原料供应步骤，及从下流第二给料口加入切碎玻璃纤维的玻璃纤维供给步骤由于上述构成，使用在第一段配置捏合和或圆盘型混炼机构，在第二段配置圆盘型混炼机构的双螺杆挤出机，能够制造玻璃纤维增强的聚丙烯。在这种情况下用聚丙烯重量的0.05-1.0重量％，优选0.05-0.5重量％，更优选0.1-0.2重量％的羧酸等对聚丙烯进行均匀改性，就能得到与玻璃纤维的良好界面粘着性。接着，可从挤出机下流侧的第二给料口强制供给切碎玻璃纤维。在此基础上能使改性聚丙烯与玻璃纤维在挤出机下流侧处均匀混合，由于使羧酸全部消耗于聚丙烯的改性，所以在玻璃纤维增强聚丙烯以后的加工工艺和成型品使用方面没有坏的影响。同时玻璃纤维也没有因过度混合而产生损伤。在权利要求2记载的专利技术中，权利要求2的专利技术中使用的聚丙烯不含有抗氧剂，或者其含量不使聚丙烯氧化反应受到有机过氧化物的影响，即最多只含有0.1重量％，优选小于0.05重量％抗氧剂。根据上述构成，尽管是在挤出机内，聚丙烯改性也良好。在权利要求3的专利技术中，在权利要求2或3专利技术中使用的羧酸等是马来酸或马来酸酐。根据上述构成，由于使用了便宜并且改性作用优良的马来酸，所以进一步降低了成本和提高了性能。在权利要求4记载的专利技术中，其特征在于具有在权利要求1至3的专利技术中，更进一步在从上述第二给料口处加入切碎玻璃纤维的时候，同时适宜加入防止长期氧化和在高温使用时氧化的抗氧剂，其他光稳定剂、润滑剂、脱模剂、着色剂等添加剂的添加剂供给步骤。根据上述构成，在改性结束并且没有游离羧酸等的改性聚丙烯中，与玻璃纤维一起同时添加提高玻璃纤维增强聚丙烯的各种性能的添加剂。羧酸对于添加剂无坏的影响。权利要求5记载的专利技术是由0.05-1.0重量％，优选0.05-0.5重量％，更优选0.1-0.2重量％的羧酸或二羧酸或者其酸酐均匀改性的玻璃纤维增强聚丙烯。由于上述构成，能使得聚丙烯与玻璃纤维有良好的界面粘着性/而且在该界面上不产生应力集中，所以就能得到优良强度的玻璃纤维增强聚丙烯。以下说明本专利技术的实施状态。首先说明挤出机。在本专利技术的方法中使用二段型双螺杆挤出机。该挤出机有各种形态，最合适的是，整体的L/D在30以上，而且第一段的L/D在20以上，其中至少5以上由捏合区间构成，另外第二段的L/D在10以上，其中至少5以上由圆盘型的分散型区间构成。附图说明图1是表示其概略结构的一个例子。为了使接枝反应稳定进行，优选用氮等惰性气体置换机筒内的空气，为此配置一些设备，由于这是众所周知的技术所以不用图表示。同样，在第二段的后半部处设置通风孔，以及在减压下吸收除去的水分和气体的设备，同样未在图中表示。给第一段供应的聚丙烯，改性聚丙烯混合物和给第二段供应的玻璃纤维的比率，根据复合物的目的，可以在80/20至40/60范围任意选择。另外，同样在第二段后半部处设置通风孔，以及为更好地在减压下吸收除去水分和气体所需的设备，同样也在图中被省略。下面说明原料。作为聚丙烯，根据最终制品的使用目的可以使用均聚物、嵌段聚合物中的任何一种聚合物。即，在希望提高抗张强度和刚性的时候，使用均聚物；另一方面需要耐冲击性时，优选使用嵌段聚合物。在本专利技术中，作为聚丙烯的形态可以是颗粒状的，但是粒径在1mm以内的粒状聚丙烯是最优选的。作为这样的聚丙烯，颗粒状平均粒度为0.6-0.7mm的材料在市场上有销售，这是最优选的，但是，本专利技术并不限于此。另外，也可以使用聚合后未成为颗粒状的产品，但由于其中粒径在100μ以下的微粒子含量多，所以不仅易于产生粉尘，操作环境不理想，而且也有粉尘爆炸的危险。对于这样的原料，优选添加适当的湿润剂。作为这样的湿润剂，有烷基萘磺酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃纤维增强聚丙烯树脂的制造方法，该方法使用在第一段中配置捏合型和／或圆盘型混炼结构在第二段中配置园盘型混炼结构的双螺杆挤出机制造玻璃纤维增强聚丙烯，其特征在于具有以下两个步骤：从上流主给料口处加入聚丙烯，同时加入相对于上述聚丙烯０．０５－１．０重量％的羧酸或二羧酸或者其酸酐，０．０１－０．５重量％的有机过氧化物，提供制造改性聚丙烯原料的步骤；及从下流第二给料口加入切碎玻璃纤维的提供玻璃纤维的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森胁毅，阪口俊春，
申请(专利权)人：岸本产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]