一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚丙烯复合材料。按重量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂35‑90份；玄武岩纤维8‑35份；耐划伤剂0.1‑5份;偶联剂0.5‑5份；相容剂0.2‑5份。所述的玄武岩纤维选自无捻连续玄武岩纤维或短切玄武岩纤维中的至少一种；所述的无捻连续玄武岩纤维选自1200‑2400tex的无捻连续玄武岩纤维；所述的玄武岩短切纤维长度选自0.2‑10mm的玄武岩短切纤维。优选的，所述的玄武岩纤维为1.0‑3.0mol/L浓度醋酸预处理1‑3h后的玄武岩纤维。本发明专利技术的改性聚丙烯复合材料具有成本低廉、优良的热变形温度、拉伸强度、弯曲模量、耐湿热老化性能和耐划伤性能的聚丙烯复合材料，满足车用改性聚丙烯复合材料的要求。

Modified polypropylene composite material and preparation method thereof

The invention discloses a modified polypropylene composite material. According to the weight, it includes the following components: 35 polypropylene resin, 90 parts, 8 basalt fibers, 35 parts, 5 scratches resistant, 0.5 coupling 5, 0.2 compatibilizer 5 copies. The Xuan Wuyan fiber is selected from at least one of the twisting continuous Xuan Wuyan fibers or short cut Xuan Wuyan fibers; the non twisting continuous Xuan Wuyan fiber is selected from the 1200 continuous twisted continuous Xuan Wuyan fiber, and the length of the Xuan Wuyan short cut fiber is selected from the Xuan Wuyan short cut fiber of 0.2 2400tex. It is preferable that the basalt fiber is a basalt fiber pretreated with 1 3.0mol/L 3h after 1 acetic acid concentration. The modified polypropylene composite material has low cost, excellent thermal deformation temperature, tensile strength, bending modulus, wet and hot aging properties and scratch resistance of polypropylene composite material, meet the requirements of the modified polypropylene composite material.

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料与技术，特别是涉及一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着汽车轻量化需求的不断提高，聚丙烯材料以其低比重、优异的力学性能、低成本、易加工等特性广泛应用于汽车零部件，包括保险杠、仪表盘、门板、立柱等。纤维增强复合材料以其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车、体育运动等领域。玄武岩纤维（BF）是由含二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料（火山岩矿）在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因而是一种绿色环保材料，已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。相比于传统塑料，纤维增强高分子材料可赋予其更高的力学性能和热变形温性能，进一步加快“以塑代钢”的趋势。相对于玻璃纤维，采用玄武岩纤维增强聚丙烯材料可进一步增加材料的拉伸强度、弯曲强度和模量、冲击强度等力学性能。但是，如要满足车用改性聚丙烯复合材料的要求，必须要同时具有优良的热变形温度、拉伸强度、弯曲模量、耐湿热老化性能、耐划伤性能等性能，在复杂严苛的环境下也能保持高强度。但是由于玄武岩纤维相比与玻璃纤维，其强度较高，加工困难。沿用玻璃纤维增强聚丙烯材料的方法来制备玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其性能不尽人意，不能发挥玄武岩纤维的最大价值。中国专利CN201310354642.7公开了一种制备方法，先将玄武岩纤维与偶联剂预处理，再粉碎成为玄武岩纤维细粉，再与聚丙烯、添加剂混合挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料。但是，通过该方法制备出的聚丙烯材料拉伸强度和弯曲模量、热变形温度、耐湿热老化性能、耐划伤性能都较低，无法满足车用材料在多种复杂环境下严苛的使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有成本低廉、优良的热变形温度、拉伸强度、弯曲模量、耐湿热老化性能、耐划伤性能的聚丙烯复合材料，满足车用改性聚丙烯复合材料的要求。本专利技术的另一个目的是提供制备该聚丙烯复合材料的方法。一种改性聚丙烯复合材料，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂35-90份；玄武岩纤维8-35份；耐划伤剂0.1-5份;偶联剂0.5-5份；相容剂0.2-5份。其中，所述的聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂中的至少一种。其中，所述的玄武岩纤维选自无捻连续玄武岩纤维或短切玄武岩纤维中的至少一种；所述的无捻连续玄武岩纤维选自线密度为1200-2400tex的无捻连续玄武岩纤维；所述的玄武岩短切纤维长度选自0.2-10mm的玄武岩短切纤维。优选的，所述的玄武岩纤维为1.0-3.0mol/L浓度醋酸预处理1-3h的玄武岩纤维。醋酸对玄武岩纤维的预处理方法：将玄武岩纤维浸泡在醋酸水溶液中一定时间，捞出，用水冲洗、干燥，得到醋酸预处理过后的玄武岩纤维。其中，所述的耐划伤剂选自脂肪酸酰胺类耐划伤剂、硅酮类耐划伤剂中的至少一种；其中，所述脂肪酸酰胺类耐划伤剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的复配共混物中的至少一种；所述硅酮类耐划伤剂选自聚硅氧烷。其中，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种；所述的偶联剂选自KR-41B、KH-550中的至少一种。其中，所述的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐。优选的，还包括0-2重量份的抗氧剂，所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、醇酯类抗氧剂中的至少一种；所述的抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）复配物、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）复配物、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双十二醇酯复配物中的至少一种，复配比为1:(1-3)。优选的，还包括0-5重量份的加工助剂；所述的加工助剂选自热稳定剂、光稳定剂、色粉中的至少一种。一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)将聚丙烯树脂、玄武岩纤维在烘箱中按100℃/2-4小时烘干后备用；b)将聚丙烯树脂、抗氧剂、相容剂、耐划伤剂以及加工助剂投入混合机中混合均匀；c）将混匀后的物料投入挤出机，偶联剂和玄武岩纤维通过侧喂进料，挤出螺杆长径比为40-48:1，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，得到改性聚丙烯复合材料。其中，所述的挤出机温度设置：1区80-120℃，2-5区180-200℃，其他区180-230℃，共12区，在2-4区加偶联剂，4-6区侧喂进短切玄武岩纤维或者6-9区从排气口主喂进无捻连续玄武岩纤维。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术使用玄武岩纤维改性聚丙烯复合物，改性后的聚丙烯复合物具有良好的耐划伤性能，并且具有成本低廉、优良的热变形温度、优良拉伸强度和弯曲模量、优良的耐湿热老化性能、优良耐划伤性的聚丙烯复合材料，满足车用改性聚丙烯复合材料的要求。进一步的，本专利技术通过用醋酸对玄武岩纤维进行预处理，进一步提升了各性能，特别是拉伸强度、弯曲模量、耐划伤性能、耐湿热老化性能。并且本专利技术开发的制备方法，能根据玄武岩纤维的长度来选择纤维进料区以及各区的温度，精细化了玄武岩纤维增强聚丙烯材料的制备方法，相比于普通工艺得到的玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其热变形温度、拉伸强度和弯曲模量、耐划伤性能、耐湿热老化性能提升幅度大。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术，以下实施例为本专利技术较能体现专利技术思路的实施方式，但是本专利技术的实施方式并不受下述实施例的限制。实施例与对比例实验所用的原料为以下原料，但不限于以下原料：聚丙烯：PPEP548RQ，共聚PP树脂，中沙（天津）石化有限公司；无捻连续纤维玄武岩纤维：CBF13-1200，线密度1200tex，浙江石金玄武岩纤维股份有限公司；短切玄武岩纤维：BFCS-13-6，短切长度6.0mm，浙江石金玄武岩纤维股份有限公司；耐划伤剂：YBL-AUT-GZC01NC，硬脂基芥酸酰胺和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的复配共混物，金发科技股份有限公司；色粉：自制；抗氧剂：SONOX168，营口市风光化工有限公司；抗氧剂：SONOX1010，营口市风光化工有限公司；偶联剂：KR-41B，美国Kenrich石油化学公司；相容剂：CMG9801，聚丙烯接枝马来酸酐，佳易容相容剂江苏有限公司；醋酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。实施例1-6改性聚丙烯复合材料的制备及各性能测试：根据表1的配比，将聚丙烯树脂、玄武岩纤维在烘箱中按100℃/2-4小时烘干后备用；将聚丙烯树脂、抗氧剂、相容剂、耐划伤剂以及加工助剂投入混合机中混合均匀；将混匀后的物料投入挤出机，挤出机温度设置：1区80-120℃，2-5区180-200℃，其他区180-230℃，共12区；在2-4区加偶联剂，4-6区侧喂进短切玄武岩纤维或者6-9区从排气口主喂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂          35‑90份；玄武岩纤维          8‑35份；耐划伤剂            0.1‑5份;偶联剂              0.5‑5份；相容剂              0.2‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂35-90份；玄武岩纤维8-35份；耐划伤剂0.1-5份;偶联剂0.5-5份；相容剂0.2-5份。2.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的玄武岩纤维选自无捻连续玄武岩纤维或短切玄武岩纤维中的至少一种；所述的无捻连续玄武岩纤维选自线密度为1200-2400tex的无捻连续玄武岩纤维；所述的玄武岩短切纤维长度选自0.2-10mm的玄武岩短切纤维。4.根据权利要求3所述的一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的玄武岩纤维为1.0-3.0mol/L浓度醋酸预处理1-3h的玄武岩纤维。5.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的耐划伤剂选自脂肪酸酰胺类耐划伤剂、硅酮类耐划伤剂中的至少一种；所述脂肪酸酰胺类耐划伤剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的复配共混物中的至少一种；所述硅酮类耐划伤剂选自聚硅氧烷。6.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。7.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜杰，周英辉，程文超，余启生，陈瑶，李禹函，王传新，熊值，
申请(专利权)人：武汉金发科技有限公司，武汉金发科技企业技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42