本发明专利技术公开了一种聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料由改性玄武岩纤维、聚丙烯、相容剂、增韧剂、加工助剂和二氧化硅组成，通过对玄武岩纤维表面进行改性处理，增强了玄武岩纤维与聚丙烯基体的界面结合力；本发明专利技术还公开了一种聚丙烯复合材料的制备方法，通过挤出工艺和LFT纤维浸润制备工艺结合制备出纤维保留长度长的长玄武岩纤维聚丙烯复合材料，通过此方法制得的聚丙烯复合材料，其纤维长度为10~15mm，使得制得的聚丙烯复合材料的拉伸、弯曲以及冲击等综合性能均得到提高。
【技术实现步骤摘要】
一种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领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)，是由丙烯聚合而制得的一种用途广泛的高分子材料，通常为半透明无色固体，无臭无毒，由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，具有良好的力学性能、电性能、化学与物理机械性能，以及优异的成型加工性能。密度小，是最轻的通用塑料。但单纯的聚丙烯材料具有低温性能脆、表面能低、与填料相容性差等缺点，限制了聚丙烯的应用领域。玄武岩纤维因其对人体没有危害，能在土壤中降解，是一种绿色环保的矿物纤维。相对于传统的玻璃纤维以及碳纤维，玄武岩纤维的矿物源的获得已经受到了越来越广泛的关注，应用领域也逐步得到扩展。玄武岩纤维具有弹性模量高，耐热性能好，抗压缩强度和剪切强度高，还具有优异的声学阻力及隔离震动特性，是一种满足国民经济基础产业发展需求新的基础材料和高技术纤维。目前常见的玄武岩纤维增强聚丙烯的方法多是直接加入增强填料，通过挤出机侧喂挤出得到增强聚丙烯复合材料，但这种方式得到的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，其纤维保留长度短，只有0.2mm左右，导致其拉伸、弯曲以及冲击等综合性能均较差。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种聚丙烯复合材料，通过对玄武岩纤维表面改性处理，通过挤出工艺和LFT纤维浸润制备工艺相结合，制得的聚丙烯复合材料克服了现有技术中玄武岩纤维在聚丙烯材料中纤维保留长度短的问题。本专利技术为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种聚丙烯复合材料，由以下组分按重量份组成：进一步方案，所述的聚丙烯在230℃，2.16kg负载条件下的熔体流动速率为30～100g/10min。进一步方案，所述改性玄武岩纤维是将玄武岩纤维在酸溶液中浸泡处理，取出后烘干得到表面初步修饰的玄武岩纤维；然后将由环氧树脂、氧化石墨烯和硅烷偶联剂配制成的杂化浆料涂敷在表面初步修饰的玄武岩纤维上，晾干制得改性玄武岩纤维。优选的，所述的酸溶液为醋酸水溶液；所述的环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种；其中，所述醋酸水溶液的质量分数为2％～10％，玄武岩纤维在其中的浸泡时间为2～6小时；所述杂化浆料中各组分的质量比为环氧树脂：氧化石墨烯：硅烷偶联剂＝(98～88):(1～6):(1～6)。进一步方案，所述的相容剂为PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐中的至少一种；所述增韧剂为POE、PE中的至少一种；所述加工助剂为润滑剂和抗氧剂的混合助剂。优选的，所述的润滑剂为硬脂酸钙，其添加重量份为0.2～0.5份；所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种，其添加重量份为0.2～0.6份。进一步方案，所述的二氧化硅粒径为1～100μm。本专利技术的另一个目的是提供一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：按照配比将聚丙烯、相容剂、增韧剂、加工助剂和二氧化硅加入高混锅高混，然后通过挤出机挤出造粒成聚合物，导入浸润装置；同时将改性玄武岩纤维导入浸润装置，改性玄武岩纤维在浸润装置中与聚合物浸润包覆后，从浸润装置的圆孔口径中导出，经冷却风干、切粒，制得聚丙烯复合材料。优选的，所述浸润装置的加工温度为200～300℃，所述切粒的长度为10～15mm。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)对玄武岩纤维进行表面改性处理，增强玄武岩纤维与聚丙烯基体的界面结合力；首先通过醋酸水溶液对玄武岩纤维表面进行修饰，微观结构由光滑变得粗糙，有利于杂化浆料中的有机基体环氧树脂渗透在纤维表面，此外杂化浆料中的氧化石墨烯可提高材料强度；并利用硅烷偶联剂提高纤维与聚丙烯树脂基体之间的相容性，进一步提高材料强度。(2)将LFT纤维浸润制备工艺运用到玄武岩纤维改性聚丙烯材料中，使得纤维长度保留10～15mm，即纤维在聚烯烃基体中的保留长度较长，从而提高了制件的机械强度。具体实施方式下面结合具体的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例中的聚丙烯复合材料由以下组分按重量份组成：其中，聚丙烯熔体流动速率为60g/10min(负载条件230℃，2.16kg)，二氧化硅粒径为1μm，以上原料均为市售产品。具体制备步骤如下：(1)玄武岩纤维的改性：将玄武岩纤维在质量分数为2％的醋酸水溶液中浸泡处理3h，取出后烘干得到表面初步修饰的玄武岩纤维；将质量比为缩水甘油醚类环氧树脂：氧化石墨烯：KH550＝96:2:2配制成的杂化浆料涂敷在表面初步修饰的玄武岩纤维上，晾干制得改性玄武岩纤维；(2)聚丙烯复合材料的制备：按照配比将聚丙烯、PP接枝马来酸酐、POE、硬脂酸钙、抗氧剂1010、抗氧剂168和二氧化硅加入高混锅中高混，然后通过挤出机挤出造粒成聚合物，导入浸润装置；同时将10份改性玄武岩纤维导入浸润装置，其中浸润装置的加工温度为300℃，改性玄武岩纤维在浸润装置中与聚合物浸润包覆后，从圆孔口径中导出，经冷却风干，切10mm长粒子，制得聚丙烯复合材料。实施例2本实施例中的聚丙烯复合材料由以下组分按重量份组成：其中，聚丙烯熔体流动速率为30g/10min(负载条件230℃，2.16kg)，二氧化硅粒径为25μm，以上原料均为市售产品。具体制备步骤如下：(1)玄武岩纤维的改性：将玄武岩纤维在质量分数为5％的醋酸水溶液中浸泡处理2h，取出后烘干得到表面初步修饰的玄武岩纤维；将质量比为缩水甘油醚类环氧树脂：氧化石墨烯：KH550＝92:4:4配制成的杂化浆料涂敷在表面初步修饰的玄武岩纤维上，晾干制得改性玄武岩纤维；(2)聚丙烯复合材料的制备：按照配比将聚丙烯、POE接枝马来酸酐、PE、硬脂酸钙、抗氧剂1010、抗氧剂168和二氧化硅加入高混锅中高混，然后通过挤出机挤出造粒成聚合物，导入浸润装置；同时将20份改性玄武岩纤维导入浸润装置，其中浸润装置的加工温度为270℃，改性玄武岩纤维在浸润装置中与聚合物浸润包覆后，从圆孔口径中导出，经冷却风干，切15mm长粒子，制得聚丙烯复合材料。实施例3本实施例中的聚丙烯复合材料由以下组分按重量份组成：其中，聚丙烯熔体流动速率为90g/10min(负载条件230℃，2.16kg)，相容剂混合物为PP接枝马来酸酐和POE接枝马来酸酐的混合物，二氧化硅粒径为75μm，以上原料均为市售产品。具体制备步骤如下：(1)玄武岩纤维的改性：将玄武岩纤维在质量分数为7％的醋酸水溶液中浸泡处理6h，取出后烘干得到表面初步修饰的玄武岩纤维；将质量比为缩水甘油醚类环氧树脂：氧化石墨烯：KH560＝88:6:6配制成的杂化浆料涂敷在表面初步修饰的玄武岩纤维上，晾干制得改性玄武岩纤维；(2)聚丙烯复合材料的制备：按照配比将聚丙烯、PP接枝马来酸酐和POE接枝马来酸酐的混合物、POE、硬脂酸钙、抗氧剂1010、抗氧剂168和二氧化硅加入高混锅中高混，然后通过挤出机挤出造粒成聚合物，导入浸润装置；同时将25份改性玄武岩纤维导入浸润装置，其中浸润装置的加工温度为260℃，改性玄武岩纤维在浸润装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份组成：聚丙烯 60~80份，改性玄武岩纤维 10~30份，相容剂 2~10份，增韧剂 2~5份，加工助剂 0.4~1.1份，二氧化硅 0.5~2份。
【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份组成：聚丙烯60~80份，改性玄武岩纤维10~30份，相容剂2~10份，增韧剂2~5份，加工助剂0.4~1.1份，二氧化硅0.5~2份。2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯在230℃，2.16kg负载条件下的熔体流动速率为30~100g/10min。3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性玄武岩纤维是将玄武岩纤维在酸溶液中浸泡处理，取出后烘干得到表面初步修饰的玄武岩纤维；然后将由环氧树脂、氧化石墨烯和硅烷偶联剂配制成的杂化浆料涂敷在表面初步修饰的玄武岩纤维上，晾干制得改性玄武岩纤维。4.如权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的酸溶液为醋酸水溶液；所述的环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种；其中，所述醋酸水溶液的质量分数为2%~10%，玄武岩纤维在其中的浸泡时间为2~6小时；所述杂化浆料中各组分的质量比为环氧树脂：氧化石墨烯：硅烷偶联剂=（98~88）:（1~6）:（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，周海，康兴宾，石阳阳，夏洋，李荣群，李春忠，张玲，王庚超，
申请(专利权)人：会通新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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