一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法技术

一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，按照重量份计，原料包括聚丙烯树脂：100重量份，增强剂：10‑30重量份，增韧剂：10重量份，偶联剂：5重量份，阻燃剂：15‑25重量份，流动分散改性剂：5重量份，填充剂：5‑20重量份，抗静电剂：2重量份。提供一种强度好、刚性高、韧性强、抗静电、重量轻、成本低、环保性好、耐腐蚀性强、生产制造简便的用于汽车门板的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，充分利用玄武岩纤维的优势来满足汽车轻量化发展的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维增强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改性
，尤其是一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
我国汽车工业的发展，面临能源环保问题的巨大压力。为了在降低能耗排放的同时满足人们日益增长的汽车消费需求，发展我国汽车工业产业，汽车轻量化迫在眉睫。当前世界石油储量日益减少，随着汽车保有量的逐年提升，汽车已成为石油的消耗主体。我国作为世界第二大能源消费国，石油对外依赖程度不断提高，石油供应压力不断增大，车用燃油已占到我国全年石油消费量的1/3。汽车作为耗油大户，其节能程度已影响到我国整体能源消费水平。面对石油供应和全球变暖、雾霾肆虐的环保压力，我国已制定严格的乘用车燃料消耗量标准法规，对乘用车燃料消耗量及对应的CO2排放提出了严格的要求。汽车轻量化是在保证强度和安全性的前提下，尽可能降低汽车整备质量，以提高汽车的动力性，实现节能减排。汽车轻量化的实现需要材料技术、轻量化结构优化设计技术、轻量化绿色制造技术3个方面的进步，是材料、设计、加工成形技术等多方面的集成，其中材料的创新是基础和核心。汽车实现节能减排，汽车材料的轻量化首当其冲。纤维增强聚合物复合材料配件作为减轻车身质量的最有效手段，将在节能减排政策的助推下被更多的车型采用来替代金属件，从而推进纤维增强聚合物复合材料汽配零部件及其相关技术的发展。玄武岩纤维(BasaltFibre简称BF)是以天然的玄武岩矿石为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的纤维，是继碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。BF与其它高技术纤维相比，具有隔热、防潮、防水、防火、耐酸碱、保温、吸声、良好的抗拉强度、耐腐蚀、长期使用不退变不劣化等很多独特的优异性能，是碳纤维等高技术纤维的低价替代品。并且，其具有原料价格低廉、无须其他材料(玻璃纤维需要较高的配料比例)、低廉的生产费用、应用制品的加工费低等优势。尤为主要的是，由于它取自天然矿石，而无任何添加剂，是目前为止唯一的无环境污染的不致癌的绿色玻璃质纤维产品。正由于BF及其复合材料具有其它材料不可替代的作用，我国中长期发展规划将先进复合材料列为重要发展方向，并已明确将连续BF一并列为要重点发展的四大高新技术纤维之一。而BF是四大高新技术纤维中综合性能最好和综合性价比最优的品种。玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料(PP/BF)与碳纤维增强聚丙烯复合材料(PP/CF)相比，它的成本远低于PP/CF而性能却降低不多；PP/BF与玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(PP/GF)相比，它的成本与PP/GF相当而综合性价比却明显优于PP/GF。故汽车上只要可以使用PP/CF和PP/GF的地方都可以用PP/BF替代使用，并且可以获得更优的综合性价比。根据纤维不同的长度所得到的PP/BF材料主要用于汽车的内外饰件、车身件、结构件及至连续BF成型的整车骨架等方面。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种强度好、刚性高、韧性强、抗静电、重量轻、成本低、环保性好、耐腐蚀性强、生产制造简便的用于汽车门板的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，充分利用玄武岩纤维的优势来满足汽车轻量化发展的需求。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，按照重量份计，包括聚丙烯树脂：100重量份，增强剂：10-30重量份，增韧剂：10重量份，偶联剂：5重量份，阻燃剂：15-25重量份，流动分散改性剂：5重量份，填充剂：5-20重量份，抗静电剂：2重量份。本专利技术的有益效果是本专利技术原料中通过外加增强剂的引入并良好融合，提升了单纯聚丙烯材料的强度性能，通过增韧剂的引入提升了材料的韧性，偶联剂促进了增强剂与基体树脂间的界面结合强度，而流动分散改性剂保证了本配方中各组份的分散与相互融合并改善了材料的加工流动性，填充剂的加入不仅降低了成本，而且增加了制品的刚性，阻燃剂实现了材料的阻燃，在意外失火燃烧的情况下该制件不燃烧，保证了车辆内部设备和人生安全，抗静电剂的加入降低了制件的带电能力，使制件不易吸尘沾灰而保持美观和卫生的表面，该复合材料的刚强度与阻燃、抗静电效果好，成型最终制件方便易行且成本低，可回收利用且吸音降噪，环保性高，耐腐蚀性更好，寿命更长，所得最终零件轻，装拆方便，从而满足了高强度高刚性、低成本、轻量化、清洁环保耐久且易安装的汽车门板的生产需要，本专利技术所得的玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的密度低，通过注塑成型即可一次性高效率地得到最终的汽车门板制件，该制件的成本低而强度又能满足汽车门板的要求，且该制件的生产制造与装拆操作均简便易行，另一方面，该制件与其它材料接触或碰撞时噪音小，不易沾灰吸尘，也可回收利用，环保性比金属材料更好，强度性能比其它非金属材料的更好，寿命更长。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步，所述增强剂为短切玄武岩纤维，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。采用上述进一步方案的有益效果是通过外加增强剂玄武岩纤维的引入并良好融合，提升了单纯聚丙烯材料的强度性能；通过增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的引入提升了材料的韧性。进一步，所述偶联剂为三油酰基钛酸异丙酯，所述阻燃剂为四(2-氰乙基)溴化磷。采用上述进一步方案的有益效果是偶联剂三油酰基钛酸异丙酯促进了增强剂与基体树脂间的界面结合强度，阻燃剂四(2-氰乙基)溴化磷实现了材料的阻燃，在意外失火燃烧的情况下该制件不燃烧，保证了车辆内部设备和人生安全。进一步，所述流动分散改性剂为油酸酰胺，所述填充剂为轻质碳酸钙，所述抗静电剂为Drewplast032。采用上述进一步方案的有益效果是流动分散改性剂油酸酰胺保证了本配方中各组份的分散与相互融合，并改善了材料的加工流动性；填充剂轻质碳酸钙的加入不仅降低了成本，而且增加了制品的刚性，抗静电剂Drewplast032的加入降低了制件的带电能力，使制件不易吸尘沾灰而保持美观和卫生的表面。进一步，一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤，步骤1：称料，按聚丙烯树脂：100重量份，增强剂：10-30重量份，增韧剂：10重量份，偶联剂：5重量份，阻燃剂：15-25重量份，流动分散改性剂：5重量份，填充剂：5-20重量份，抗静电剂：2重量份的比例称取原料；步骤2：搅拌，将所述步骤1所述原料放入搅拌机中搅拌至初混合均匀，得到初混原料；步骤3：混炼造粒，将所述步骤2所述初混原料放入造粒机中，通过输送、熔融、混炼、排气和均化后挤出造粒，得到条料；步骤4：冷却、吹干、切粒和包装，将所述步骤3所述条料通过水冷槽而冷却，用吹干机吹干，切粒和包装，得到所述玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料。采用上述进一步方案的有益效果是合适的复合材料制备方法有利于复合材料各组分充分发挥其作用，保证复合材料生产的质量。进一步，所述步骤2所述搅拌时间为10-30min，搅拌速度为200-350转/分钟。采用上述进一步方案的有益效果是在此搅拌时间和搅拌速度的条件下，使原料混合均匀，且不浪费能源。进一步，所述步骤2所述搅拌过程加热至60-100℃。采用上述进一步方案的有益效果是加热能加速分子运动，使原料混合更均匀。进一步，所述步骤3所述造料机为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份计，包括聚丙烯树脂：100重量份，增强剂：10‑30重量份，增韧剂：10重量份，偶联剂：5重量份，阻燃剂：15‑25重量份，流动分散改性剂：5重量份，填充剂：5‑20重量份，抗静电剂：2重量份。

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份计，包括聚丙烯树脂：100重量份，增强剂：10-30重量份，增韧剂：10重量份，偶联剂：5重量份，阻燃剂：15-25重量份，流动分散改性剂：5重量份，填充剂：5-20重量份，抗静电剂：2重量份。2.如权利要求1所述一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增强剂为短切玄武岩纤维，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。3.如权利要求2所述一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为三油酰基钛酸异丙酯，所述阻燃剂为四(2-氰乙基)溴化磷。4.如权利要求3所述一种玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述流动分散改性剂为油酸酰胺，所述填充剂为轻质碳酸钙，所述抗静电剂为Drewplast032。5.一种如权利要求1-4任一所述玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1：称料，按聚丙烯树脂：100重量份，增强剂：10-30重量份，增韧剂：10重量份，偶联剂：5重量份，阻燃剂：15-25重量份，流动分散改性剂：5重量份，填充剂：5-20重量份，抗静电剂：2重量份的比例称取原料；步骤2：搅拌，将所述步骤1所述原料放入搅拌机中搅拌至初混合均匀，得到初混原料；步骤3：混炼造粒，将所述步骤2中得到的所述初混原料放入造粒机中，通过输送、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁毅，徐绍虎，刘昌东，谢道伟，陈丹，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50