一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，包括以下原料组分以及重量份：聚丙烯72‑85份；短切碳纤维11‑15份；炭黑8‑13份；相容剂3‑8份；成核剂2‑8份；所述短切碳纤维的密度为1.4‑1.9g/cm

A Polypropylene Composite with High Heat Resistance and High Strength and Its Preparation Method

The invention discloses a polypropylene composite material with high heat resistance and high strength, which comprises the following raw material components and weight parts: polypropylene 72_85 parts; short carbon fibers 11_15 parts; carbon black 8_13 parts; compatibilizer 3_8 parts; nucleating agent 2_8 parts; and the density of the short carbon fibers is 1.4_1.9g/cm.

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于聚丙烯复合材料的制造
，具体涉及一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料及其制备方法，该种聚丙烯复合材料用于管材的制备。
技术介绍
聚合物型的聚丙烯材料有较低的热变形温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性，聚合物型的聚丙烯材料的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大，而强度随着乙烯含量的增加而降低。聚合物型的聚丙烯材料的维卡软化温度为150℃，其维卡软化温度较高，因此材料受热时尺寸稳定性较好，热变形越小，耐热变形能力越好。此外，由于聚合物型的聚丙烯材料的结晶度较高，因此该种材料的表面刚度强，抗划痕特性很好。聚丙烯材料被广泛用于制药、化工、石油、氯碱、制药、环保、轻工、印染、食品、冶金以及水处理等众多行业中。聚丙烯材料常常被用于制备一些管道，但其强度不高，且耐热性能差，因此难以保证产品质量，其后期的维护成本较高，资源消耗较大。为了改善聚丙烯材料的性能，研究人员开始进行一些聚丙烯复合材料的研发。例如，中国专利CN102276920B公开了一种聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括65-70份的聚丙烯，25-27份的玻璃纤维，2-4份的相容剂，2-4份的增韧剂，0.2-0.4份的偶联剂，0.2-0.4份的抗氧剂、0.2-0.5份的润滑剂及0.2-0.4份的成核剂。通过加入玻璃纤维，使聚丙烯复合材料的韧性及刚性俱佳。通过加入偶联剂，增加了玻璃纤维和聚丙烯基体之间的界面结合力；通过加入相容剂，使各组分之间的相容性较好，聚丙烯复合材料中含有增韧剂，从而聚丙烯复合材料的拉伸强度、延伸率及缺口冲击强度等力学性能与没有添加增韧剂的聚丙烯复合材料相比有显著的提高；加入润滑剂改善了聚丙烯复合材料的流动性；通过加入成核剂改善了聚丙烯复合材料的抗蠕变性能，提高了尺寸稳定性。中国专利CN101712779B公开了一种低密度高刚性高耐热的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法，其中低密度高刚性高耐热聚丙烯纳米复合材料由以下原料按重量百分比组成：聚丙烯70～98％，有机粘土1～15％，相容剂0.1～10％，稳定剂0.2～2％，其它添加剂0～5％。该专利技术的优点是使用纳米级有机粘土为填料增强聚丙烯基体，仅添加少量纳米填料即可使材料的刚性和耐热性能获得显著提高。尽管上述聚丙烯复合材料的强度以及耐热性有所提高，但是其性能并不显著，因此有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料及其制备方法，解决了现有技术中聚丙烯复合材料强度低、耐高温性能弱的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案：一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下原料组分以及重量份：所述短切碳纤维的密度为1.4-1.9g/cm3，直径是5.2μm-5.7μm，抗拉强度为3.6-4.5GPa，弹性模量为300-350GPa。优选的，包括以下原料组分以及重量份：优选的，所述短切碳纤维的长度为15-20mm。优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。优选的，所述马来酸酐接枝聚丙烯的密度为0.88-0.98g/cm3，接枝率为0.75-2.6％。优选的，所述马来酸酐接枝聚丙烯的熔体指数为30-35g/10min(190℃，2.16kg)，拉伸强度为24-29MPa，熔点为138-145℃。优选的，所述成核剂为聚乙烯基环己烷。一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照配比称量聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂，并将聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂混合均匀；(2)将步骤(1)中混合均匀后的原材料加入挤出机中挤出造粒。优选的，所述混合温度为80-100℃。优选的，所述挤出机的挤出温度为180-200℃，挤出机螺杆的转速为300-350rpm。本专利技术的有益效果：本专利技术公开一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，在短切碳纤维配合相容剂作用下，聚丙烯复合材料具备高耐热以及高强度的特性；通过增加炭黑，使得聚丙烯复合材料具备高强度以及高抗静电性能；本专利技术还公开一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料的制备方法，其制备过程简单，原料以及设备易得，因此适合工厂规模化生产。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中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。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，包括以下原料组分以及重量份：其中，短切碳纤维的密度为1.5g/cm3，短切碳纤维的长度为18mm，直径是5.5μm，抗拉强度为3.9GPa，弹性模量为330GPa。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，且马来酸酐接枝聚丙烯的密度为0.92g/cm3，接枝率为1.6％，熔体指数为33g/10min(190℃，2.16kg)，拉伸强度为26MPa，熔点为140℃。成核剂为聚乙烯基环己烷。一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照配比称量聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂，并将聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂在高速混合机中混合均匀，其中混合温度为80-100℃；(2)将步骤(1)中混合均匀后的原材料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度为180-200℃，挤出机螺杆的转速为300-350rpm，最后干燥得到聚丙烯复合材料。对比例11：一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，包括以下原料组分以及重量份：其中，短切碳纤维的密度为1.8g/cm3，短切碳纤维的长度为18mm，直径是5.7μm，抗拉强度为3.9GPa，弹性模量为330GPa。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，且马来酸酐接枝聚丙烯的密度为0.92g/cm3，接枝率为1.6％，熔体指数为33g/10min(190℃，2.16kg)，拉伸强度为26MPa，熔点为140℃。一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照配比称量聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂，并将聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂在高速混合机中混合均匀，其中混合温度为80-100℃；(2)将步骤(1)中混合均匀后的原材料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度为180-200℃，挤出机螺杆的转速为300-350rpm，最后干燥得到聚丙烯复合材料。对比例12：一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，包括以下原料组分以及重量份：其中，短切碳纤维的密度为1.5g/cm3，短切碳纤维的长度为16mm，直径是5.3μm，抗拉强度为3.9GPa，弹性模量为330GPa。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，且马来酸酐接枝聚丙烯的密度为0.92g/cm3，接枝率为1.6％，熔体指数为33g/10min(190℃，2.16kg)，拉伸强度为26MPa，熔点为140℃。一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照配比称量聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂，并将聚丙烯、碳纤维、炭黑、相容剂、以及成核剂在高速混合机中混合均匀，其中混合温度为80-100℃；(2)将步骤(1)中混合均匀后的原材料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下原料组分以及重量份：

【技术特征摘要】
1.一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下原料组分以及重量份：所述短切碳纤维的密度为1.4-1.9g/cm3，直径是5.2μm-5.7μm，抗拉强度为3.6-4.5GPa，弹性模量为300-350GPa。2.根据权利要求1所述一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下原料组分以及重量份：3.根据权利要求2所述一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述短切碳纤维的长度为15-20mm。4.根据权利要求2所述一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。5.根据权利要求4所述一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚丙烯的密度为0.88-0.98g/cm3，接枝率为0.75-2.6％。6.根据权利要求5所述一种高耐热高强度的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕宏江，孙晓光，周信，程泰山，
申请(专利权)人：上海邦中高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31